玻璃鋼盾殼在電纜隧道滲漏整治中的應(yīng)用

王宇平，田路陽，馬叢淦

(國網(wǎng)北京市電力公司電力建設(shè)工程咨詢分公司，北京 100051)

0 引言

2014 年，北京某公園內(nèi)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，因而在運(yùn)行時出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲漏情況，使得隧道內(nèi)運(yùn)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(jìn)行全面整治，但由于隧道內(nèi)部空間有限，無法采用傳統(tǒng)二襯的方式進(jìn)行整治，因此研究采用了一種新型的玻璃鋼盾殼防水設(shè)計。

玻璃鋼(fiberglass reinforced plastics, FRP)又稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料，是由玻璃纖維、環(huán)氧樹脂以及不飽和樹脂等材料復(fù)合而成的增強(qiáng)材料。由于玻璃鋼具有耐腐蝕、壽命長、材質(zhì)輕、抗?jié)B耐磨、隔熱性能好、內(nèi)表面光滑、性價比高等優(yōu)點(diǎn)，其制品廣泛應(yīng)用于水利、電力系統(tǒng)中。

1 隧道整治方案

在對隧道內(nèi)情況進(jìn)行勘探后發(fā)現(xiàn)，由于該隧道內(nèi)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(tǒng)制作二襯的方式防止?jié)B漏，只能設(shè)計一種全新的方式對隧道滲漏進(jìn)行整治，即加裝玻璃鋼盾殼。

利用在隧道區(qū)間安裝盾構(gòu)管片的基本原理，用玻璃鋼盾殼代替盾構(gòu)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(tǒng)二襯的方法阻水，玻璃鋼盾殼可以有效節(jié)省空間，同時阻水效果也優(yōu)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(jīng)測量可知隧道內(nèi)單層混凝土襯砌隧道結(jié)構(gòu)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(jié)合隧道結(jié)構(gòu)檢測評估結(jié)果和現(xiàn)場實(shí)際情況，需對隧道本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，并在隧道內(nèi)部緊貼混凝土結(jié)構(gòu)安裝封閉式玻璃鋼盾殼，盾殼內(nèi)部利用隧道形狀的內(nèi)漲圈支架將玻璃鋼盾殼擴(kuò)撐住，同時內(nèi)漲圈支架替換原有支架起到敷設(shè)電纜的作用。

由于隧道內(nèi)空間狹小，玻璃鋼盾殼無法進(jìn)行整體安裝，因此將每段盾殼分解為10 部分搬運(yùn)并在隧道內(nèi)進(jìn)行安裝。每段盾殼寬1 m，在每段盾殼中間部位進(jìn)行加肋設(shè)計以增加玻璃鋼盾殼強(qiáng)度，防止因受壓而變形。每段盾殼尺寸根據(jù)隧道內(nèi)不同區(qū)域的實(shí)際情況具體設(shè)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(yàn)段整治效果

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

2.2 全線整治效果

對試驗(yàn)段存在的問題進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對全長1 724 m 的電纜隧道進(jìn)行了全線整治。相較試驗(yàn)段整治，全線整治中作了3 項(xiàng)典型性改進(jìn)。

(1) 全線環(huán)向和縱向全部采用螺栓連接。試驗(yàn)段玻璃鋼盾殼縱向全部采用手糊連接工藝，但因受限于現(xiàn)場環(huán)境，手糊連接的施工防水效果不夠理想，試驗(yàn)段存在少量滲漏點(diǎn)，而且手糊連接不夠美觀。因此，全線整治時玻璃鋼的環(huán)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(jié)構(gòu)改為平底結(jié)構(gòu)。玻璃鋼盾殼底部拱形設(shè)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(jié)構(gòu)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(xiàn)象產(chǎn)生。

(3) 內(nèi)漲圈采用一長一短拼接方式。為了使內(nèi)漲圈整體與玻璃鋼盾殼密貼，將試驗(yàn)段相同長度內(nèi)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(diǎn)處因受力過大而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。此外，在拼接時先安裝較長的內(nèi)漲圈，再根據(jù)實(shí)際情況在兩段漲圈拼接位置填充鋼條以調(diào)整整體長度，兩段內(nèi)漲圈之間采用螺栓定位、三面圍焊的方式對連接點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)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(guān)人員對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)查回訪。調(diào)查回訪發(fā)現(xiàn)，全線玻璃鋼盾殼未出現(xiàn)破損、變形等問題；全線內(nèi)漲圈未出現(xiàn)扭曲、變形、銹蝕等問題；全線玻璃鋼盾殼螺栓連接處未出現(xiàn)變形、松動、腐蝕等問題；除試驗(yàn)段內(nèi)有一段15 m 長、15 cm 深的積水區(qū)域外，全線其余區(qū)域均處于干燥狀態(tài)。因此，利用加裝玻璃鋼盾殼進(jìn)行防水的方式切實(shí)可行且效果良好。

3 改進(jìn)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(jìn)。

(1) 防腐工藝改進(jìn)。由于現(xiàn)場環(huán)境因素復(fù)雜，針對兩段內(nèi)漲圈的連接焊接處一段時間后會出現(xiàn)銹點(diǎn)的問題，要進(jìn)一步改進(jìn)防腐工藝，以避免因腐蝕導(dǎo)致連接點(diǎn)松動等問題。

(2) 拆除原有結(jié)構(gòu)。在電纜接頭處，之前的應(yīng)用中因不能動用明火，最終未拆除原有結(jié)構(gòu)，使得玻璃鋼盾殼未能成環(huán)安裝，導(dǎo)致在各電纜接頭處附近出現(xiàn)了少量滲漏點(diǎn)。因此，建議通過移動電纜接頭位置等方式拆除原有結(jié)構(gòu)，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。