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高锡鹏，何西伟，陈晓光，田雪凯
(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250100)
城市电网作为现代城市公共基础设施的重要组成部分，目前所面临的主要问题是电力负荷高速增长，而电力通道资源日趋紧张，在此情形下，在城市范围内用电缆形式输送电能是一种有效的解决方法[1-3]。电缆隧道是一种能容纳较多数量电缆、有供安装和巡视的通道、全封闭型的地下构筑物[4]。与架空输电线路相比，采用电缆隧道敷设电缆不占用地面空间且运检、维护方便，在城市电网建设中得到了越来越广泛的应用。
虽然电缆隧道的结构设计方法和施工工法与公路、铁路、地铁隧道类似[5-6]，但是电缆隧道埋深较浅，周边已有管线交错布置，施工作业面较为紧张，尤其有地下水影响且处于软弱土层中时，地基处理、混凝土振捣及防水卷材铺设作业施工难度极大[7-9]。此外，电缆隧道作为线型封闭箱涵结构，因施工工法需要，需在两侧侧壁通长设置施工缝。同时，为适应电缆隧道因温度变化产生的水平位移以及地基不均匀沉降产生的垂直位移，隧道每隔30 m需设置一处变形缝。施工缝与变形缝均为电缆隧道的防水薄弱环节。由于这两个因素交叠影响，山东地区已建成电缆隧道渗漏水问题普遍存在，给后续电缆敷设作业、运维检修作业及电网安全、稳定运行产生重大威胁。因此，需要探究有效处理措施防治电缆隧道渗漏水。
不同于交通隧道，电缆隧道在渗漏水处理等方面所开展的研究工作尚较少，治理经验匮乏，尚未形成较为完善的规范体系[10]。由于电力电缆隧道自身的特点和需求，也无法照搬交通隧道的相关技术和经验[11]。因此，本文对山东地区已建电缆隧道渗漏水成因及处理措施进行探究，以期对类似工程的整治、相关规范体系的建立提供参考。
山东作为东部沿海省份，地下水极为丰富，通过调查济南、青岛、日照、德州、滨州及枣庄等不同地市已建电缆隧道的运行情况，发现相关地区电缆隧道渗漏水问题普遍存在，渗漏水形式及导致渗漏水的原因多样，但不同地区、不同工程间问题有一定相似性。
1.1 电缆隧道渗漏水类型
电缆隧道渗漏水类型可分为湿渍、渗水、滴漏及线漏，其中湿渍为在隧道内壁呈明显色泽变化的潮湿斑，渗水为在电缆隧道侧墙上可观察到明显的流挂水痕迹[12](见图1)。
1.2 电缆隧道渗漏水成因
导致电缆隧道渗漏水的原因多样，其中主要原因可概括为防水方案不合理、防水材料缺陷及施工质量缺陷，通常一处漏水问题会涉及多重原因的影响。
1.2.1 防水方案不合理
电缆隧道主体结构设计使用年限为100 a，其防水等级不应低于二级，抗渗等级不低于P6。
部分工程为追求成本最低化，导致防水方案不满足《地下工程防水技术规范》相关要求[13]。
1)结构主体防水方案不合理。具体表现为主体结构未采用防水混凝土、主体结构厚度小于250 mm或主体结构外侧未做防水层等。
2)细部构造防水方案不合理。具体表现为变形缝、施工缝未设置中埋式止水带，穿墙管未加止水环或未环绕遇水膨胀止水圈，隧道附属坑口未采取防地面水倒灌措施等。
1.2.2 材料缺陷
1)混凝土。地下工程所处的环境较为复杂、恶劣，结构主体长期浸泡在水中受到各种介质的侵蚀以及冻融、干湿交替的作用，如果防水混凝土因配合比、外加剂指标不合理等因素导致抗渗等级不足，易削弱结构的耐久性和强度，进而威胁电缆隧道的正常运行和安全。
