電力電纜隧道結(jié)構(gòu)常見病害分類及防治對策探析

金龍飛，馬成久，孫瑀濃，潘俊生，李忠凡

(國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

隨著城市化水平的不斷提升，電力電纜隧道的修建不斷加快，但是由于使用時間延長、影響因素變化、防治手段不合理，導(dǎo)致隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的病害問題越來越多，并且這些問題的破壞力也持續(xù)增加，進(jìn)而影響到電力電纜隧道的正常運(yùn)營。

1 電力電纜隧道結(jié)構(gòu)常見病害分類

1.1 隧道凍害

在氣候寒冷區(qū)域的隧道內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)凍害問題，因?yàn)闅鉁氐拖拢运淼纼?nèi)部的積水容易凝結(jié)成冰，從而導(dǎo)致隧道內(nèi)部設(shè)備被凍住，同時由于物體形態(tài)轉(zhuǎn)換，圍巖會出現(xiàn)凍脹問題，這不但會對隧道整體的穩(wěn)定性和安全性造成影響，還會阻礙電纜設(shè)備功能的正常發(fā)揮[1]。

冬季氣候寒冷地區(qū)的溫度經(jīng)常保持在0 ℃以下，并且氣溫下降的速度也較快，凍融現(xiàn)象經(jīng)常交替出現(xiàn)，這些問題是導(dǎo)致隧道出現(xiàn)凍害問題的主要原因。一旦隧道內(nèi)部出現(xiàn)凍害問題，會對內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，進(jìn)而引發(fā)后續(xù)的安全事故。

1.2 地震災(zāi)害

在發(fā)生頻率較高的自然災(zāi)害中，地震災(zāi)害的破壞性最大，可直接摧毀整個建筑體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而，因?yàn)樗淼赖牡卣馂?zāi)害發(fā)生在地下，并且地下并不存在用于居住、生產(chǎn)的建筑物，所以人們?nèi)狈τ谒淼赖卣馂?zāi)害的足夠關(guān)注。

在十幾年前的四川地震發(fā)生后，盡管新聞媒體并未報道有關(guān)地震災(zāi)害對電力電纜隧道影響的事件，但是很多道路因?yàn)榈卣鸲艿胶艽蟪潭鹊膿p壞，甚至發(fā)生滑坡事故、隧道口堵塞、墻體裂縫掉落等問題。更重要的是，如果隧道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)受到破壞，在后期工程人員需要花費(fèi)大量的精力和成本來完成修復(fù)工作，并且修復(fù)難度較高[2]。對于城市地區(qū)，電力隧道就相當(dāng)于生命線，所以隧道地震災(zāi)害會影響整個城市的正常運(yùn)行和后續(xù)發(fā)展。

1.3 滲漏水

很多城市地區(qū)處于沿海沿江地帶，所以地表以下的水位比較高，電力電纜隧道一般修建在地下，所以隧道內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)滲漏水事故。

滲漏水是電力電纜隧道內(nèi)部發(fā)生頻率較高的水害問題，根據(jù)水流量和滲漏部位可劃分為頂部側(cè)部滴水、滲水、射水、漏水等類型。根據(jù)水源的補(bǔ)給狀況可劃分為地表水補(bǔ)給和地下水補(bǔ)給2種滲漏情況。地表水補(bǔ)給和地下水補(bǔ)給之間也存在不同，前者的補(bǔ)給量會受地表徑流的影響，而地表徑流又受季節(jié)因素的影響；后者的水流較為穩(wěn)定，所以基本不會出現(xiàn)較大變化[3]。

一旦隧道出現(xiàn)滲漏水問題，就會影響到電子設(shè)備的正常使用、檢修工作的順利進(jìn)行、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更嚴(yán)重還可能會影響到電力電纜隧道的正常運(yùn)營。電力電纜隧道結(jié)構(gòu)滲漏水如圖1所示。

圖1 電力電纜隧道結(jié)構(gòu)滲漏水情況

1.4 隧道火災(zāi)

