一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构及其施工方法技术领域
本发明属于隧道与地下工程设计与施工技术领域，尤其涉及一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构及其施工方法。
背景技术
随着经济建设的迅速发展，电缆网得以迅速发展。电缆专用地下隧道系统作为一种独特的路径资源，也已经成为电网不可或缺的重要电力设施，电缆网和电缆隧道在电网中发挥着越来越重要的作用。我国现有电缆隧道大都在90年代后期开始建设，多采用单层喷射混凝土衬砌，运行至目前成为隧道病害高发期，主要表现为结构收敛变形、裂缝、渗漏水和结构劣化等。或者，当其他地下结构如地铁区间和车站近接电缆隧道施工时，为保证电缆隧道安全，需要对其进行加固处理。电缆隧道病害的治理和近接施工加固在我国尚处于起步阶段，病害情况和产生原因复杂，加固空间狭小。目前的病害治理主要考虑为注浆加固堵水、施作钢板局部加固等措施，很难对病害做根本处理，不能阻止病害继续发展。
同时为不影响隧道周围地区供电，电缆都需正常运行不断电，因此需要充分考虑施工过程中电缆的保护安全工作。并且电缆隧道的空间比较狭小，所以在狭小的空间中要同时保证隧道维修结构安全和内部多回电缆的不断电正常运行，是电缆隧道加固亟需解决的问题。
发明内容
已运行的电缆隧道如病害严重或遭遇近接施工，会严重影响到电缆的正常运行维护，甚至威胁到隧道安全，需对其进行加固处理。本发明考虑到电缆隧道的运行要求和处理空间，提出一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构及其施工方法，能够保证在城市复杂环境下能够有效控制地层变形和结构稳定，实现加固施工阶段隧道内电缆正常运行，保证隧道结构和供电安全，延长电缆隧道使用寿命。
本发明所采用的技术方案为：一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构，其特征在于，包括原拱部、原边墙、底板垫层、仰拱、内衬拱部、内衬边墙、电缆支架、电缆、人行道底板，所述原拱部的下端两侧与所述原边墙的上端相连形成原隧道内壁，所述底板垫层位于所述原边墙的下方，所述仰拱设置于所述底板垫层内，所述仰拱的上端两侧与所述原边墙的下端相接，所述内衬拱部设置于所述原拱部的内侧，所述内衬边墙设置于所述原边墙的内侧，所述内衬边墙的上端与所述内衬拱部相连并且其下端与所述仰拱相连形成套设内衬，所述套设内衬与所述原隧道内壁、底板垫层之间设置防水层，所述电缆支架安装于所述内衬边墙上，所述电缆架设于所述电缆支架上，所述人行道底板设置于所述仰拱上。
所述原隧道内壁采用矿山法施工，单层钢筋混凝土衬砌。
还包括锁脚锚管，所述锁脚锚管打设于所述原边墙角部，所述锁脚锚管采用直径42mm的钢管，每组两根。
还包括中间横撑，所述中间横撑安装于所述原边墙之间并且其位于所述电缆支架的上方，所述中间横撑为工字钢，每3m一道。
还包括临时电缆槽盒，所述临时电缆槽盒设置于所述人行道底板的上方，所述临时电缆槽盒为槽钢、钢板、防火板和连接螺栓拼装而成。
还包括人行道，所述人行道设置于所述人行道底板上并且其位于所述电缆支架之间。
所述电缆为高压供电电缆，所述电缆采用电缆防护隔板进行三面围蔽，所述电缆防护隔板采用防火板，所述电缆支架为角钢，所述套设内衬结构为250mm厚钢筋混凝土结构，所述底板垫层为200mm厚C15混凝土。
所述防水层包括ECB防水板、无纺布，所述ECB防水板贴合所述原隧道内壁、底板垫层设置，所述无纺布贴合所述套设内衬设置。
一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）隧道中部架设中间横撑，打设锁脚锚管注浆加固，做好电缆防护；
