李奎濤

(遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧 遼陽111000)

0 前 言

輸水隧洞在整個水利工程建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，是水利工程的樞紐部位，只有在輸水隧道的建設(shè)施工平穩(wěn)進(jìn)行的情況下，整個水利工程建設(shè)才能夠穩(wěn)定的進(jìn)行接下來的施工工序。而隧道施工順利完成的關(guān)鍵在于施工過程中的供電狀況，穩(wěn)定的電力來源是整個工程的血脈，同時也是工程順利完工的基本動力。

不僅如此，由于隧道工程的特殊性，保證電源的安全可靠更是工程建設(shè)的重中之重，除此之外，由于工程量很大，周期也很長，受施工環(huán)境的影響，需要全天候的用電，這樣一來工程的用電量將十分的巨大。

因此，水利工程施工建設(shè)的關(guān)鍵是保證工程供電的穩(wěn)定和安全，對電力資源要合理配置、充分利用，避免不必要的浪費(fèi)，結(jié)合具體工程的具體情況，制定出一個合理科學(xué)的最佳施工方案。

1 工程實(shí)例一

1.1 工程概況

該工程中的輸水隧洞施工建設(shè)的特點(diǎn)是隧洞的長度很長，具體長度達(dá)到13.235 km，通過小洞來達(dá)到存水輸出的目的，隧洞所處的地域大多數(shù)由直徑約1.7 m的花崗巖組成。由于隧洞所在的地理環(huán)境十分特殊，地理位置也相對獨(dú)特，地形條件過高，不適宜進(jìn)行豎井開鑿，若是強(qiáng)行開鑿勢必會造成不必要的人力物力資源的浪費(fèi)，增加投資方的財政壓力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，甚至?xí)鲱A(yù)算，所以采取了另一種施工方案。

首先對開鑿部位進(jìn)行全面的勘測，根據(jù)隧洞的預(yù)期設(shè)計方案按部就班的進(jìn)行施工，根據(jù)具體的地形條件確定隧洞的具體位置，然后通過鉆爆的方式開鑿，從隧洞的進(jìn)口和出口位置同時開鑿，同時還通過鉆爆五個豎井和一個斜井進(jìn)入內(nèi)部，一共從12 個位置進(jìn)行同時開鑿，豎井的貫穿深度均達(dá)到80 m以上。

在這一過程中施工用到的通風(fēng)機(jī)以及在開鑿過程中需要用到的風(fēng)鉆空壓機(jī)是最主要的耗電器械，除此之外，還有一些如隧洞中的照明設(shè)施、排水設(shè)施以及升降設(shè)施等工程輔助性設(shè)施也在一定程度上消耗著電力，在這一工程的整個施工過程中生產(chǎn)和生活的總用電量達(dá)到625.78 kW，每隔2 km以上才會有一個井［1］。

1.2 供電形勢選擇

在這一工程的施工過程中首要面臨的問題就是選擇施工供電的形式，究竟是該選擇通過柴油機(jī)進(jìn)行發(fā)電還是通過電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電［2］。

在這一水利工程施工建設(shè)前期是通過柴油機(jī)群租的方式進(jìn)行施工供電，但是在這種情況下卻發(fā)生了很多意想不到的問題，首先就是受到了地形條件的限制，由于地形陡峭山區(qū)的路況復(fù)雜，而且運(yùn)輸距離十分漫長，在這一過程中投入的人力和物力大大增加了相應(yīng)的附加費(fèi)用，讓通過柴油機(jī)進(jìn)行發(fā)電的總成本十分高昂，使得這一措施帶來了得不嘗試的結(jié)果。

其次，由于柴油機(jī)發(fā)電群組的機(jī)型和性能的限制，使發(fā)電的供應(yīng)范圍十分狹窄，無法對井內(nèi)作業(yè)提供電力支持，不僅如此，柴油機(jī)很難進(jìn)入井內(nèi)，即使進(jìn)入井內(nèi)，由于燃燒柴油而造成的氧氣消耗會加重井內(nèi)排風(fēng)作業(yè)的負(fù)擔(dān)。另外，柴油機(jī)發(fā)電群組的運(yùn)行會對周圍環(huán)境造成很大影響，而且需要投入相應(yīng)的人力和物力對其進(jìn)行專業(yè)的護(hù)理和維修，運(yùn)行成本很高［3］。

