沈興東

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊830000)

關(guān)于引水隧洞施工問(wèn)題處理的若干思考

沈興東

(新疆匯通水利電力工程建設(shè)有限公司，烏魯木齊830000)

長(zhǎng)隧洞、小斷面的施工在水利工程中比較常見(jiàn)。筆者將結(jié)合長(zhǎng)隧洞、小斷面施工中的一部分具體方法，對(duì)引水隧洞施工中的電力優(yōu)化配置，洞內(nèi)空氣流通與煙霧排放，施工過(guò)程中對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求作以闡述。

引水隧洞;施工供電;空氣流通;煙霧排放;測(cè)量?jī)x器

0 引言

水利是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的基本要素，各行業(yè)發(fā)展都要依賴水利。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的飛躍，水資源逐漸引起了社會(huì)各方面的重視，同時(shí)它也影響著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，伴隨一些規(guī)模較小的跨流域調(diào)水工程進(jìn)入施工階段，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展也獲得了新的契機(jī)。

在這些規(guī)模較小的跨流域調(diào)水工程中，引水隧洞施工成為了其主要的施工方式［1］。筆者將對(duì)某個(gè)小規(guī)模的調(diào)水工程進(jìn)行論述，并提出一些具體措施和筆者的想法，希望能夠?yàn)樗こ探ㄔO(shè)項(xiàng)目提供一些參考依據(jù)。

1 小規(guī)?？缌饔蚬こ膛c引水隧洞基本情況

1.1 工程基本情況

工程系小規(guī)模南水北調(diào)工程，處于秦嶺山腹、分水嶺兩頭。該小規(guī)模工程由引水樞紐、隧洞、洞后電力運(yùn)輸站、上壩道路、管理設(shè)備組成［2］。水壩以上河道長(zhǎng)21 km，河道平均坡降3.3%，河道面積137 km2。每年引導(dǎo)水量達(dá)4 082萬(wàn)m3，工程投入資金為1.8億元。

該工程的引水隧洞長(zhǎng)度為6.25 km，設(shè)計(jì)界面為圓拱直墻型。成洞大小2.9×3.1 m，引水量峰值達(dá)10 m3/s。

1.2 引水隧洞地理位置和施工概況

洞身的主要巖層有上泥盆統(tǒng)下東溝巖層。巖體主要由千枚巖石組成，其中夾雜著灰色變質(zhì)巖石、黃褐色的板狀結(jié)構(gòu)的巖石和石灰?guī)r，表層風(fēng)蝕較嚴(yán)重并有裂縫，巖層較硬，巖體的完整度較低，強(qiáng)風(fēng)蝕巖層完整度較高［3-5］。

因?yàn)榈乩憝h(huán)境的關(guān)系，該項(xiàng)工程由進(jìn)水口、支洞口、出水口3個(gè)部分組成。

2 關(guān)于引水隧洞施工問(wèn)題的處理

引水隧洞施工問(wèn)題主要包括洞內(nèi)電力的運(yùn)用問(wèn)題以及洞內(nèi)空氣流通性能和煙霧排放的問(wèn)題。下面分別加以敘述:

2.1 洞內(nèi)電力的運(yùn)用問(wèn)題

380 V的輸電線路的常規(guī)輸電距離是800 m，而該小規(guī)模調(diào)水工程的兩個(gè)投標(biāo)段的輸電距離為3 000 m。

為了使洞內(nèi)的電力得到最優(yōu)化配置，達(dá)到節(jié)約成本、保證質(zhì)量的目的，以下幾個(gè)方面內(nèi)容應(yīng)當(dāng)引起重視:

2.1.1 采用變壓器

由于該工程位于秦嶺山腹，水資源富饒，小型水利工程比較多，該工程鉆進(jìn)深度為800～1 000 m，而且正逢河流汛期，所以該小規(guī)模調(diào)水工程在1 000 m以前的電壓在350～380 V，可以保障工程的順利開(kāi)展。

