变电站电缆隧道维修加固方案的探讨

车建涛，王旭泽，王蓉蓉，渐明柱，郑 研

（1.国网大连供电公司，辽宁 大连 116011；2.中铁隧道勘测设计院有限公司，天津 300133）

变电站电缆隧道维修加固方案的探讨

车建涛1，王旭泽1，王蓉蓉2，渐明柱2，郑 研1

（1.国网大连供电公司，辽宁 大连 116011；2.中铁隧道勘测设计院有限公司，天津 300133）

通过对大连220kV华昌变电站电缆隧道出现渗漏水及底板隆起现象进行调查、分析后，提出了更换底板和破除底板后套衬的维修加固方案。实践证明，两种方案都是可行的，可为同类的隧道病害整治提供参考。

电缆隧道；维修加固；底板凿除；套衬；电缆移位

电缆隧道作为电缆敷设的一种形式，具有容量大、方便检修维护等优点，因此在电网建设中被越来越多应用到实际工程。在隧道建成投运后，随着时间的推移，隧道出现影响正常运行检修或结构安全等病害，如何治理电缆隧道病害是亟待解决的问题。许多学者对铁路、公路等隧道病害已经做了深入研究，有许多工程经验可以参考［1－3］。大连华昌变电站电缆隧道具有周边环境复杂、空间狭小、施工过程中需要电缆带电运行等特点，是以往类似隧道整治工程中比较少见的。本文提出该电缆隧道的整治方案，为同类隧道病害整治提供相关经验。

1 工程概况及病害调查

经过10多年的运行使用，大连华昌变电站电缆隧道出现了严重的底鼓、衬砌裂缝等病害，经过检测和分析后决定在隧道局部病害严重段（约250 m处）采用底板钻孔注浆后凿除更换的整治方案，施工完成后发现更换底板段整治效果较好，但未更换底板段有病害加重趋势，存在严重的安全隐患。因此，为彻底解决隧道的病害问题，隧道进行了第2次维修整治，隧道全线采用电缆临时移位、底板钻孔注浆后凿除、加设钢筋混凝土内衬的整治方案。目前该工程已竣工，隧道结构稳定，电缆运行正常，整治效果较好，较彻底地解决了隧道的病害问题。

1.1 工程概况

大连华昌变电站电缆隧道全长1 560 m，于2002年投资修建，2004年6月投入运行，主要用于送电电缆敷设。隧道标准断面净宽2.0 m，净高2.3 m，采用钻爆法施工，拱、墙采用单层250 mm厚C20喷射混凝土衬砌，底板采用400 mm，厚C20现浇混凝土衬砌。隧道拱顶覆土厚度5～14 m，沿线穿越沟谷、坡地，洞身为素填土、强－中风化板岩，地质条件复杂。其断面形式如图1所示。

自运行以来，隧道衬砌多处出现裂缝、渗漏水、底板隆起、断裂严重，危害隧道内电缆安全。

1.2 病害调查［4］

a.底板隆起

隧道多段底板严重起鼓变形，人行道板断裂。病害影响电缆隧道的正常使用，并影响结构的安全性，如图2所示。

图1 整治前隧道断面

图2 底板病害

b.隧道混凝土衬砌层内普遍存在疏松离析情况，衬砌层实际有效厚度普遍低于设计值，内部配筋无法得到混凝土的有效保护，严重影响结构的安全性和耐久性，如图3所示。

c.现场采用地质雷达法对电力隧道进行支护检测，沿隧道轴线方向在右拱腰（1.8 m）、左拱腰（1.8 m）、拱顶、仰拱共布置4条测线。根据检测结果统计，隧道拱顶处有4处背后空洞、11处不密实；左拱腰处有8处不密实；右拱腰处有1处背后空洞、12处不密实；底板处有15处背后空洞、24处不密实。

图3 底板疏松

d.隧道2004年6月竣工，为直墙式单层衬砌结构，采用喷混凝土支护，故裂缝、漏水采用人工目测分格素描的方法进行检查。结果发现，衬砌裂缝多，渗漏水严重，病害情况详见表1、图4。

表1 隧道裂缝、渗漏水统计

图4 裂缝检测

由于地下水量大，水泵故障多，长期处于积水状态，部分地段隧道被全部淹没，隧道的2个最低点的集水坑需要全天24 h不间断抽水，严重影响隧道的正常运营和日常检修维护，如图5所示。

图5 隧道内存有积水

2 第1次病害整治

隧道主要病害为隧道底板隆起，最大隆起达13 cm，隧道底板已产生受力破坏，部分威胁电缆运营安全。另衬砌存在多条裂缝，裂缝宽度0～5 mm不等，结构多处存在渗水现象；地质雷达显示部分地段隧道背后存在空洞和不密实现象。

