電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展

趙廷寬

摘 要：隨著我國城市的發(fā)展，電力隧道的規(guī)模也在迅速擴(kuò)大。盾構(gòu)法具有安全、高效，以及對周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電力隧道施工中。由于電力隧道施工的性質(zhì)和復(fù)雜的施工環(huán)境，電氣隧道盾構(gòu)施工技術(shù)的不斷進(jìn)展對加快電力隧道的建設(shè)具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電力隧道;盾構(gòu)施工;技術(shù)

引言

電力隧道可容納大量電纜，并且是完全封閉的地下結(jié)構(gòu)。電力隧道的建設(shè)必須滿足接線、檢查以及后期維護(hù)的要求。因此，電力隧道的建設(shè)需要考慮線性設(shè)計和埋入深度，以及對橫截面的設(shè)計以及輔助設(shè)備的配置，相關(guān)的這些功能都需要集中實(shí)現(xiàn)。電力隧道具有轉(zhuǎn)彎半徑小和連續(xù)曲率的特點(diǎn)。電力隧道的工作軸線必須密集且小型化，盾構(gòu)施工方法具有挖掘距離長、安全性高和施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。同時對環(huán)境影響很小。因此電氣隧道的施工方法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

1 電力盾構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)及原則

1.1設(shè)計特點(diǎn)

電力隧道的設(shè)計需滿足技術(shù)可靠性和安全性，還需要考慮經(jīng)濟(jì)合理的布線，并且滿足檢查和后續(xù)維護(hù)的要求。圍繞電力功能的基本要求，進(jìn)行路徑和橫截面的選擇，以及工作井的構(gòu)造和輔助設(shè)施的設(shè)計研究。通常用于市區(qū)或復(fù)雜的周圍環(huán)境，設(shè)計必須充分調(diào)查區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件和地下結(jié)構(gòu)，使項(xiàng)目的建設(shè)具有適用性和有效性。

1.2設(shè)計原則

1.2.1路徑設(shè)計

平線型應(yīng)選擇一條直線和一條大的曲線，綜合考慮市政規(guī)劃和環(huán)境因素，以及在建設(shè)施工中的難度和經(jīng)濟(jì)效益等問題。在轉(zhuǎn)彎或障礙物時，電力隧道可能需要創(chuàng)建陡峭的曲線。相關(guān)的設(shè)計必須考慮防護(hù)設(shè)備的性能和管段的類型，以及規(guī)格數(shù)量等因素。

1.2.2縱向設(shè)計

通常盾構(gòu)的埋入深度應(yīng)盡可能淺，但覆土厚度應(yīng)不小于隧道的外徑，并且需要灌漿和其他措施。還必須綜合考慮地下層的管道結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件。隨著城市地下空間的深入發(fā)展，電力盾構(gòu)的埋藏深度趨向于進(jìn)一步擴(kuò)大。一般而言，為了更好地控制盾構(gòu)機(jī)，建議使盾構(gòu)機(jī)爬行始發(fā)，將井調(diào)至最低點(diǎn)。另外，起始要稍低一些，以利于排水。根據(jù)電力隧道的相關(guān)規(guī)范，最大縱向斜率允許為30%。電力隧道具有較小的半徑，連續(xù)的坡度和較大的坡度。在實(shí)際設(shè)計中，隧道坡度必須控制在5%以內(nèi)。當(dāng)超過該斜率時，在盾構(gòu)前進(jìn)過程中的物料處理效率將大大降低。

2 電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀

電力隧道主要鋪設(shè)大截面電纜，電力隧道的長度和規(guī)模迅速增加。由于電力隧道施工的特殊性和日益復(fù)雜的施工環(huán)境，施工主要面臨一些技術(shù)的難點(diǎn)和問題，首先，電力隧道較淺，在施工期間會引起其地面疏松，由壓力的變化會引起土壤變形，導(dǎo)致了不同程度的地表隆起和沉降，因此施工控制淺層土層變形已成為電力隧道技術(shù)施工保護(hù)中的一大挑戰(zhàn)。電力隧道的直徑和轉(zhuǎn)彎半徑較小，并受方向的限制。在電氣隧道盾構(gòu)施工過程中，開挖和修整較為困難，使總體的質(zhì)量控制難度加大，并且盾構(gòu)構(gòu)造對地面影響也較大。