2)防水卷材。卷材断裂拉伸强度、断裂伸长率及撕裂强度不足，容易导致卷材在施工或运行阶段发生破坏，导致第一道防水体系失效，进而导致电缆隧道变形缝、施工缝等防水薄弱点直接暴露在地下水环境中，增加了电缆隧道渗漏水发生的概率。
3)止水带。变形缝处受温度变化及地基不均匀沉降影响，变形较大，规范容许值可达30 mm，若止水带撕裂强度、扯断伸长率不足，容易导致止水带断裂，进而导致电缆隧道第二道防水体系失效。
1.2.3 施工质量
1)结构裂缝。电缆隧道工程中，混凝土浇筑质量缺陷、温度变化及地基不均匀沉降均会导致结构裂缝的出现，由此所形成的渗漏较为常见[14]。
2)施工缝施工不规范。混凝土振捣施工时，中埋止水带固定不牢固，导致止水带移位，或二次浇筑混凝土前，未铺设水泥基渗透结晶型防水涂料和水泥砂浆层。
3)变形缝施工不规范。顶、底板止水带未按盆型安装，导致顶、底板下部混凝土振捣不密实，同时混凝土凝固时产生的收缩易使止水带与下面的混凝土产生缝隙，从而导致变形缝漏水；
此外，端模支撑不牢，造成混凝土浇筑时漏浆、振捣不密实，也可能导致渗漏水发生。
已建电缆隧道渗漏水处理应遵循“以堵为主，因地制宜，多道设防，综合治理”的原则，不同渗、漏水情况采用具有针对性的处理材料。
2.1 封闭材料的选取
已建电缆隧道中通常已完成支架安装及电缆敷设，在此前提下，柔性防水卷材铺设施工难度较大，因此本文封闭材料中不涉及对不同类型卷材的分析。
2.1.1 常用封闭材料特性
常用封闭材料特性如表1所示。
表1 常用封闭材料特性表
2.1.2 封闭材料选用建议
1)隧道背水面局部涌水处理采用速凝型掺外加剂的水泥基防水材料。
2)隧道背水面涌水处理完成后，凹槽、圆孔等的嵌填采用水泥基渗透结晶型防水砂浆，面层处理采用水泥基渗透结晶型防水涂料。
3)最外侧刚性防水层采用聚合物水泥防水砂浆。
4)聚氨酯防水涂料、环氧树脂防水涂料有一定刺激性气味，施工时需做好通风措施。
2.2 灌浆材料的选取
灌浆材料可分为无机灌浆材料和有机灌浆材料，常用的无机灌浆材料包括水泥基灌浆材料、水泥-水玻璃类材料等，常用的有机灌浆材料包括环氧树脂类材料、聚氨酯类材料和丙烯酸盐类材料等。
2.2.1 常用灌浆材料特性
常用灌浆材料特性如表2所示。
表2 常用灌浆材料特性表
2.2.2 灌浆材料选用建议
1)无机灌浆材料：多用于电缆隧道四周土层的固结，形成地下隔水帷幕，截断渗透水源。因水泥水玻璃双液注浆材料不宜用于永久性工程防渗堵漏，故电缆隧道渗漏水治理宜选用水泥基灌浆材料。
2)有机灌浆材料：聚氨酯灌浆材料遇水会反应并膨胀，在渗漏水的电缆隧道中，存放、配置难度较大；
丙烯酸盐灌浆材料固结体凝胶的抗压强度较低，且会失水收缩，故电缆隧道渗漏水治理宜选用环氧树脂类灌浆材料。
以山东地区某220 kV电缆隧道渗漏水治理工程为例，介绍不同渗漏水部位的处理方案。该工程共有8.4 km电缆需沿已建隧道敷设，隧道于2015年底建成，内截面为2.5 m×2.0 m，原防水做法为在隧道顶部、两侧及底部刷1.5 mm聚合物水泥防水涂料层。经施工、监理、设计联合勘察，全线共发现主要渗、漏水点21处。其中，侧墙裂缝、施工缝渗漏水8处，变形缝漏水2处，预埋螺栓根部漏水10处，穿墙管根部漏水1处。
3.1 裂缝、施工缝堵漏
3.1.1 潮湿无明水或渗漏量小的裂缝、施工缝
1)采用切槽机沿裂缝走向切割出深度为30 mm～50 mm、宽度为30 mm的U形槽，切缝长度向裂缝两侧各延伸20 mm，U形槽两侧100 mm范围内采用角磨机凿毛。
2)槽体清洗或吹扫干净后，在凹槽中嵌填速凝型无机防水堵漏材料止水，并预留深度不小于20 mm的凹槽。
