电力电缆隧道结构常见病害分类及防治对策探析

2021-06-24金龙飞马成久孙瑀浓潘俊生李忠凡

东北电力技术 2021年4期

关键词：内部结构电力电缆灾害

金龙飞，马成久，孙瑀浓，潘俊生，李忠凡

(国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006)

随着城市化水平的不断提升，电力电缆隧道的修建不断加快，但是由于使用时间延长、影响因素变化、防治手段不合理，导致隧道内部结构的病害问题越来越多，并且这些问题的破坏力也持续增加，进而影响到电力电缆隧道的正常运营。

1 电力电缆隧道结构常见病害分类

1.1 隧道冻害

在气候寒冷区域的隧道内部经常会出现冻害问题，因为气温低下，所以隧道内部的积水容易凝结成冰，从而导致隧道内部设备被冻住，同时由于物体形态转换，围岩会出现冻胀问题，这不但会对隧道整体的稳定性和安全性造成影响，还会阻碍电缆设备功能的正常发挥[1]。

冬季气候寒冷地区的温度经常保持在0 ℃以下，并且气温下降的速度也较快，冻融现象经常交替出现，这些问题是导致隧道出现冻害问题的主要原因。一旦隧道内部出现冻害问题，会对内部结构造成破坏，进而引发后续的安全事故。

1.2 地震灾害

在发生频率较高的自然灾害中，地震灾害的破坏性最大，可直接摧毁整个建筑体的内部结构。然而，因为隧道的地震灾害发生在地下，并且地下并不存在用于居住、生产的建筑物，所以人们缺乏对于隧道地震灾害的足够关注。

在十几年前的四川地震发生后，尽管新闻媒体并未报道有关地震灾害对电力电缆隧道影响的事件，但是很多道路因为地震而受到很大程度的损坏，甚至发生滑坡事故、隧道口堵塞、墙体裂缝掉落等问题。更重要的是，如果隧道内部的结构受到破坏，在后期工程人员需要花费大量的精力和成本来完成修复工作，并且修复难度较高[2]。对于城市地区，电力隧道就相当于生命线，所以隧道地震灾害会影响整个城市的正常运行和后续发展。

1.3 渗漏水

很多城市地区处于沿海沿江地带，所以地表以下的水位比较高，电力电缆隧道一般修建在地下，所以隧道内部经常会出现渗漏水事故。

渗漏水是电力电缆隧道内部发生频率较高的水害问题，根据水流量和渗漏部位可划分为顶部侧部滴水、渗水、射水、漏水等类型。根据水源的补给状况可划分为地表水补给和地下水补给2种渗漏情况。地表水补给和地下水补给之间也存在不同，前者的补给量会受地表径流的影响，而地表径流又受季节因素的影响；后者的水流较为稳定，所以基本不会出现较大变化[3]。

一旦隧道出现渗漏水问题，就会影响到电子设备的正常使用、检修工作的顺利进行、内部结构的稳定性，更严重还可能会影响到电力电缆隧道的正常运营。电力电缆隧道结构渗漏水如图1所示。

图1 电力电缆隧道结构渗漏水情况

1.4 隧道火灾

隧道火灾也是电力电缆隧道中发生频率较高的病害问题，电缆运行过程中表现出来的老化与故障通常包括电缆本体的老化、过负荷、电缆接头故障等[4]。一般情况下，电力设备超负荷运行、电缆头温度过高破坏绝缘层结构等因素都会引发火灾。同时，火灾出现的原因还有可能是接地故障，而国内尚未出现过因为电缆烧断而导致的火灾事故[5]。隧道火灾具有高度破坏力，不仅会导致电缆损坏和电力设备停止运行，还会危及巡检人员的人身安全。

1.5 结构裂缝和结构损坏

在电力电缆隧道的日常运营过程中，内部结构需要承担来自四周土层的压力，而水文地质和所在地区的地质都会对土层压力的大小产生影响。其次，结构受压大小还会受到施工技术和施工效果的影响。隧道结构不仅会承受来自于土层的压力，还会承受来自于水层的压力，当隧道修建在气候恶劣的区域时，冻胀压力也是内部结构需要承受的一大压力。隧道内部结构裂缝还会引发后续一系列问题，例如渗漏水，可腐蚀内部电力设备。