2.1 底板病害整治

对底板隆起及断裂严重段（共6段，约250 m）：对既有底板中间部分进行拆除，清除软弱层施作仰拱，浇筑300 mm／350 mm厚C30防水混凝土，后施工防水涂料和仰拱回填。最后恢复既有底板和人行道板［5－6］。

具体实施方法如下。

a.运营电缆保护和隧道加固

为防止施工过程中人员、机械设备及火花触碰到电缆及电缆支架，保障电缆的正常运营，在施工前用防火板对运营电缆进行遮挡保护。为防止隧道整病害治理过程中因隧道底板被割除而产生收敛变形，在底板破除前在底板上10 cm高处架设工字钢，支撑于隧道两侧下边墙，并用膨胀螺丝进行固定好。同时在隧道两侧打设锁角锚管进行注浆加固，锁角锚管起到锁定原格栅作用，注浆采用水泥水玻璃双液浆，起到止水加固作用，为后续底板开挖做保证，如图6（a）所示。

b.隧道底板结构破除并向下开挖

进行隧道人行道板和底板中部结构破除。隧道底板中部结构混凝土为喷射混凝土，破除需用风镐进行破除，破除后将原隧道已变形的底板结构中的格栅割除，并在割除的格栅头上焊上1 cm厚的钢板，为后续底板恢复作准备。每次破除距离不超过3 m。隧道仰拱开挖时先竖向开挖隧道中间部分，开挖至基底标高后，在两侧既有底板下方水平向掏挖两侧部分，开挖后，在保留的原隧道底板下部，用工字钢竖向支撑，以防隧道整体下沉，如图6（b）所示。

为了确保围岩稳定，确保施工质量，应保证不带水施工。根据隧道原地质勘察报告，本隧道标高内无地下水，但施工过程中资料和评估报告中均显示隧道底板存在较丰富的地下水，主要为基岩裂隙水。施工中采用“堵排结合”的方式，在隧道底板范围内打设超前导管注浆堵水、结合内设截水沟、排水井等方式隧道内降水。

c.仰拱模筑施工

图6 第1次整治施工工序

仰拱开挖完成后人工清除仰拱底部浮碴、积水等杂物，使围岩表面外露，确保无水施工。垫层施工完成后及时进行钢筋绑扎，并浇筑混凝土。仰拱混凝土采用型钢支架＋组合钢模板底板衬砌体系，输送泵灌注混凝土。仰拱防水砼经验收后再进行2 mm厚水泥渗透结晶型防水涂料铺设，如图6（c）所示。

d.仰拱回填，浇筑人行道结构，如图6（d）、（e）所示。

2.2 渗漏水病害整治

对于隧道拱墙渗水或滴水的病害，采用封堵，涂刷水泥基渗透结晶型防水材料A、B、C、D料进行整治。

具体实施方法如下。

a.配备高压水枪，彻底清除裂纹附近的泥沙、石膏等杂物，露出新鲜混凝土面。用机械或手工方法在渗漏点处开凿内大外小倒梯形槽或U型槽口，并清洗孔内残渣；顺沿裂隙走向刻U型槽，槽宽3～5 cm，深3～5 cm，并清洗槽缝。

b.待凿槽混凝土湿饱和后，填塞水灰比为0.25∶1的水泥基渗透结晶型防水材料A料至挤压缝密实。

c.待A料终凝后，将裂缝两边各25 cm范围内涂刷水灰比0.4∶1的水泥基渗透结晶型防水材料B料2遍，在1层终凝后，再涂刷下1层，后1层涂刷方向应与前1层相互垂直。

d.待水泥基渗透结晶型防水材料B料终凝后，在其上面涂刷1层1∶1的水泥基渗透结晶型防水材料B＆C料即可。

2.3 背后空洞及不密实病害整治

针对拱部及边墙结构背后空洞及不密实区，对隧道空洞不密实区沿隧道拱部及边墙设置注浆孔，环向间距0.8 m，纵向间距3 m，梅花型布置，注浆管采用ϕ32 mm钢焊管，注浆深度为0.5 m，浆液采用水泥浆。

3 第2次病害整治

图7 第2次整治施工工序

第1次整治仅对底板病害严重的地段进行了更换底板，该范围内整治施工完成后，效果显著。但施工完成后，发现在改造里程范围以外，多处隧道底板有病害加重趋势，亟须处理。为彻底解决隧道病害问题，最后决定对隧道进行第2次整治，破除底板混凝土，全线隧道增设钢筋混凝土内衬，采用全包防水，并补充施作防排水系统［5－6］。