3)采用水泥基渗透结晶型防水砂浆在凹槽剩余空间内找平，之后在槽体两侧100 mm范围内墙体表面(已凿毛范围)抹3 mm厚聚合物水泥防水砂浆(见图2)。
3.1.2 有明显渗漏水的裂缝、施工缝
1)分二次钻斜孔并注入可在潮湿环境下固化的环氧树脂灌浆材料，第一次钻孔垂直深度不宜小于结构厚度的1/3，第二次钻斜孔垂直深度不宜小于结构厚度的1/2，两次钻孔平面布置应错开距离，间距300 mm～500 mm。
2)沿裂缝走向在两侧各200 mm范围内的基层表面先涂布2 mm厚水泥基渗透结晶型防水涂料，再单层抹压6 mm厚聚合物水泥防水砂浆。裂缝、施工缝注浆施工图见图3。
3.2 变形缝堵漏
3.2.1 渗漏量较小的变形缝
在漏点附近的变形缝两侧混凝土中垂直钻孔至中埋式橡胶钢边止水带翼部并注入环氧树脂，钻孔间距宜为300 mm。
3.2.2 渗漏量较大的变形缝
1)在变形缝两侧分别钻斜孔穿过结构至止水带迎水面，并注入环氧树脂灌浆材料止水，钻孔间距宜为300 mm～500 mm。
2)清理原变形缝内填充材料，形成不小于80 mm的深凹槽。
3)先在凹槽中嵌填速凝型无机防水堵漏材料，并预留深度不小于50 mm的凹槽；
之后在剩余凹槽中嵌填水泥基渗透结晶型防水砂浆，并预留深度不小于30 mm的凹槽。
4)采用厂家配套的胶粘剂粘贴内置式密封止水带，止水带在变形缝两侧基层上的黏结宽度均不应小于50 mm，止水带中部应利用变形缝内剩余凹槽空间形成Ω形(见图4)。
3.3 预埋件、穿墙管根部的堵漏
3.3.1 预埋件堵漏
1)在预埋件周边凿剔宽度为50 mm、深度为40 mm的环型凹槽，清除预理件锈蚀，并用水冲刷干净。
2)在凹槽中嵌填速凝型无机防水堵漏材料止水，并预留深度不小于20 mm的凹槽。
3)采用水泥基渗透结晶型防水砂浆在凹槽剩余空间内找平，之后在槽体两侧100 mm范围内墙体表面(已凿毛范围)抹3 mm厚聚合物水泥防水砂浆。
3.3.2 管道根部堵漏
1)在管道根部剔凿宽度为50 mm、深度为40 mm的环型凹槽，用速凝型无机防水堵漏材料以与基层呈45°夹角埋设注浆管，并封闭管道与基层间的接缝。
2)采用环氧树脂注浆材料注浆。
3.4 治理效果
该工程现已按照上述设计方案完成渗漏水治理施工，施工后隧道内无湿渍、无渗漏、无积水，满足电缆敷设及后期运检人员运维工作要求。渗漏水处理前后效果对比如图5所示。
通过对山东地区已建电缆隧道漏水形式的调查，分别对电缆隧道渗漏水的成因、适用于不同渗漏水形式的防水材料及电缆隧道不同部位渗漏水的治理方案进行了研究，结论如下：
1)山东地区已建电缆隧道渗漏水问题普遍存在，主要渗漏形式包括湿渍、渗水、滴漏、线漏，主要渗漏部位可分为裂缝、施工缝、变形缝、预埋件及穿墙管根部。
2)电缆隧道渗漏水的原因多样，其中主要原因可概括为防水方案不合理、防水材料缺陷及施工质量问题，通常一处漏水问题会涉及多重原因的影响。
3)掺外加剂的水泥基防水材料(速凝型)适用于隧道背水面局部涌水处理，水泥基渗透结晶型防水涂料适用于隧道背水面水压不大的渗水处理，聚合物水泥防水砂浆宜作为最外侧刚性防水层，通常三者结合使用。
4)无机灌浆材料(水泥基灌浆材料)多用于电缆隧道迎水面的壁后注浆，形成地下隔水帷幕，有机灌浆材料(环氧树脂)多用于隧道背水面裂缝、施工缝、变形缝、预埋件及穿墙管根部的钻孔注浆、埋嘴注浆和贴嘴注浆。
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