（2）凿除隧道原底板混凝土和钢筋，向下开挖至隧道原底板底部；
（3）施作底板垫层和位于底板垫层表面的防水层，绑扎钢筋，浇筑结构仰拱，仰拱上浇筑人行道底板；
（4）全线隧道原底板更换完毕后，将电缆移位至隧道中部位置，对电缆进行包裹防护；
（5）敷设原隧道内壁表面的防水层，绑扎钢筋，模筑内衬拱部、内衬边墙；
（6）恢复电缆支架和电缆，浇筑人行道结构。
所述步骤（2）中，隧道原底板的凿除采用跳槽分段施工。
本发明的有益效果为：
1、本发明的一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构及施工方法，可以实现软弱围岩暗挖电缆隧道电缆带电运行情况下的加固施工，套设内衬结构设计合理、稳定性好，耐久性好；
2、结构支护体系简单，充分利用既有结构，无废弃工程量；
3、既有隧道底板破除和新作内衬仰拱时，对电缆采用防火板三面围蔽，内衬仰拱施工完成后，将电缆移至仰拱上方临时电缆槽盒内封闭保护，内部设置监测设备可保证施工阶段电缆正常带电运行，保证电缆不受施工损伤；
4、套设内衬加固结构拱部、底板及垫层均采用圆顺拱形结构，结构承载力强，防水质量好；
5、工法工艺简单、操作方便，采用临时支撑、锁脚锚管注浆等措施可良好控制地层变形，提高工效，节省工程造价；
6、本发明提供了一种运行电缆隧道或类似市政管道的加固或维修支护结构形式、施工方法多项技术的组合应用与创新，套设内衬结构受力合理，结构质量和耐久性好，施工步骤简单且实施进度快，可实现内部电缆正常带电运行安全，解决了小空间加固施工困难和加固质量差、开挖过程中地层变形较大、电缆需要断电影响区域供电、施工安全风险大等诸多难题，较好地拓展了隧道维修加固施工技术的应用空间，延长电缆隧道使用寿命。
附图说明
图1为本发明的中加固前后结构对比示意图；
图2为本发明中凿除原底板的施工示意图；
图3为本发明中仰拱的施工示意图；
图4为本发明中改移电缆的施工示意图；
图5为本发明中内衬拱部和内衬边墙的施工示意图；
图6为本发明的恢复电缆支架和电缆的施工示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图中，1-原拱部，2-原边墙，3-原底板，4-电缆，5-电缆支架，6-临时电缆槽盒，7-内衬拱部，8-内衬边墙，9-仰拱，10-中间横撑，11-底板垫层，12-防水层，13-人行道底板，14-原隧道内壁，15-套设内衬，16-无纺布，17-人行道，18-电缆防护隔板，19- ECB防水板，20-锁脚锚管，21-槽钢，22-连接螺栓，23-钢板，24-防火板。
实施例
如图1-6所示，一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构，包括原拱部1、原边墙2、底板垫层11、仰拱9、内衬拱部7、内衬边墙8、电缆支架5、电缆4、人行道底板13，原拱部1的下端两侧与原边墙2的上端相连形成原隧道内壁14，底板垫层11位于原边墙2的下方，仰拱9设置于底板垫层11内，仰拱9的上端两侧与原边墙2的下端相接，内衬拱部7设置于原拱部1的内侧，内衬边墙8设置于原边墙2的内侧，内衬边墙8的上端与内衬拱部7相连并且其下端与仰拱9相连形成套设内衬15，套设内衬15与原隧道内壁14、底板垫层11之间设置防水层12，电缆支架5安装于内衬边墙8上，电缆4架设于电缆支架5上，人行道底板13设置于仰拱9上。
电缆隧道为矿山法施工的隧道，单层钢筋混凝土衬砌，包括原拱部1、原边墙2和原底板3结构，加固结构采用仰拱9结构，仰拱9设于原底板3的下方。
原隧道内壁14采用矿山法施工，单层钢筋混凝土衬砌。
锁脚锚管20打设于原边墙2角部，采用直径42mm的钢管，每3m一组，每组两根，每根2m长。
