2018年8月21日,全球首條特高壓過江隧道——淮南—南京—上海1 000 kV交流特高壓輸變電工程蘇通GIL綜合管廊(以下簡稱蘇通GIL綜合管廊)正式貫通。蘇通GIL綜合管廊工程是該特高壓輸變電工程中的高難度挑戰之一和關鍵性控制工程。蘇通GIL綜合管廊將提高華東地區接納區外來電能力,減少長三角地區燃煤發電,從而減少污染物排放。
什么是“GIL”?
GIL(gas-insulated metal enclosed transmission line,簡稱GIL)即氣體絕緣金屬封閉輸電線路,采用金屬導電桿輸電,并將其封閉于接地的金屬外殼中,通過壓力氣體絕緣。
2009年1月16日,我國第1條特高壓交流試驗示范工程——晉東南至南陽至荊門特高壓工程正式投運,宣告我國已完全掌握了特高壓的基礎研究、系統集成、成套設計、工程建設運行和技術標準等核心技術,擁有自主知識產權和專利。
與常規電纜相比,GIL具有傳輸容量大、損耗低、人身安全水平高、電磁場極低、不受環境影響、運行可靠性高、節省占地和無電(熱)老化等顯著優點,尤其適合作為架空輸電方式或電纜送電受限情況下的補充輸電技術。從經濟的角度考慮,GIL在大容量高電壓場合,其投資及維護費用低于電纜。
蘇通GIL綜合管廊工程,是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術水平最先進的超長距離GIL創新工程,是全球首個將大直徑盾構隧道應用于電力管廊工程的項目,同時也是“中國工程”的又一壯舉。隧道全長5 468.5 m,隧道最深處78.4 m,最大水土壓力達到0.98 MPa,是目前國內埋深最大、水壓力最高的電力越江隧道。
“神器”挖隧道穿越長江
據了解,淮南—南京—上海1 000 kV交流特高壓輸變電工程從評估、調研、立項可謂一波三折,關于采取“跨江”或是“穿江”施工方式的討論也持續了多年。
如果采用傳統方式上跨建塔的方案,該處長江江面寬闊,最窄的地方近5 000 m。水中先建設雙塔,每個塔高設計到400多m,1座塔底的基坑相當于27個標準籃球場,需要鋼筋混凝土20多萬m3,限制低空,影響航運,江中塔基長期受到江水沖刷,每年還要用石子填充塔基,會對江蘇港口建設、基礎設施建設等產生影響。而隧道具有對周邊環境影響小,運行維護造價低的優點。不過,這個項目面臨的最大挑戰是高水壓和江底復雜多變的地質狀況,技術難度大,施工風險高。
在這樣的背景下,21世紀施工隧道最常用的“神器”——盾構的作用脫穎而出。盾構具有安全、環保、速度快、效率高等特點,近年來被廣泛應用于穿江越河隧道建設中。人們形象地比喻為“穿山甲”、“土行孫”、“鋼鐵蚯蚓”。大型盾構一般有5層樓高,整機長140 m,質量達3 000多t,在工程機械領域被譽為地下“航空母艦”。
蘇通GIL綜合管廊工程于2016年8月開工建設,計劃于2019年10月整體建成并投入運行。自2017年6月28日盾構始發掘進到貫通,用時13個月,日均掘進14.12 m,月均掘進417 m,創造了世界大直徑盾構隧道施工新記錄(國內同類工程歷史最高平均日掘進11.6 m,月掘進348 m)。
工程建成后,將使貫穿皖、蘇、浙、滬負荷中心的華東特高壓交流雙環網合環運行,對提高華東地區接受區外來電能力、保障電網安全運行、實現生態優先目標至關重要,并將為創新特高壓跨海、跨江輸電技術奠定基礎。