3 電力盾構(gòu)工井設(shè)計及施工

3.1盾構(gòu)工作井的類型及尺寸

盾構(gòu)工作井通常分為調(diào)試井、采集井和檢查井。在大多數(shù)地鐵盾構(gòu)始發(fā)和接收都可以連接在一起，但是對電力工程沒有這種技術(shù)需求，因此需要特殊安裝始發(fā)及接收井，在安裝檢查井時，還要考慮到切割頭的通風(fēng)排水、布線和維護(hù)的相關(guān)要求。由于井的成本較高，因此在電纜設(shè)備安裝和維護(hù)的條件下，應(yīng)將井的尺寸減至最小。井室的寬度通常取為防護(hù)機(jī)的外徑加上1.5m×4m。井室的長度根據(jù)現(xiàn)場條件和施工技術(shù)來選擇，應(yīng)滿足防護(hù)頭組件和反作用框架配置的要求。可以在發(fā)射井后方預(yù)留約20米的隧道，盾構(gòu)體進(jìn)入隧道后，其一部分安裝在隱蔽的隧道中，可以大大提高盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，并且可以縮短整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程實(shí)踐，優(yōu)化基坑的尺寸并選擇適當(dāng)?shù)幕又ёo(hù)路徑。

3.2工井結(jié)構(gòu)設(shè)計

電力保護(hù)井的深度通常為15-25m，應(yīng)根據(jù)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)的形狀合理設(shè)計井的開挖。考慮地下水條件和周圍環(huán)境等因素外，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇還必須結(jié)合電力井內(nèi)部結(jié)構(gòu)的要求。在電力控制井中，平臺之間的距離不應(yīng)大于4m，內(nèi)部支撐系統(tǒng)應(yīng)避開平臺的位置。功率屏蔽起始坑和接收坑的挖掘?qū)挾然旧洗笥?m。在某些情況下，如果場地狹窄且沒有可澆筑的施工條件，則使用樁支撐。當(dāng)盾構(gòu)檢查坑位于水層且埋深較大時，采用樁+內(nèi)部支護(hù)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好時，采用倒井壁法進(jìn)行支撐[1]。

3.3地下水控制措施

盾構(gòu)工井中的地下水通常會采取一些措施來阻止降水或積水，并且在地下水量較大時可以結(jié)合使用。由于電力保護(hù)井基本上位于市政道路的下方，因此經(jīng)常采取措施來止水。止水措施應(yīng)根據(jù)水文條件和現(xiàn)場條件，使用水泥攪拌樁或高壓注漿樁[2]。

4 電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展

電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)需要各方共同研究和開發(fā)，以支持電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。對盾構(gòu)選型的適應(yīng)性和盾構(gòu)的井的建設(shè)等，對電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。通過地質(zhì)分析，進(jìn)行預(yù)測和指導(dǎo)，使電力隧道保護(hù)機(jī)的選擇和改造十分方便。修建電力隧道盾構(gòu)時，實(shí)時跟蹤盾構(gòu)模式和施工參數(shù)，以及風(fēng)險防范措施，完成高質(zhì)量的電力隧道施工。電力隧道盾構(gòu)施工技術(shù)在最新加固技術(shù)方面也取得了長足的進(jìn)步[3]。

結(jié)束語

綜上所述，盾構(gòu)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸、隧道和市政工程中。在電力工程領(lǐng)域，除了日益復(fù)雜的城市建設(shè)環(huán)境外，該技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。由于盾構(gòu)技術(shù)的特征，其設(shè)計和構(gòu)造與傳統(tǒng)的地鐵盾構(gòu)隧道不同。為了進(jìn)一步研究和創(chuàng)新，因此迫切需要電力專用盾構(gòu)設(shè)計和建造技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅青松，桑中順.電力隧道盾構(gòu)區(qū)間基巖預(yù)處理爆破施工技術(shù)研究[J].城市道橋與防洪，2020.

[2]劉英城，岳川，梁景智.BIM技術(shù)在電力隧道盾構(gòu)施工風(fēng)險源可視化應(yīng)用[J].廣東土木與建筑，2019.

[3]張小穎.北京地區(qū)電力盾構(gòu)隧道設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)研究[D].清華大學(xué)，2017.

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