小斷面電力隧道機械化施工淺析

王海軍

國家電力投資集團公司湖北分公司 湖北 武漢 430000

引言

伴隨著我國城市化的不斷進程，城市供電主網和配網的敷設方式亦發生了巨大的變化。傳統以架空線路輸電線路為主的送電方式正快速地向地下電纜的敷設方式轉變。電力隧道作為電纜敷設的主要通道，它有著自身的特點。由于斷面尺寸小，施工基本靠人孔開挖或者爆破開挖。傳統人工開挖效率低，施工工期長，而鉆爆開挖對環境影響較大，這兩種方式已不適應當代城市發展的需要。因此，機械化施工程度要求越來越高。

在公路隧道、鐵路隧道領域，機械化施工使用程度較高，成熟的機械設備早已研發并投入到工程實際中。常見的設備如挖掘機、炮機、盾構機等由于體積較大，只能服務于大斷面隧道。電力隧道作為電纜敷設的通道，截面尺寸較小，大型設備無法進入，導致電力隧道的機械化程度應用不高。要想提高機械化施工使用范圍，可以從隧道截面入手，結合現有機械設備尺寸對電力隧道截面進行歸并。同時路徑選擇時應盡量減少轉彎，同時轉彎處應滿足機械設備的要求。最終讓機械化施工覆蓋整個電力隧道領域[1]。

1 電力隧道特點

（1）電力隧道多位于城市核心區域，區域內常有重要企事業單位，研究機構，人員密集的商業，重要交通設施等；

（2）電力隧道作為電纜敷設的通道，隧道斷面尺寸往往較小；

（3）受制于斷面尺寸，電力隧道通常是先開挖貫通后再澆筑二襯結構；

（4）電纜隧道內除電纜外，還布置了包括監測，通信、自動巡檢通風、排水、照明、防火等各類綜合監控系。

2 小斷面隧道開挖

隧道斷面小是電力隧道特點之一，巖石地區目前主要依靠鉆爆或者機械開挖。由于爆破施工常常對周邊構筑物和環境影響較大，實際使用較少；而人工開挖并輔助小型機械是比較常見的開挖方式。隧道出渣也只能用簡易推車進行橫洞平拖；由于工序復雜，施工工作面小，隧道開挖和出渣環節會耗費大量時間，安全風險大，嚴重制約整個工期。人工開挖通常采用人工水鉆，沿隧道開挖邊線一周進行掘進，一次進深60～70cm。出渣方面，目前大斷面隧道機械化施工所使用的裝載機、挖掘機設備品種較多，也基本上能達到與運輸設備配套的要求[2]。

3 機械化施工設想

盾構法，頂管法是機械化施工的代表工法。頂管法施工從始發井開始，通過可控頂管機或盾構機，將所要頂進的管道從目標井頂出，可以實現直線或曲線頂進。一般情況下，頂管機的操作和控制可以直接在地下的工作井內由操作人員來完成。

工作面上巖石的破碎可以通過人工、機械或者水力分步破碎的方法來實現，也可以用機械巖盤頂管機全斷面破碎；破碎下來的巖粉或泥土可以通過壓力墻上的開口進入頂管機，并經過已鋪設好的管線運至地表。頂管施工技術是一種既安全又經濟的短距離穿越的有效方法，目前機械頂管機主要以圓形截面為主。盾構與頂管最大的區別在于盾構的襯砌為管片，頂管的襯砌為管節。盾構法比較適用于大斷面隧道，頂管法適用于小斷面隧道，因此對于小斷面電力隧道的施工，頂管法相對來說更實用[3]。

4 小斷面隧道選型

以往電力隧道工程隧道斷面形式往往做成直墻+拱頂形式。下面以四回110kV電纜隧道的不同截面形式進行分析比較。直墻+拱頂形式的內空尺寸寬×高為1.5×（1.6+0.8）m。圓形截面的內徑為2.5m：

對于短距離線路，直墻+拱形斷面采用人工開挖方式費用相對較低，按圓形斷面并配合機械施工費用較貴。當長距離線路，同等規模電力隧道如果采用圓形截面，并配合機械頂管施工，綜合費用會減少。考慮到工期進度、城市占綠賠償等因素，帶來的經濟效益也會大于人工開挖這種施工方式[4]。如表1所示。

表1 不同截面工程情況及造價對比

5 結束語

隧道機械設備比較多，如炮機、挖掘機、單臂掘進機等使用于大斷面隧道，要想在小斷面隧道中推廣機械化，應從隧道斷面出發，將以往直墻+拱形隧道改為圓形截面隧道，同時減少斷面的種類，在配合小型頂管機或者小型盾構機，就可以大規模推廣電力隧道機械化。由于施工風險降低，工期進度加快，施工單位更愿意采用，這種對常規斷面形式進行調整的思路，看似粗獷實則從整體上把握工程造價、工期進度、安全高效，最終擴大電力隧道機械化施工的范圍。