玻璃鋼盾殼在電纜隧道滲漏整治中的應用

王宇平，田路陽，馬叢淦

(國網北京市電力公司電力建設工程咨詢分公司，北京 100051)

0 引言

2014 年，北京某公園內湖水清淤完成重新蓄水后，下方一1 724 m 長的單襯電纜隧道的水壓增大，超過了隧道建造時的防水設計標準，因而在運行時出現了嚴重的滲漏情況，使得隧道內運行中的220 kV 和110 kV 電纜長時間浸泡在地下水中，造成了極大的安全隱患，同時也給電纜檢修帶來了極大困難，消耗了巨大的人力和物力。故決定對該隧道進行全面整治，但由于隧道內部空間有限，無法采用傳統二襯的方式進行整治，因此研究采用了一種新型的玻璃鋼盾殼防水設計。

玻璃鋼(fiberglass reinforced plastics, FRP)又稱玻璃纖維增強塑料，是由玻璃纖維、環氧樹脂以及不飽和樹脂等材料復合而成的增強材料。由于玻璃鋼具有耐腐蝕、壽命長、材質輕、抗滲耐磨、隔熱性能好、內表面光滑、性價比高等優點，其制品廣泛應用于水利、電力系統中。

1 隧道整治方案

在對隧道內情況進行勘探后發現，由于該隧道內寬度有限，能夠用于制作防水層的空間只有5 cm，因此無法采用傳統制作二襯的方式防止滲漏，只能設計一種全新的方式對隧道滲漏進行整治，即加裝玻璃鋼盾殼。

利用在隧道區間安裝盾構管片的基本原理，用玻璃鋼盾殼代替盾構管片，將地下水完全封閉在玻璃鋼盾殼外部。相比于利用傳統二襯的方法阻水，玻璃鋼盾殼可以有效節省空間，同時阻水效果也優于二襯，十分適合此類需要額外制作防水層的隧道滲漏治理工程。經測量可知隧道內單層混凝土襯砌隧道結構尺寸，隧道凈寬2 600 mm，凈高2 400 mm，直墻段1 500 mm，頂拱900 mm，仰拱150 mm，仰拱處以素混凝土填充。

結合隧道結構檢測評估結果和現場實際情況，需對隧道本體結構進行加固，并在隧道內部緊貼混凝土結構安裝封閉式玻璃鋼盾殼，盾殼內部利用隧道形狀的內漲圈支架將玻璃鋼盾殼擴撐住，同時內漲圈支架替換原有支架起到敷設電纜的作用。

由于隧道內空間狹小，玻璃鋼盾殼無法進行整體安裝，因此將每段盾殼分解為10 部分搬運并在隧道內進行安裝。每段盾殼寬1 m，在每段盾殼中間部位進行加肋設計以增加玻璃鋼盾殼強度，防止因受壓而變形。每段盾殼尺寸根據隧道內不同區域的實際情況具體設計，每2 塊盾殼之間全部使用螺栓連接，并在其中填充防水材料。

2 整治效果分析

2.1 試驗段整治效果

利用玻璃鋼盾殼進行滲漏隧道整治是第一次應用，因此首先選取了一段全長102 m 的隧道進行試驗性整治。整治完成后，該段隧道內大部分區域處于較為干燥的運行狀態，玻璃鋼盾殼加內漲圈防水的方式基本解決了隧道內的涌水和漏水現象，但試驗段依舊存在一些問題及滲漏點，需要在后續全線整治過程中予以改正。

2.2 全線整治效果

對試驗段存在的問題進行分析，根據分析結果對全長1 724 m 的電纜隧道進行了全線整治。相較試驗段整治，全線整治中作了3 項典型性改進。

(1) 全線環向和縱向全部采用螺栓連接。試驗段玻璃鋼盾殼縱向全部采用手糊連接工藝，但因受限于現場環境，手糊連接的施工防水效果不夠理想，試驗段存在少量滲漏點，而且手糊連接不夠美觀。因此，全線整治時玻璃鋼的環向和縱向全部采用螺栓連接，并在連接處填充防水材料，從而提升了盾殼整體的防水效果。

(2) 玻璃鋼底部拱形結構改為平底結構。玻璃鋼盾殼底部拱形設計需要鑿除步道處混凝土，因此，為確保電纜安全，減少對原結構的破壞，將玻璃鋼盾殼底部改為平底，不用再鑿除仰拱、填充混凝土，同時在底部安裝加密支撐肋和鋼漲圈的橫撐，提高了玻璃鋼底部剛度，防止了反拱現象產生。

(3) 內漲圈采用一長一短拼接方式。為了使內漲圈整體與玻璃鋼盾殼密貼，將試驗段相同長度內漲圈拼接的方式修改為一長一短相拼接，這種方式可有效避免頂部拼接點處因受力過大而產生斷裂現象。此外，在拼接時先安裝較長的內漲圈，再根據實際情況在兩段漲圈拼接位置填充鋼條以調整整體長度，兩段內漲圈之間采用螺栓定位、三面圍焊的方式對連接點進行精準固定。

2.3 回訪情況分析

在該段電纜隧道綜合整治工程于2017 年全線完工，整治完成4 年后，組織相關人員對其運行狀態進行調查回訪。調查回訪發現，全線玻璃鋼盾殼未出現破損、變形等問題；全線內漲圈未出現扭曲、變形、銹蝕等問題；全線玻璃鋼盾殼螺栓連接處未出現變形、松動、腐蝕等問題；除試驗段內有一段15 m 長、15 cm 深的積水區域外，全線其余區域均處于干燥狀態。因此，利用加裝玻璃鋼盾殼進行防水的方式切實可行且效果良好。

3 改進建議

由于第一次利用加裝玻璃鋼盾殼的方式治理滲漏隧道，整治過程中還存在一些問題，因此，在未來類似工程的推廣中，還需要考慮以下改進。

(1) 防腐工藝改進。由于現場環境因素復雜，針對兩段內漲圈的連接焊接處一段時間后會出現銹點的問題，要進一步改進防腐工藝，以避免因腐蝕導致連接點松動等問題。

(2) 拆除原有結構。在電纜接頭處，之前的應用中因不能動用明火，最終未拆除原有結構，使得玻璃鋼盾殼未能成環安裝，導致在各電纜接頭處附近出現了少量滲漏點。因此，建議通過移動電纜接頭位置等方式拆除原有結構，避免玻璃鋼管片受損，從而提升玻璃鋼盾殼的整體防水效果。