隧道火災(zāi)也是電力電纜隧道中發(fā)生頻率較高的病害問題，電纜運(yùn)行過程中表現(xiàn)出來的老化與故障通常包括電纜本體的老化、過負(fù)荷、電纜接頭故障等[4]。一般情況下，電力設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行、電纜頭溫度過高破壞絕緣層結(jié)構(gòu)等因素都會引發(fā)火災(zāi)。同時，火災(zāi)出現(xiàn)的原因還有可能是接地故障，而國內(nèi)尚未出現(xiàn)過因?yàn)殡娎|燒斷而導(dǎo)致的火災(zāi)事故[5]。隧道火災(zāi)具有高度破壞力，不僅會導(dǎo)致電纜損壞和電力設(shè)備停止運(yùn)行，還會危及巡檢人員的人身安全。

1.5 結(jié)構(gòu)裂縫和結(jié)構(gòu)損壞

在電力電纜隧道的日常運(yùn)營過程中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要承擔(dān)來自四周土層的壓力，而水文地質(zhì)和所在地區(qū)的地質(zhì)都會對土層壓力的大小產(chǎn)生影響。其次，結(jié)構(gòu)受壓大小還會受到施工技術(shù)和施工效果的影響。隧道結(jié)構(gòu)不僅會承受來自于土層的壓力，還會承受來自于水層的壓力，當(dāng)隧道修建在氣候惡劣的區(qū)域時，凍脹壓力也是內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要承受的一大壓力。隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)裂縫還會引發(fā)后續(xù)一系列問題，例如滲漏水，可腐蝕內(nèi)部電力設(shè)備。

1.6 襯砌腐蝕

因?yàn)殡娏﹄娎|隧道被修建在地層中，而地層結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，會出現(xiàn)各種各樣的變化。尤其是當(dāng)周邊環(huán)境中存在腐蝕物質(zhì)時，聚集在地下的積水會隨著結(jié)構(gòu)裂縫和漏洞滲漏出來，進(jìn)而侵蝕結(jié)構(gòu)，引發(fā)襯砌腐蝕問題。

同時，水泥品質(zhì)和混凝土材質(zhì)也可能是導(dǎo)致隧道出現(xiàn)襯砌腐蝕問題的主要原因，帶有侵蝕性物質(zhì)的環(huán)境水會滲漏到結(jié)構(gòu)內(nèi)部。如果隧道內(nèi)部出現(xiàn)襯砌腐蝕問題，就會導(dǎo)致土質(zhì)疏松、土層強(qiáng)度減弱，而襯砌的承載力也會隨之受到影響，進(jìn)而阻礙電力電纜設(shè)備的正常使用。

2 電力電纜隧道結(jié)構(gòu)病害問題防治對策

對于電力電纜隧道，任何病害問題都會影響到電纜線路和電力設(shè)備的安全運(yùn)行，在影響程度較大時甚至?xí)?dǎo)致整個電力電纜隧道系統(tǒng)癱瘓。再加上電纜供電和病害治理工作之間存在一定矛盾，病害的治理工作迫在眉睫，一旦耽誤治理進(jìn)度，就會提高病害的危害程度，但是在進(jìn)行病害治理工作時，電力電纜隧道又無法正常運(yùn)行[6]。針對這一情況，工程人員應(yīng)當(dāng)在充分了解隧道病害的前提下，將預(yù)防病害作為重點(diǎn)工作，并且在工程規(guī)劃設(shè)計時期就必須將病害的防治工作作為重點(diǎn)。同時，工程人員還需要明確病害問題的引發(fā)原因和具體位置，以此來應(yīng)用合理的手段治理病害問題，并且技術(shù)人員必須第一時間向上級匯報具體情況，以保證病害治理工作的時效性。

2.1 重視病害防治技術(shù)的研發(fā)工作

對于不同類型的隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害問題，這些病害由各種各樣的因素引發(fā)，雖然對治理工作的理論進(jìn)行系統(tǒng)研究的難度較高，但想要保證病害治理的效果，隧道病害治理的前提是理論的研發(fā)工作。如在處理隧道火災(zāi)時，如果工程人員缺乏基礎(chǔ)的理論指導(dǎo)，就不能對引發(fā)火災(zāi)的原因進(jìn)行深入剖析，在設(shè)計病害防治方案時會缺乏合理性，所以相關(guān)領(lǐng)域的人員需要加大對于治理技術(shù)和治理理論的研發(fā)力度。

工程領(lǐng)域的快速發(fā)展和科技水平的持續(xù)提升使得各種各樣的新型技術(shù)和新式材料被應(yīng)用到了隧道病害的防護(hù)和治理工作中，所以工程人員的選擇范圍較大。例如，在防治隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的滲漏水病害時，工程人員可以選擇更多的新式防水材料。不過，因?yàn)殡娏﹄娎|隧道本身和其他類型的隧道之間存在各種差異，所以工程人員必須選用更具有針對性的防治手段。

