玻璃钢盾壳在电缆隧道渗漏整治中的应用

王宇平，田路阳，马丛淦

(国网北京市电力公司电力建设工程咨询分公司，北京 100051)

0 引言

2014 年，北京某公园内湖水清淤完成重新蓄水后，下方一1 724 m 长的单衬电缆隧道的水压增大，超过了隧道建造时的防水设计标准，因而在运行时出现了严重的渗漏情况，使得隧道内运行中的220 kV 和110 kV 电缆长时间浸泡在地下水中，造成了极大的安全隐患，同时也给电缆检修带来了极大困难，消耗了巨大的人力和物力。故决定对该隧道进行全面整治，但由于隧道内部空间有限，无法采用传统二衬的方式进行整治，因此研究采用了一种新型的玻璃钢盾壳防水设计。

玻璃钢(fiberglass reinforced plastics, FRP)又称玻璃纤维增强塑料，是由玻璃纤维、环氧树脂以及不饱和树脂等材料复合而成的增强材料。由于玻璃钢具有耐腐蚀、寿命长、材质轻、抗渗耐磨、隔热性能好、内表面光滑、性价比高等优点，其制品广泛应用于水利、电力系统中。

1 隧道整治方案

在对隧道内情况进行勘探后发现，由于该隧道内宽度有限，能够用于制作防水层的空间只有5 cm，因此无法采用传统制作二衬的方式防止渗漏，只能设计一种全新的方式对隧道渗漏进行整治，即加装玻璃钢盾壳。

利用在隧道区间安装盾构管片的基本原理，用玻璃钢盾壳代替盾构管片，将地下水完全封闭在玻璃钢盾壳外部。相比于利用传统二衬的方法阻水，玻璃钢盾壳可以有效节省空间，同时阻水效果也优于二衬，十分适合此类需要额外制作防水层的隧道渗漏治理工程。经测量可知隧道内单层混凝土衬砌隧道结构尺寸，隧道净宽2 600 mm，净高2 400 mm，直墙段1 500 mm，顶拱900 mm，仰拱150 mm，仰拱处以素混凝土填充。

结合隧道结构检测评估结果和现场实际情况，需对隧道本体结构进行加固，并在隧道内部紧贴混凝土结构安装封闭式玻璃钢盾壳，盾壳内部利用隧道形状的内涨圈支架将玻璃钢盾壳扩撑住，同时内涨圈支架替换原有支架起到敷设电缆的作用。

由于隧道内空间狭小，玻璃钢盾壳无法进行整体安装，因此将每段盾壳分解为10 部分搬运并在隧道内进行安装。每段盾壳宽1 m，在每段盾壳中间部位进行加肋设计以增加玻璃钢盾壳强度，防止因受压而变形。每段盾壳尺寸根据隧道内不同区域的实际情况具体设计，每2 块盾壳之间全部使用螺栓连接，并在其中填充防水材料。

2 整治效果分析

2.1 试验段整治效果

利用玻璃钢盾壳进行渗漏隧道整治是第一次应用，因此首先选取了一段全长102 m 的隧道进行试验性整治。整治完成后，该段隧道内大部分区域处于较为干燥的运行状态，玻璃钢盾壳加内涨圈防水的方式基本解决了隧道内的涌水和漏水现象，但试验段依旧存在一些问题及渗漏点，需要在后续全线整治过程中予以改正。

2.2 全线整治效果

对试验段存在的问题进行分析，根据分析结果对全长1 724 m 的电缆隧道进行了全线整治。相较试验段整治，全线整治中作了3 项典型性改进。

(1) 全线环向和纵向全部采用螺栓连接。试验段玻璃钢盾壳纵向全部采用手糊连接工艺，但因受限于现场环境，手糊连接的施工防水效果不够理想，试验段存在少量渗漏点，而且手糊连接不够美观。因此，全线整治时玻璃钢的环向和纵向全部采用螺栓连接，并在连接处填充防水材料，从而提升了盾壳整体的防水效果。

(2) 玻璃钢底部拱形结构改为平底结构。玻璃钢盾壳底部拱形设计需要凿除步道处混凝土，因此，为确保电缆安全，减少对原结构的破坏，将玻璃钢盾壳底部改为平底，不用再凿除仰拱、填充混凝土，同时在底部安装加密支撑肋和钢涨圈的横撑，提高了玻璃钢底部刚度，防止了反拱现象产生。

(3) 内涨圈采用一长一短拼接方式。为了使内涨圈整体与玻璃钢盾壳密贴，将试验段相同长度内涨圈拼接的方式修改为一长一短相拼接，这种方式可有效避免顶部拼接点处因受力过大而产生断裂现象。此外，在拼接时先安装较长的内涨圈，再根据实际情况在两段涨圈拼接位置填充钢条以调整整体长度，两段内涨圈之间采用螺栓定位、三面围焊的方式对连接点进行精准固定。

2.3 回访情况分析

在该段电缆隧道综合整治工程于2017 年全线完工，整治完成4 年后，组织相关人员对其运行状态进行调查回访。调查回访发现，全线玻璃钢盾壳未出现破损、变形等问题；全线内涨圈未出现扭曲、变形、锈蚀等问题；全线玻璃钢盾壳螺栓连接处未出现变形、松动、腐蚀等问题；除试验段内有一段15 m 长、15 cm 深的积水区域外，全线其余区域均处于干燥状态。因此，利用加装玻璃钢盾壳进行防水的方式切实可行且效果良好。

3 改进建议

由于第一次利用加装玻璃钢盾壳的方式治理渗漏隧道，整治过程中还存在一些问题，因此，在未来类似工程的推广中，还需要考虑以下改进。

(1) 防腐工艺改进。由于现场环境因素复杂，针对两段内涨圈的连接焊接处一段时间后会出现锈点的问题，要进一步改进防腐工艺，以避免因腐蚀导致连接点松动等问题。

(2) 拆除原有结构。在电缆接头处，之前的应用中因不能动用明火，最终未拆除原有结构，使得玻璃钢盾壳未能成环安装，导致在各电缆接头处附近出现了少量渗漏点。因此，建议通过移动电缆接头位置等方式拆除原有结构，避免玻璃钢管片受损，从而提升玻璃钢盾壳的整体防水效果。