最后，這一設(shè)施本身存在極大的限制，使用壽命很短，性能也不是十分穩(wěn)定。

這樣一來，由于柴油機(jī)發(fā)電群組會消耗大量的資金，而且供電的成效并不十分明顯，缺乏可靠性，無論是從經(jīng)濟(jì)角度還是從性能角度，都達(dá)不到水利工程施工所要求的標(biāo)準(zhǔn)，無法使工程建設(shè)穩(wěn)定順利的進(jìn)行［4］。

因此，經(jīng)過再三權(quán)衡、仔細(xì)斟酌，最終選擇了通過電網(wǎng)進(jìn)行施工的電力供應(yīng)，具體的操作方式如下:

1.2.1 洞外供電

主要是利用110 kV變電所架設(shè)的一條長25 km的66 kV施工送電線路到2#豎井出所設(shè)置的箱式變壓站。然后再從這個電源變壓站將66 kV 的電壓通過變壓架設(shè)起20km 電壓為10 kV 的輸送電源的線路到各大輸水隧洞的施工井口或洞口［5］。

1.2.2 洞內(nèi)供電

分別把10 kV 的電纜線路直接接入到斜井、四個豎井以及輸水隧洞的出口和入口等各個施工洞口中，不僅如此，還要在鋪設(shè)電纜線的各大施工洞口附近專門挖掘出一個管理輸電線路的變壓電路洞室，在里面要配置相應(yīng)的可以在礦井內(nèi)使用的變壓器，除此之外，為了防止意外的發(fā)生，還要再配備一個防爆配電箱。讓10 kV 的電壓通過變壓器變壓為400 V。

變壓電路洞室的空間為2300 mm×1 700 mm×2 400 mm。用電路提供的電源完成礦井兩端的照明工作、建設(shè)施工時的各種用電和隧洞外部施工的用電。當(dāng)工程的開鑿進(jìn)度達(dá)到1 000 m以上時，就要繼續(xù)挖掘出一個專門管理輸電線路的變壓電路洞室在里面還要配置上相同的變壓器和防止意外發(fā)生的防爆配電箱，來完成接下來1 000 m的隧洞開鑿工程的照明工作還有施工過程中其他方面的用電見圖1。每一個變壓器都通過“T”連接的方式與10 kV的電纜相連接，就像圖1 中所展示的一樣，125 kVA的變壓器和80 kVA的變壓器中都配置了可以在礦井中使用的變壓器。

在施工過程中利用以上的施工供電方式之后，解決了整個施工過程中的所有用電問題，工程得以穩(wěn)定順利的進(jìn)展下去，現(xiàn)在這一工程已經(jīng)發(fā)揮作用，投入了正式的使用之中［6］。

在這個輸水隧道的工程建設(shè)中的用電情況按照其所負(fù)荷的電量等級分別可以分為一級用電負(fù)荷量和三級用電負(fù)荷量。一級負(fù)荷是指在輸水隧洞工程開鑿施工階段所進(jìn)行的洞內(nèi)排風(fēng)、井內(nèi)照明、事故醫(yī)療、工程排水等輔助性施工活動所消耗的電荷量，總負(fù)荷量是235 kW。三級負(fù)荷指的是整個輸水隧洞的具體開鑿施工所消耗的電荷量，其總負(fù)荷量是256kW。

以電網(wǎng)供電的方式為主，柴油發(fā)電機(jī)供電的方式為輔，對工程建設(shè)所需要的用電量可以完全滿足，極大的保證了供電的穩(wěn)定性。

2 工程實(shí)例二

2.1 工程概況

該工程的輸水隧洞能夠達(dá)到29.8km 長，在同類型的輸水隧洞中算是大口徑的隧洞，而且是較長的一種。在對輸水隧洞進(jìn)行初級設(shè)計時確定了隧洞的大概構(gòu)想以及具體的開鑿位置，從隧洞的設(shè)計出入口位置以及15 個豎井進(jìn)行鉆爆法開鑿，需要從32個不同方位進(jìn)行鉆爆開鑿施工［7］。

2.2 供電方式

2.2.1 洞外供電

在對整個輸水隧道開鑿工程進(jìn)行全方位的考量和系統(tǒng)分析時，對于在山區(qū)的隧洞中進(jìn)行施工供電方式的探討過程中，通過反復(fù)考量和成本對比，最終確定通過架空送電線路的方式進(jìn)行施工工程供電，因?yàn)檫@一方式無論從成本還是性能的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于通過柴油機(jī)進(jìn)行發(fā)電的方式。在輸水隧道進(jìn)行具體的開鑿施工階段，消耗的最大電量是7 649 kW，一年積累下來的耗電量是4567 萬kW·h。