2.2 關(guān)注病害的監(jiān)測工作

電力電纜隧道需要一個日積月累的過程才能產(chǎn)生病害問題，而且隨著時間的推移，病害的影響力會不斷加大，所以巡檢人員必須堅持對隧道內(nèi)部進(jìn)行定期檢修，并且提升自身對于病害問題的鑒別能力和信息收集能力，構(gòu)建病害監(jiān)測體系，以保證病害治理的時效性，使病害防治的工作量得以減少，從而節(jié)省治理工作的成本開銷。電力電纜隧道結(jié)構(gòu)病害問題防治工作如圖2所示。

圖2 電力電纜隧道結(jié)構(gòu)病害問題防治工作情況

2.3 堅持隧道病害的防治原則

電力電纜隧道的工作人員在進(jìn)行病害防治工作時需要堅持原則，加大對于病害問題的研究力度，增強(qiáng)隧道內(nèi)部檢修工作的強(qiáng)度[7]。其次，相關(guān)企業(yè)還需要組織工作人員完成思想道德的宣傳工作，強(qiáng)化工作團(tuán)隊對于病害防治的職責(zé)意識。同時，工作人員需要構(gòu)建隧道病害問題的防治機(jī)制，利用有效措施來治理病害問題，遵循防治工作的基本原則，以此來最大程度地減少病害問題造成的經(jīng)濟(jì)損失。另外，相關(guān)領(lǐng)域的人員還需要重視對于國內(nèi)隧道病害防治技術(shù)的研究，尤其是隧道工程的規(guī)劃和施工時期需要引進(jìn)新式材料和新型技術(shù)，進(jìn)而保證隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害防治工作的科學(xué)性。

2.4 優(yōu)化隧道工程設(shè)計和施工效果

隧道結(jié)構(gòu)的防護(hù)水平和承載力無法符合周邊環(huán)境和地質(zhì)的實(shí)際情況是導(dǎo)致隧道出現(xiàn)病害問題的主要原因，而現(xiàn)階段很多工程團(tuán)隊在設(shè)計階段和施工階段無法選擇合適的技術(shù)手段也是影響病害的重要因素。為此，工程人員應(yīng)當(dāng)對隧道工程的設(shè)計和施工效果進(jìn)行優(yōu)化。

工程團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)按照國家出臺的政策文件和工程領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計隧道病害工作的具體流程，以保證病害防治的合理性和科學(xué)性。同時，電力電纜隧道的設(shè)計團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)按照規(guī)范要求來選用合適的技術(shù)方法，以此來加大對于隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害問題的防治力度。

2.5 提升隧道監(jiān)測工作的效率

電力電纜隧道修建區(qū)域的水文地質(zhì)和土層地質(zhì)的實(shí)際情況是引發(fā)隧道火災(zāi)、地震災(zāi)害、襯砌腐蝕、滲漏水等病害問題的關(guān)聯(lián)因素，所以為了提高隧道病害治理工作的科學(xué)性，工程團(tuán)隊必須提升隧道監(jiān)測工作的效率，利用高效率的監(jiān)測工作來收集與隧道工程相關(guān)的準(zhǔn)確信息，以此來降低病害問題的發(fā)生概率。

在監(jiān)察隧道地質(zhì)條件時，技術(shù)人員必須遵循相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并完成對于所有檢測數(shù)據(jù)的審核工作，使隧道設(shè)計工作能夠以更加科學(xué)全面的數(shù)據(jù)作為參考依據(jù)。

3 結(jié)束語

電力電纜隧道結(jié)構(gòu)常見病害可以劃分為隧道凍害、地震災(zāi)害、滲漏水、隧道火災(zāi)、襯砌腐蝕、結(jié)構(gòu)裂縫和結(jié)構(gòu)損壞等災(zāi)害，為了更好地防治這些災(zāi)害問題，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)重視病害防治技術(shù)的研發(fā)工作，關(guān)注病害的監(jiān)測工作，堅持隧道病害的防治原則，優(yōu)化隧道工程的設(shè)計和施工效果，提升隧道監(jiān)測工作的效率，來強(qiáng)化病害的防治效果。