1.6 衬砌腐蚀

因为电力电缆隧道被修建在地层中，而地层结构并不稳定，会出现各种各样的变化。尤其是当周边环境中存在腐蚀物质时，聚集在地下的积水会随着结构裂缝和漏洞渗漏出来，进而侵蚀结构，引发衬砌腐蚀问题。

同时，水泥品质和混凝土材质也可能是导致隧道出现衬砌腐蚀问题的主要原因，带有侵蚀性物质的环境水会渗漏到结构内部。如果隧道内部出现衬砌腐蚀问题，就会导致土质疏松、土层强度减弱，而衬砌的承载力也会随之受到影响，进而阻碍电力电缆设备的正常使用。

2 电力电缆隧道结构病害问题防治对策

对于电力电缆隧道，任何病害问题都会影响到电缆线路和电力设备的安全运行，在影响程度较大时甚至会导致整个电力电缆隧道系统瘫痪。再加上电缆供电和病害治理工作之间存在一定矛盾，病害的治理工作迫在眉睫，一旦耽误治理进度，就会提高病害的危害程度，但是在进行病害治理工作时，电力电缆隧道又无法正常运行[6]。针对这一情况，工程人员应当在充分了解隧道病害的前提下，将预防病害作为重点工作，并且在工程规划设计时期就必须将病害的防治工作作为重点。同时，工程人员还需要明确病害问题的引发原因和具体位置，以此来应用合理的手段治理病害问题，并且技术人员必须第一时间向上级汇报具体情况，以保证病害治理工作的时效性。

2.1 重视病害防治技术的研发工作

对于不同类型的隧道内部结构病害问题，这些病害由各种各样的因素引发，虽然对治理工作的理论进行系统研究的难度较高，但想要保证病害治理的效果，隧道病害治理的前提是理论的研发工作。如在处理隧道火灾时，如果工程人员缺乏基础的理论指导，就不能对引发火灾的原因进行深入剖析，在设计病害防治方案时会缺乏合理性，所以相关领域的人员需要加大对于治理技术和治理理论的研发力度。

工程领域的快速发展和科技水平的持续提升使得各种各样的新型技术和新式材料被应用到了隧道病害的防护和治理工作中，所以工程人员的选择范围较大。例如，在防治隧道内部结构的渗漏水病害时，工程人员可以选择更多的新式防水材料。不过，因为电力电缆隧道本身和其他类型的隧道之间存在各种差异，所以工程人员必须选用更具有针对性的防治手段。

2.2 关注病害的监测工作

电力电缆隧道需要一个日积月累的过程才能产生病害问题，而且随着时间的推移，病害的影响力会不断加大，所以巡检人员必须坚持对隧道内部进行定期检修，并且提升自身对于病害问题的鉴别能力和信息收集能力，构建病害监测体系，以保证病害治理的时效性，使病害防治的工作量得以减少，从而节省治理工作的成本开销。电力电缆隧道结构病害问题防治工作如图2所示。

图2 电力电缆隧道结构病害问题防治工作情况

2.3 坚持隧道病害的防治原则

电力电缆隧道的工作人员在进行病害防治工作时需要坚持原则，加大对于病害问题的研究力度，增强隧道内部检修工作的强度[7]。其次，相关企业还需要组织工作人员完成思想道德的宣传工作，强化工作团队对于病害防治的职责意识。同时，工作人员需要构建隧道病害问题的防治机制，利用有效措施来治理病害问题，遵循防治工作的基本原则，以此来最大程度地减少病害问题造成的经济损失。另外，相关领域的人员还需要重视对于国内隧道病害防治技术的研究，尤其是隧道工程的规划和施工时期需要引进新式材料和新型技术，进而保证隧道内部结构病害防治工作的科学性。