但是輸水隧洞開鑿工程的施工周期十分漫長、工程作業(yè)地點(diǎn)十分分散、電力的消耗量十分巨大，所以，應(yīng)該要設(shè)置17 座變壓電站，考慮到工程施工對電力需求的穩(wěn)定性，最終確立了利用66 kV電壓架空輸電線路的施工供電方式［8］。

2.2.2 洞內(nèi)供電

每一個變壓器都通過“T”式連接的方式與66 kV 輸電線路相連接，并將電纜架設(shè)到每一個施工的隧洞內(nèi)，對隧洞開鑿工程進(jìn)行施工供電，除此之外，在每一處隧洞開鑿施工的地點(diǎn)都配備輔助性質(zhì)的柴油發(fā)電機(jī)，以此來確保施工工程高負(fù)荷量用電的穩(wěn)定性和安全性。

這一建設(shè)工程中輸水隧洞開鑿施工所消耗的電量可以按照用電負(fù)荷量分為兩個等級:一級用電負(fù)荷，這是在輸水隧洞開鑿工程施工建設(shè)過程中進(jìn)行的工程排水、事故醫(yī)療、施工照明、隧洞排風(fēng)等輔助性的施工活動所產(chǎn)生的電力消耗，總負(fù)荷量是610kW;三級用電負(fù)荷，指的是在輸水隧洞開鑿工程施工建設(shè)過程中施工器械所產(chǎn)生的用電消耗，總的用電負(fù)荷量是4 567 kW。

3 結(jié) 語

在對輸水隧洞的建設(shè)開鑿工程進(jìn)行施工供電時，從成本和性能方面考慮，通過各種形式的電網(wǎng)供電是最佳選擇。

通過柴油機(jī)發(fā)電來進(jìn)行施工供電會受到很多方面的限制和影響，不僅要考慮燃油的價格和運(yùn)輸?shù)某杀荆€要考慮到柴油機(jī)本身的質(zhì)量性能和磨損折舊等方面，不僅如此，柴油機(jī)發(fā)電無法支撐起較大電量消耗的工程，只能作為輔助型和應(yīng)急性的設(shè)備存在［9］。

在輸水隧洞較長數(shù)量很少的工程中，通過柴油機(jī)發(fā)電的方式來進(jìn)行施工供電的局限性和缺點(diǎn)暴露無遺。

總而言之，無論是隧洞很長數(shù)量較少的輸水隧洞工程建設(shè)，還是在隧洞口徑較大的輸水隧洞工程建設(shè)中，施工供電的方式不應(yīng)該一成不變，拘泥于傳統(tǒng)的觀念和方式，要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行具體的分析，從投入成本和使用性能等多方面進(jìn)行考慮，靈活多變的進(jìn)行供電方案規(guī)劃，只有這樣才能花費(fèi)最小的成本，發(fā)揮最大的價值［10］。

［1］蘇利君.深埋軟巖隧洞雙護(hù)盾TBM 施工圍巖穩(wěn)定控制理論與技術(shù)［J］.武漢大學(xué)學(xué)報，2010(05):1.

［2］盧坤明.引漢濟(jì)渭輸水隧道(嶺北段)地下水環(huán)境影響研究［J］.長安大學(xué)學(xué)報，2012(05):30.

［3］劉會剛.引漢濟(jì)渭輸水隧洞鉆爆段獨(dú)頭施工通風(fēng)技術(shù)研究［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報，2013(05):1.

［4］楊曉萌.引漢濟(jì)渭工程秦嶺隧洞嶺北施工廢水水質(zhì)預(yù)測與分析評價［J］.西安建筑科技大學(xué)學(xué)報，2013(05):10.

［5］張民仙.引紅濟(jì)石工程輸水隧洞施工方案研究［J］.陜西水利水電技術(shù)，2010(06):30.

［6］權(quán)乾隆.富水隧洞注漿堵水技術(shù)及合理注漿圈形式研究［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報，2014(05):1.

［7］魏書齋.膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程桂山隧洞施工工程方法研究［J］.山東大學(xué)學(xué)報，2013(05):27.

［8］胡連星.復(fù)雜長距離引水隧道群施工全過程仿真優(yōu)化與進(jìn)度控制關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.天津大學(xué)學(xué)報，2012(05):10.

［9］劉彬，高正夏.惠州抽水蓄能電站輸水隧洞洞軸線走向優(yōu)化研究［J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2012(03):6－8，24.

［10］楊發(fā)杰，王玉海，王希友.高密度電法在大伙房輸水隧洞涌水勘察中的應(yīng)用［J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2006(06):62－64.