但鉆進(jìn)深度超過(guò)1 000 m時(shí)，因?yàn)殡妱?shì)差太大，洞內(nèi)電壓只有300～330 V，導(dǎo)致挖掘式裝載機(jī)、噴漿設(shè)備不能正常作業(yè)［6-8］。因此，施工時(shí)聯(lián)絡(luò)了某變壓器生產(chǎn)廠商，制造了1種小型的變壓器并立即投入使用。依照實(shí)際情況，小型變壓器能將鉆進(jìn)距離穩(wěn)定在1 000 m左右。

該方法的成功運(yùn)用，使隧洞2 000 m前的電力輸送得到了有力保障。

變壓器工作圖見(jiàn)圖1。

圖1 變壓器工作圖

2.1.2 制作小豎井，引進(jìn)高電壓

該小規(guī)模調(diào)水工程的引水隧洞處于距離出水口1 700 m處，與一山間小路相交匯，而10 kV輸電線路正好從小道邊經(jīng)過(guò)。經(jīng)過(guò)測(cè)算，道路與引水隧洞的高度落差達(dá)到80 m。依據(jù)此情況，在隧洞的頂端打造了1個(gè)直徑為30 cm的小豎井，并在小豎井上裝備一個(gè)小型變壓器，將380 V的高電壓由小豎井導(dǎo)入洞體內(nèi)部。

這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，不僅解決了洞內(nèi)的用電問(wèn)題，而且使洞內(nèi)空氣流通更加順暢［9］。

2.1.3 利用10 kV高電壓電纜

支洞口標(biāo)段的引水隧洞頂端，植被密、人少，沒(méi)有外部電源可供輸送。

在主洞進(jìn)入DK2+500段位之前，洞體內(nèi)部裝備了一個(gè)變壓器來(lái)提供電能。

另外，采用高電壓電纜將10kv的電壓導(dǎo)入洞體內(nèi)部DK2+200段內(nèi)時(shí)，裝設(shè)一個(gè)200 kVA的相式變壓器，降電壓提升到380v，保證了工程用電。

高壓電纜工作圖見(jiàn)圖2。

圖2 高壓電纜工作圖

2.1.4 洞內(nèi)電力運(yùn)用問(wèn)題小結(jié)

上述3種方式，從某種意義上來(lái)說(shuō)，利用變壓器進(jìn)行供電成本最低;制作小豎井要因地制宜，成本比變壓器要高;而利用高電壓電纜導(dǎo)入電力成本最高，加上相式變壓器體積龐大，裝設(shè)難度增大，并且還要到電力局備份資料，手續(xù)繁多［10-12］。

所以，除非是情況所迫，否則不應(yīng)使用相式變壓器。

2.2 洞內(nèi)空氣流通性能和煙霧的排放問(wèn)題

通常情況下，1 km的引水隧洞用一臺(tái)2×37 kW的鼓風(fēng)機(jī)采取壓入式通風(fēng)就能正常作業(yè)。

壓入式通風(fēng)是一種地下洞室的機(jī)械通風(fēng)形式，它是利用設(shè)置在洞外的鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)通風(fēng)管道將新鮮空氣送至作業(yè)面，以供給洞內(nèi)足夠的氧氣，污濁空氣通過(guò)隧道流出，稀釋、排除有害氣體和降低粉塵濃度，從而達(dá)到改善勞動(dòng)條件、保障作業(yè)人員身體健康的目的。

但是，隨著鉆進(jìn)深度的加大，尤其是鉆進(jìn)深度超過(guò)1.5 km之后，洞內(nèi)排出煙塵的時(shí)間延長(zhǎng)，排出煙塵的效果就會(huì)大打折扣［13］。

所以，要增強(qiáng)洞內(nèi)的空氣流通性能應(yīng)做到以下幾點(diǎn):

2.2.1 進(jìn)水口空氣流通性能的提升

該標(biāo)段由于受到地質(zhì)條件的約束，掘進(jìn)深度只有1 000 m，進(jìn)口50 m處有一個(gè)90°的彎角，工程建設(shè)過(guò)程中在洞的出口處裝備一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)就能滿足基本要求。

