吴战
北京中顺嘉和市政工程有限公司 102300
摘要：改革开放以来，我国国民经济飞速发展，各大城市建设突飞猛进，城市面貌日新月异，各城市的用电需求日益加大，为了满足城市建设对电力的巨大需求，一张庞大的输配电网络正在逐渐形成，电力隧道的修建已成为必然的趋势。本文对电力隧道的结构形式、现状进行了简单的介绍，对修建电力隧道的工法进行比选，详细分析各工法的优点、缺点以及适用条件。
关键字：电力隧道，施工工法，地下空间
随着我国城市地下轨道交通的飞速发展，地铁建设将不可避免的穿越人口密集、建构筑物林立的城市闹市区，关键问题是在尽量不影响地面生活、保障地表建构筑物安全的前提下，保证建设的安全和稳定。
1.电力隧道的结构形式特点
我国电力隧道的建设起步相对较晚,电力隧道的设计、施工、运营养护等均主要借鉴地铁、公路隧道等的经验。但由于电力隧道用于电力传输的特殊功能要求,使电力隧道结构有其相应的特点,随着电力隧道的逐年增多,需要结合电力隧道自身的特殊性,对其结构特点进行全面认识。
1.1结构形式
北京市电力隧道结构形式按照建设的先后顺序依次为：暗挖单衬隧道、顶管隧道、明挖砖混隧道、暗挖双衬隧道、明挖浇筑隧道、盾构隧道 6 种结构形式，各种形式的电力隧道统计表如表 1 所示。
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1.2对水敏感
电力电缆及其他电力设施对水非常敏感,尽管高压电缆本体已采取了多道防水措施,如电缆中采用绝缘油和橡胶绝缘材料,铜芯外裹绝缘层等。但是若可以利用电力隧道结构,形成封闭无水环境,则可以提高电缆运行的安全性。在GB50108— 2008《地下工程防水技术规范》中,电力隧道的防水设防等级仅为三级防水,即可以有少量漏水点,不得有线流和漏泥砂。但
在北京电力隧道的实际运营中,出现过隧道内附属电力设备被水淹没损坏的事故,严重影响了城市电网的安全运营,因此应针对性地调整提高电力隧道的防水设防等级,在设计及施工中做好防水、排水措施。
1.3 电缆敷设对隧道曲率与高差有特殊要求
GB502717— 2007《电力工程电缆设计规范》规定,电缆敷设应符合电缆、电缆绝缘及其构造特性对于敷设曲率半径的要求,因此应先控制电力隧道环境的曲率半径。高压电缆通常采用内部充油的方式来保证电缆绝缘,若隧道高差过大,会导致油压过大,电缆保护层爆裂,因此要求控制电力隧道的高差。
1.4周边环境复杂
电力隧道的建设环境一般位于城市的主干道及中心区,因周边开发强度大,使电力隧道在运营期会受到近距离施工扰动。电力隧道周边较常见的近距离施工包括隧道周边基坑开挖工程、隧道近距离穿越工程、隧道上方打桩工程、隧道上方大面积堆载等。因此,减少和控制周边环境变化及近距离施工对已建电力隧道的影响,是保障电力隧道安全的重点。
1.5从隧道向外连出的排管线路比较多
高压电缆从电力隧道向外连出,通常是采用与小断面排管相连的形式。因排管截面尺寸小,其结构刚度相对电力隧道比较小。因此在电力隧道与电力排管相连的接头位置,因结构刚度发生突变,使此位置容易产生沉降差而形成裂纹,成为电力隧道渗漏水的常见位置。
1.6所受荷载小而且形式简单
电力隧道为敷设电缆提供空间,在其正常运营时,其内部的主要活动为人员的巡查和检修,因此其运营荷载很小,且属于静荷载。
2.电力隧道的优点
地下敷设的电力电缆，当电缆根数较多，或者电压等级较高时，宜使用电缆隧道（即电力隧道）的敷设方式。
电缆隧道的敷设方式有很多优点。首先，电缆隧道不会影响自然景观和生态环境。电缆隧道位于地面以下，不存在以往架空敷设方式所使用的电力杆塔，故其在地面上基本不存在占地问题，所以电缆隧道不会对城市的市容环境产生负面的影响。
其次，隧道中的输电线路也因为地下敷设的原因，通常不会受到外来因素的影响，人为因素和气候变化破坏隧道的可能性很低。因此，电缆隧道提高了供电可靠性，并且也杜绝了架空电缆伤人现象的发生。
另外，电缆隧道的挖掘比较方便，操作时间上富有弹性，因为电缆隧道施工时不会对地面情况产生太大的影响，也不会阻碍交通，所以电缆隧道的施工工期可以较长，便于保证施工质量和控制施工过程。
最后，电缆隧道总体施工和运行成本较低。电缆隧道路线可以相对取直，减少线路和挖掘的成本；另外，尽管隧道的首次建设成本较高，但是隧道的建设为日后的使用留有余量，这极大的降低了以后的运行成本。故电缆隧道的总体使用成本还是要低于传统的架空敷设方式。另外，由于使用电缆隧道所带来的间接经济效益也是巨大的。