3.1 施工工序

a.隧道加固和既有电缆防护同2.1（a），见图7（a）。

b.分段凿除隧道底板混凝土和钢筋，向下开挖至底板底部。同2.1（b），见图7（b）。

c.施作底部防水层及保护垫层，浇筑底板混凝土。施作防水板后要立即施作保护层，绑扎底板钢筋，钢筋验收后，支立模板，浇筑底板混凝土，见图7（c）。

d.电缆移位。隧道底板更换完毕后，电缆自下而上逐条停电，将既有电缆移位至隧道中部位置底板上，且采用槽盒加以保护［7］，保护后恢复送电运行。槽盒由6层180槽钢搭接而成，配以8 mm铁板，且逐层加盖防火隔板，加M12螺栓紧固，见图7（d）。

e.施作拱墙防水层，浇筑拱墙混凝土。隧道二衬直线段采用衬砌模板台车施工，拐弯段采用型钢支架扣钢模板组合方式施工，见图7（e）。

二衬结构混凝土强度达到设计强度及时进行后背填充注浆。

f.施作内部结构。恢复电缆支架和电缆，浇筑人行道结构，全隧道安装调试照明设备及视频监控设备，见图7（f）。

3.2 整治效果

该整治工程已竣工，收到了较好的整治效果，隧道结构稳定，隧道内无漏水，有少量渗水，空间安排合理，满足电缆运行和人员检修需要，电缆运行正常，如图8所示。

图8 整治后隧道内景

4 结论

a.该工程目前已竣工，实践证明，该隧道病害整治工程采用的2种病害处理方案是可行的，较好地解决了隧道病害问题，可为类似工程提供相关经验。

b.第1种整治方案的优点是造价低，电缆不用移位，缺点是病害治理不彻底。该方案对病害较严重的底板进行了更换，较大程度消除了安全隐患，但拱部和侧墙只进行了裂缝封堵和空洞注浆，这种做法有效期较短。第2种整治方案的优点是病害治理较彻底，缺点是造价高，需对电缆进行临时断电和移位，并需要外部过渡工程配合，施工工序复杂，施工周期长。

c.该隧道整治的关键是对水的处理，保证无水施工是工程顺利进行的必要条件。该隧道出现严重病害的原因之一就是在开始的勘察设计阶段，未重视地下水的处理。

d.因该隧道埋深较深，水压较大，增设衬砌厚度有限，该隧道采用了增设钢筋混凝土内衬的方案。如隧道受力较小或衬砌厚度可加大，可考虑素混凝土或其他内衬型式，其他类似工程可对此做进一步研究。

［1］钟祖良，刘新荣，王道良，等.桃树垭隧道底鼓发生机理与防治技术研究［J］.岩土工程学报，2012，34（3）：471－476.

［2］赵 权.巷道底鼓机理及防治措施［J］.煤炭技术，2007，26（8）：49－51.

［3］王立川，肖小文，林 辉.某铁路隧道底部结构隆起病害成因分析及治理对策探讨［J］.隧道建设，2014，34（9）：823－836.

［4］关宝树.隧道工程维修管理要点集［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［5］方利成，杜 彬.隧道工程病害防治图集［M］.北京：中国电力出版社，2001.

［6］杨新安，黄宏伟.隧道病害与整治［M］.上海：同济大学出版社，2003.

［7］申德昌，徐 瑛.对电力系统电缆防火问题的探讨［J］.东北电力技术，2001，22（4）：38－41.

Discussion on Reinforcement Plan of Cable Tunnel Connected with Substation

CHE Jian⁃tao1，WANG Xu⁃ze1，WANG Rong⁃rong2，JIAN Ming⁃zhu2，ZHENG Yan1
（1.State Grid Dalian Power Electric Supply Company，Dalian，Liaoning 116011，China；2.China Railway Tunnel Survey＆Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300133，China）

Phenomenon of floor structure heaving and lining cracks for a operating cable tunnel in Dalian 220kV Huachang substation is analyzed.Maintenance and reinforcement plan of loor replace and the reinforced concrete lined are proposed.Practical experience proves that two proposals are feasible which can provide relevant experience for the same kind of tunnel disease control.

Cable tunnel；Maintenance and reinforcement；Floor chisel；Lining；Cable isplacement

TM63；U455.4

A

1004－7913（2016）07－0034－05

车建涛（1972—），男，硕士，高级工程师，主要从事电力电缆运行管理工作。

2016－04－21）