2.2.2 支洞口的空氣流通性能的提升

該小規(guī)模調(diào)水工程在DK1+100的地段設(shè)置有一個(gè)長(zhǎng)550 m的支洞，由于受到地理環(huán)境的約束，中間位置有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而與洞主體在DK1+100的地段相交匯的角度是55°、49°，坡度為10%。該標(biāo)段在鉆進(jìn)到主體引水隧洞中DK1+500處時(shí)，可以在洞出口處裝備一個(gè)2×37 kW的鼓風(fēng)機(jī)，向洞內(nèi)持續(xù)輸入空氣。

而鉆進(jìn)到DK1+500處時(shí)，每間隔300 m的地段再加設(shè)一個(gè)同等規(guī)模的鼓風(fēng)機(jī)，采用接力通風(fēng)的方式保證洞內(nèi)的空氣流通。

另外，每隔300 m配備一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)可以延長(zhǎng)鼓風(fēng)機(jī)的使用壽命。在施工過(guò)程中，應(yīng)使用鼓風(fēng)機(jī)向洞內(nèi)輸送風(fēng)力20～30 min，保證洞內(nèi)空氣的流通。

2.2.3 出水口標(biāo)段空氣流通性能的提升

因?yàn)樵摌?biāo)段內(nèi)的軸線是直線，并且在DK4+500的地段處有一個(gè)小型豎井，所以該標(biāo)段的通風(fēng)措施比較簡(jiǎn)單。

除了在洞出口處增設(shè)一架2×37 kW的鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)外，在DK4+800處再架設(shè)一架鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)就能提升空氣流通性能，保障作業(yè)順利進(jìn)行。

3 洞內(nèi)測(cè)量?jī)x器的要求

要測(cè)量引水隧洞，儀器的要求是非常嚴(yán)格的，需要測(cè)量人員在對(duì)待測(cè)量精確度上采取謹(jǐn)慎的工作態(tài)度。

測(cè)量角度的誤差不能超過(guò)數(shù)量單位1，測(cè)量角度的儀器誤差若＞1就不能使用;而測(cè)量距離的角度誤差的允許范圍在±(2mm+2×10-6D)，而水準(zhǔn)儀的精確度必須 ＜ ±1 mm/km［14］。

另外，測(cè)量?jī)x器應(yīng)交送國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)和定時(shí)修護(hù)，只有合乎標(biāo)準(zhǔn)的儀器(也就是達(dá)到測(cè)量精確度的儀器)才能在施工過(guò)程中使用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，引水隧洞施工中電力的輸送、煙塵的排出都是困擾施工方的兩大難題，它與洞內(nèi)的施工進(jìn)度有著緊密的聯(lián)系，若是處理不當(dāng)不僅會(huì)影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)，更會(huì)降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

只有將輸電、通風(fēng)兩個(gè)基本問(wèn)題解決了，工程才能順利開(kāi)展，輸電和通風(fēng)是引水隧洞施工的兩個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，如何解決這兩個(gè)難題，從而保障工人的生命安全和工程的順利開(kāi)展，是水利建設(shè)企業(yè)要首先慎重思考和認(rèn)真對(duì)待的。筆者主要就這兩方面的施工問(wèn)題提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)，希望對(duì)水利工程的建設(shè)提出一些參考依據(jù)。

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Some Thoughts on Problem of Water Diversion Tunnel Construction

SHEN Xing-dong
(Xinjiang Huitong Hydraulic ＆ Hydropower Engineering Construction Limited Company，Urumchi 830000，China)

Construction of long tunnel，a small section appears more commonly in water conservancy project.Combining some specific construction methods for long tunnel，small section the power allocation optimization construction of diversion tunnel，the air circulation and smoke emissions，requirements for measuring instruments in the construction process are discussed in the paper.

water diversion tunnel;treatment;discussion

TV554

B

1007-7596(2014)05-0035-03

2013-12-03

沈興東(1967-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師。