關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有限公司，烏魯木齊830000)

關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化配置，洞內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

水利是現代社會發展的基本要素，各行業發展都要依賴水利。隨著我國經濟水平的飛躍，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濟的發展。同時，伴隨一些規模較小的跨流域調水工程進入施工階段，當地經濟的發展也獲得了新的契機。

在這些規模較小的跨流域調水工程中，引水隧洞施工成為了其主要的施工方式［1］。筆者將對某個小規模的調水工程進行論述，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項目提供一些參考依據。

1 小規模跨流域工程與引水隧洞基本情況

1.1 工程基本情況

工程系小規模南水北調工程，處于秦嶺山腹、分水嶺兩頭。該小規模工程由引水樞紐、隧洞、洞后電力運輸站、上壩道路、管理設備組成［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巖石、黃褐色的板狀結構的巖石和石灰巖，表層風蝕較嚴重并有裂縫，巖層較硬，巖體的完整度較低，強風蝕巖層完整度較高［3-5］。

因為地理環境的關系，該項工程由進水口、支洞口、出水口3個部分組成。

2 關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電力的運用問題以及洞內空氣流通性能和煙霧排放的問題。下面分別加以敘述:

2.1 洞內電力的運用問題

380 V的輸電線路的常規輸電距離是800 m，而該小規模調水工程的兩個投標段的輸電距離為3 000 m。

為了使洞內的電力得到最優化配置，達到節約成本、保證質量的目的，以下幾個方面內容應當引起重視:

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，所以該小規模調水工程在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，洞內電壓只有300～330 V，導致挖掘式裝載機、噴漿設備不能正常作業［6-8］。因此，施工時聯絡了某變壓器生產廠商，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

該小規模調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過。經過測算，道路與引水隧洞的高度落差達到80 m。依據此情況，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入洞體內部。

這項技術的實施，不僅解決了洞內的用電問題，而且使洞內空氣流通更加順暢［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的電壓導入洞體內部DK2+200段內時，裝設一個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 洞內電力運用問題小結

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入電力成本最高，加上相式變壓器體積龐大，裝設難度增大，并且還要到電力局備份資料，手續繁多［10-12］。

所以，除非是情況所迫，否則不應使用相式變壓器。

2.2 洞內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的鼓風機采取壓入式通風就能正常作業。

壓入式通風是一種地下洞室的機械通風形式，它是利用設置在洞外的鼓風機通過通風管道將新鮮空氣送至作業面，以供給洞內足夠的氧氣，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，要增強洞內的空氣流通性能應做到以下幾點:

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，工程建設過程中在洞的出口處裝備一臺鼓風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

該小規模調水工程在DK1+100的地段設置有一個長550 m的支洞，由于受到地理環境的約束，中間位置有一個轉折點，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的鼓風機，向洞內持續輸入空氣。

而鉆進到DK1+500處時，每間隔300 m的地段再加設一個同等規模的鼓風機，采用接力通風的方式保證洞內的空氣流通。

另外，每隔300 m配備一臺鼓風機可以延長鼓風機的使用壽命。在施工過程中，應使用鼓風機向洞內輸送風力20～30 min，保證洞內空氣的流通。

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，所以該標段的通風措施比較簡單。

除了在洞出口處增設一架2×37 kW的鼓風機進行通風外，在DK4+800處再架設一架鼓風機通風就能提升空氣流通性能，保障作業順利進行。

3 洞內測量儀器的要求

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度。

測量角度的誤差不能超過數量單位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，測量儀器應交送國家相關機構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，它與洞內的施工進度有著緊密的聯系，若是處理不當不僅會影響到企業的安全生產，更會降低企業的經濟效益。

只有將輸電、通風兩個基本問題解決了，工程才能順利開展，輸電和通風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，是水利建設企業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提出一些參考依據。

［1］張愛峰.某水電站引水隧洞施工質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.南水北調西線工程深埋隧道地質超前預報系統研究的思考［J］.地球物理學進展，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計與思考［J］.水電站設計，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設計與實踐［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］李協生.不襯砌引水隧洞布置與設計中的若干問題(續)［J］.甘肅水利水電技術，1995(03):15-25.

［13］吳惠生，易立，莊嚴.蘭河引水工程隧洞設計［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分類及支護措施［J］.中國地質災害與防治學報，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。