3.电力隧道工法比选
电力隧道常用施工工法主要涉及明挖隧道工法、矿山法隧道工法、顶管法隧道工法、盾构法隧道工法。比较如表2所示。
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3.1明挖隧道工法
明挖法是指挖开地面由上向下开挖土石方至设计标高后自基底由下向上顺作施工完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。明挖法是一种造价经济、施工快捷的施工方法，它适用各种不同的地质条件，施工工艺简单，技术成熟，施工安全，质量可靠，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。
3.2顶管隧道工法
该工法事先在规划的管道一端完成工作井明挖施工，在工作井内预留顶管施工条件，安装顶进设备，通过后座千斤顶将顶管机及管节逐段顶入土体内，同时排出和运走挖出的泥土，反复操作，直到顶至接收井为止( 见图 1) 。
顶管机械按照其维持开挖面稳定的性能，可分为敞开式和平衡式，平衡式顶管机又分为泥水平衡式、土压平衡式和气压平衡式 3 种。
如隧道位于淤泥土层，泥水式和土压式均可适用，根据电力隧道的断面要求，该顶管方案拟采用内径 3 m 的钢筋混凝土管节，标准管节长度为 2.5 m，采用“F”形钢套环的承插式接口。考虑顶管自身的施工工艺要求，隧道上方覆土一般需满足 1． 5 倍外径要求，兼顾到避让既有管线、减小对建构筑物的影响，顶管法方案隧道埋深略深于明挖法方案; 同时通过对电缆检修和敷设工艺的优化，在顶管法方案中取消了若干工作井，减少了顶管法施工中的工作井协调难度，降低了造价。
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图1 顶管法工艺图
3.3盾构法
盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶，钢筒的尾部拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离就在盾尾支护下拼装或现浇一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法，近年来在城市轨道交通建设中被广泛采用（见图2 ）。
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图2 盾构法施工
3.4矿山工法
矿山工法与明挖工法相比，矿山法的最大的不同就是避免了明挖法施工所需要的征地迁改，最大限度减少了对建筑及居民生活造成的干扰，减少了对地面环境的影响; 然而其缺点也是显而易见的，由于矿山法是大面积的进行坑洞的横向开挖，如图 2 所示。
因此地下作业风险较大，在施工过程中常出现沉降过大，在围岩不稳定地层甚至塌方; 施工作业中产生的粉尘对环境污染严重，采用爆破开挖工法，对周边不良影响较大; 混凝土品质不均匀，质量难保证。
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图3 矿山法施工
结束语：
从城市地下空间开发、隧道施工方法等角度分析，可得出以下结论:
1)由于在新建城区等周边建( 构) 筑物稀少的区域施工对周边的环境影响较小，因此适用于明挖工法，同时埋深不可太深，否则造价会很高。
2) 若所修隧道距离适中，且断面直径大于 4 m，则适用于顶管工法。
3) 若隧道长度大于 500 m 则适用于盾构工法。
4) 盾构法电力隧道安全、高效、省力且对周边环境影响小、可控性强，因此必将是今后电力隧道建设的一大重点。
参考文献:
［1］ 张国庆． 城市建设规划中电力规划分析［J］． 工程技术研究，2018( 8) : 246-247．
［2］ 赫英慧． 浅谈城市高压电力线路故障的施工防范要点［J］．黑龙江科学，2017，8( 2) : 134-135．
［3］ 王娟娟，袁伟衡，刘 月，等． 北京市既有电力隧道发展现状与常见灾害分析［J］． 工程质量，2016，34( 11) : 75-78．