还包括中间横撑10，中间横撑10安装于原边墙2之间并且其位于电缆支架5的上方，中间横撑10为工字钢，每3m一道，设置活动端头可压紧。
还包括临时电缆槽盒6，临时电缆槽盒6设置于人行道底板13的上方，临时电缆槽盒6为槽钢21、钢板23、防火板24和连接螺栓22拼装而成。
还包括人行道17，人行道17设置于人行道底板13上并且其位于电缆支架5之间。
电缆4为220kv和66kv的高压供电电缆，断电后可移位，电缆4采用电缆防护隔板18进行三面围蔽，电缆防护隔板18采用防火板。
电缆支架5为角钢，拆除后可重复加工利用，套设内衬15结构为250mm厚钢筋混凝土结构，底板垫层11为200mm厚C15混凝土。
防水层12采用2mm厚ECB防水板19、400g/m2无纺布16，ECB防水板19贴合原隧道内壁14、底板垫层11设置，无纺布16贴合套设内衬15设置。
如图1-6所示，一种电缆隧道带电运行套设内衬加固结构的施工方法，包括以下步骤：
（1）隧道中部架设中间横撑10，打设锁脚锚管20注浆加固，做好电缆4防护；
（2）凿除隧道原底板3混凝土和钢筋，向下开挖至隧道原底板3底部；
（3）施作底板垫层11和位于底板垫层11表面的防水层12，绑扎钢筋，浇筑结构仰拱9，仰拱9上浇筑人行道底板13；
（4）全线隧道原底板3更换完毕后，将电缆4移位至隧道中部位置，对电缆4进行包裹防护；
（5）敷设原隧道内壁14表面的防水层12，绑扎钢筋，模筑内衬拱部7、内衬边墙8；
（6）恢复电缆支架5和电缆4，将电缆支架5安装于内衬边墙8上，电缆4固定于电缆支架5上，浇筑人行道17结构。
步骤（2）中，隧道原底板3的凿除采用跳槽分段施工。
如图1-6所示，具体施工步骤如下：
（1）在隧道原底板3破除开挖前，隧道内设置I22b@500工字钢水平中间横撑10，支撑于隧道原边墙2，并对电缆支架5顶部用钢管加丝扣加固支撑，在洞身原边墙2设置锁脚锚管20，锚管注浆材料采用水泥水玻璃双液浆，用双层防火板作为电缆防护隔板18对全线隧道电缆4及电缆支架5进行三面围闭，以防在施工过程中有外物或外力伤及电缆；
（2）隧道加固支护后，进行隧道原底板3的破除开挖，进行跳槽分段施工，每次施工长度九米（3段×3米）；隧道原底板3现浇钢筋混凝土，破除需用风镐或电镐进行破除，破除后将原隧道已变形的原底板3结构中的钢筋割除，在原底板3和原边墙2采用注浆加固堵水，保证无水施工作业，并要随开挖设置截水沟、集水井，每个集水井设置两台泥浆抽水泵，确保作业面无水作业；开挖后如发现开挖面不稳固，及时采用喷射砼或砂浆抹面对开挖面进行临时支护找平，并及时施作底板垫层11及底板垫层11上的防水层12；
（3）施作底板垫层11上的防水层12后要立即施作防水保护层无纺布16，上覆水泥砂浆，绑扎仰拱9钢筋，因隧道内不能施作电焊，隧道所有钢筋接头进行绑扎，钢筋验收后，支立加固端头模板、弧形底板模及矮边墙模板，浇筑仰拱9混凝土，仰拱9上浇筑人行道底板13；
（4）隧道原底板3加固施工结束后，自下而上逐条停电，将电缆4下移至加固后隧道地面临时电缆槽盒6内，临时电缆槽盒6采用180槽钢21、钢板23、防火板24等加以保护，加以保护后恢复送电运行；
（5）敷设原隧道内壁14表面的防水层12，绑扎钢筋，模筑内衬拱部7、内衬边墙8，套设内衬15采用衬砌模板台车施工，泵送商品混凝土入模浇筑，插入式震捣器捣固，自然养护；套设内衬15结构混凝土强度达到设计强度及时进行后背填充注浆；
（6）电缆支架5完成后进行电缆恢复施工，在人行道底板13上浇筑人行道结构。
本发明结构及工法适用于电缆隧道的加固和施工，施工中应严格控制开挖深度。
以上对本发明的1个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。