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)

長隧洞、小斷面的施工在水利工程中比較常見。筆者將結(jié)合長隧洞、小斷面施工中的一部分具體方法，對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，施工過程中對測量儀器的要求作以闡述。

引水隧洞;施工供電;空氣流通;煙霧排放;測量儀器

0 引言

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

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］。筆者將對某個小規(guī)模的調(diào)水工程進行論述，并提出一些具體措施和筆者的想法，希望能夠為水利工程建設(shè)項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、洞后電力運輸站、上壩道路、管理設(shè)備組成［2］。水壩以上河道長21 km，河道平均坡降3.3%，河道面積137 km2。每年引導(dǎo)水量達4 082萬m3，工程投入資金為1.8億元。

該工程的引水隧洞長度為6.25 km，設(shè)計界面為圓拱直墻型。成洞大小2.9×3.1 m，引水量峰值達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)蝕較嚴重并有裂縫，巖層較硬，巖體的完整度較低，強風(fēng)蝕巖層完整度較高［3-5］。

因為地理環(huán)境的關(guān)系，該項工程由進水口、支洞口、出水口3個部分組成。

2 關(guān)于引水隧洞施工問題的處理

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

2.1 洞內(nèi)電力的運用問題

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)水工程的兩個投標段的輸電距離為3 000 m。

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

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展。

但鉆進深度超過1 000 m時，因為電勢差太大，洞內(nèi)電壓只有300～330 V，導(dǎo)致挖掘式裝載機、噴漿設(shè)備不能正常作業(yè)［6-8］。因此，施工時聯(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。依照實際情況，小型變壓器能將鉆進距離穩(wěn)定在1 000 m左右。

該方法的成功運用，使隧洞2 000 m前的電力輸送得到了有力保障。

變壓器工作圖見圖1。

圖1 變壓器工作圖

2.1.2 制作小豎井，引進高電壓

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。經(jīng)過測算，道路與引水隧洞的高度落差達到80 m。依據(jù)此情況，在隧洞的頂端打造了1個直徑為30 cm的小豎井，并在小豎井上裝備一個小型變壓器，將380 V的高電壓由小豎井導(dǎo)入洞體內(nèi)部。

這項技術(shù)的實施，不僅解決了洞內(nèi)的用電問題，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

支洞口標段的引水隧洞頂端，植被密、人少，沒有外部電源可供輸送。

在主洞進入DK2+500段位之前，洞體內(nèi)部裝備了一個變壓器來提供電能。

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，裝設(shè)一個200 kVA的相式變壓器，降電壓提升到380v，保證了工程用電。

高壓電纜工作圖見圖2。

圖2 高壓電纜工作圖

2.1.4 洞內(nèi)電力運用問題小結(jié)

上述3種方式，從某種意義上來說，利用變壓器進行供電成本最低;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題

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

壓入式通風(fēng)是一種地下洞室的機械通風(fēng)形式，它是利用設(shè)置在洞外的鼓風(fēng)機通過通風(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，污濁空氣通過隧道流出，稀釋、排除有害氣體和降低粉塵濃度，從而達到改善勞動條件、保障作業(yè)人員身體健康的目的。

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

所以，要增強洞內(nèi)的空氣流通性能應(yīng)做到以下幾點:

2.2.1 進水口空氣流通性能的提升

該標段由于受到地質(zhì)條件的約束，掘進深度只有1 000 m，進口50 m處有一個90°的彎角，工程建設(shè)過程中在洞的出口處裝備一臺鼓風(fēng)機就能滿足基本要求。

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)置有一個長550 m的支洞，由于受到地理環(huán)境的約束，中間位置有一個轉(zhuǎn)折點，而與洞主體在DK1+100的地段相交匯的角度是55°、49°，坡度為10%。該標段在鉆進到主體引水隧洞中DK1+500處時，可以在洞出口處裝備一個2×37 kW的鼓風(fēng)機，向洞內(nèi)持續(xù)輸入空氣。

而鉆進到DK1+500處時，每間隔300 m的地段再加設(shè)一個同等規(guī)模的鼓風(fēng)機，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配備一臺鼓風(fēng)機可以延長鼓風(fēng)機的使用壽命。在施工過程中，應(yīng)使用鼓風(fēng)機向洞內(nèi)輸送風(fēng)力20～30 min，保證洞內(nèi)空氣的流通。

2.2.3 出水口標段空氣流通性能的提升

因為該標段內(nèi)的軸線是直線，并且在DK4+500的地段處有一個小型豎井，所以該標段的通風(fēng)措施比較簡單。

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

3 洞內(nèi)測量儀器的要求

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

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

另外，測量儀器應(yīng)交送國家相關(guān)機構(gòu)進行檢測和定時修護，只有合乎標準的儀器(也就是達到測量精確度的儀器)才能在施工過程中使用。

4 結(jié)語

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)的施工進度有著緊密的聯(lián)系，若是處理不當不僅會影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)，更會降低企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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

［1］張愛峰.某水電站引水隧洞施工質(zhì)量和進度控制問題剖析［J］.黑龍江水利科技，2012，40(10):129-130.

［2］薛云峰，何繼善，郭玉松.南水北調(diào)西線工程深埋隧道地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)研究的思考［J］.地球物理學(xué)進展，2006(03):317-321.

［3］劉俠，楊曉軍，嚴浩，等.對引水隧洞施工幾個具體問題處理的思考［J］.商情，2010(10):141-142.

［4］陳亞琴，劉超，樊菊平，等.坪頭水電站引水隧洞施工支洞封堵體的設(shè)計與思考［J］.水電站設(shè)計，2012，28(02):55-57.

［5］李濤，楊照明，許高勝，等.阿拉山口供水工程花崗巖隧洞施工中的地質(zhì)問題及處理措施［J］.西部探礦工程，2011，23(03):176-177，187.

［6］王明忠.改善中長小斷面水工隧洞施工排水條件的建議［J］.中國科技縱橫，2010(15):178.

［7］喻寶楨，陳東.錦屏二級水電站引水隧洞逆坡施工排水措施［J］.人民長江，2009(10):30-31.

［8］蔡小文，戴海英.隧洞開挖施工的通風(fēng)設(shè)計與實踐［J］.浙江水利科技，2005(01):71-72，76.

［9］邰喜軍，王安宇，胡曉明.水電站引水隧洞石方爆破施工［J］.黑龍江水利科技，2007(02):80.

［10］唐建.坪頭水電站引水隧洞工程塌方處理技術(shù)措施淺析［J］.四川建筑，2009(06):203-204.

［11］溫灶新.淺析電站引水隧洞的開挖施工［J］.科技資訊，2010(27):49-50.

［12］李協(xié)生.不襯砌引水隧洞布置與設(shè)計中的若干問題(續(xù))［J］.甘肅水利水電技術(shù)，1995(03):15-25.

［13］吳惠生，易立，莊嚴.蘭河引水工程隧洞設(shè)計［J］.東北水利水電，1999(06):10-12，48.

［14］陳運東.某引水隧洞圍巖工程地質(zhì)分類及支護措施［J］.中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2007(01):159-160.

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。