关于引水隧洞施工问题处理的若干思考

沈兴东

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐830000)

关于引水隧洞施工问题处理的若干思考

沈兴东

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐830000)

长隧洞、小断面的施工在水利工程中比较常见。笔者将结合长隧洞、小断面施工中的一部分具体方法，对引水隧洞施工中的电力优化配置，洞内空气流通与烟雾排放，施工过程中对测量仪器的要求作以阐述。

引水隧洞;施工供电;空气流通;烟雾排放;测量仪器

0 引言

水利是现代社会发展的基本要素，各行业发展都要依赖水利。随着我国经济水平的飞跃，水资源逐渐引起了社会各方面的重视，同时它也影响着中国经济的发展。同时，伴随一些规模较小的跨流域调水工程进入施工阶段，当地经济的发展也获得了新的契机。

在这些规模较小的跨流域调水工程中，引水隧洞施工成为了其主要的施工方式［1］。笔者将对某个小规模的调水工程进行论述，并提出一些具体措施和笔者的想法，希望能够为水利工程建设项目提供一些参考依据。

1 小规模跨流域工程与引水隧洞基本情况

1.1 工程基本情况

工程系小规模南水北调工程，处于秦岭山腹、分水岭两头。该小规模工程由引水枢纽、隧洞、洞后电力运输站、上坝道路、管理设备组成［2］。水坝以上河道长21 km，河道平均坡降3.3%，河道面积137 km2。每年引导水量达4 082万m3，工程投入资金为1.8亿元。

该工程的引水隧洞长度为6.25 km，设计界面为圆拱直墙型。成洞大小2.9×3.1 m，引水量峰值达10 m3/s。

1.2 引水隧洞地理位置和施工概况

洞身的主要岩层有上泥盆统下东沟岩层。岩体主要由千枚岩石组成，其中夹杂着灰色变质岩石、黄褐色的板状结构的岩石和石灰岩，表层风蚀较严重并有裂缝，岩层较硬，岩体的完整度较低，强风蚀岩层完整度较高［3-5］。

因为地理环境的关系，该项工程由进水口、支洞口、出水口3个部分组成。

2 关于引水隧洞施工问题的处理

引水隧洞施工问题主要包括洞内电力的运用问题以及洞内空气流通性能和烟雾排放的问题。下面分别加以叙述:

2.1 洞内电力的运用问题

380 V的输电线路的常规输电距离是800 m，而该小规模调水工程的两个投标段的输电距离为3 000 m。

为了使洞内的电力得到最优化配置，达到节约成本、保证质量的目的，以下几个方面内容应当引起重视:

2.1.1 采用变压器

由于该工程位于秦岭山腹，水资源富饶，小型水利工程比较多，该工程钻进深度为800～1 000 m，而且正逢河流汛期，所以该小规模调水工程在1 000 m以前的电压在350～380 V，可以保障工程的顺利开展。

但钻进深度超过1 000 m时，因为电势差太大，洞内电压只有300～330 V，导致挖掘式装载机、喷浆设备不能正常作业［6-8］。因此，施工时联络了某变压器生产厂商，制造了1种小型的变压器并立即投入使用。依照实际情况，小型变压器能将钻进距离稳定在1 000 m左右。

该方法的成功运用，使隧洞2 000 m前的电力输送得到了有力保障。

变压器工作图见图1。

图1 变压器工作图

2.1.2 制作小竖井，引进高电压

该小规模调水工程的引水隧洞处于距离出水口1 700 m处，与一山间小路相交汇，而10 kV输电线路正好从小道边经过。经过测算，道路与引水隧洞的高度落差达到80 m。依据此情况，在隧洞的顶端打造了1个直径为30 cm的小竖井，并在小竖井上装备一个小型变压器，将380 V的高电压由小竖井导入洞体内部。

这项技术的实施，不仅解决了洞内的用电问题，而且使洞内空气流通更加顺畅［9］。

2.1.3 利用10 kV高电压电缆

支洞口标段的引水隧洞顶端，植被密、人少，没有外部电源可供输送。

在主洞进入DK2+500段位之前，洞体内部装备了一个变压器来提供电能。

另外，采用高电压电缆将10kv的电压导入洞体内部DK2+200段内时，装设一个200 kVA的相式变压器，降电压提升到380v，保证了工程用电。

高压电缆工作图见图2。

图2 高压电缆工作图

2.1.4 洞内电力运用问题小结

上述3种方式，从某种意义上来说，利用变压器进行供电成本最低;制作小竖井要因地制宜，成本比变压器要高;而利用高电压电缆导入电力成本最高，加上相式变压器体积庞大，装设难度增大，并且还要到电力局备份资料，手续繁多［10-12］。

所以，除非是情况所迫，否则不应使用相式变压器。

2.2 洞内空气流通性能和烟雾的排放问题

通常情况下，1 km的引水隧洞用一台2×37 kW的鼓风机采取压入式通风就能正常作业。

压入式通风是一种地下洞室的机械通风形式，它是利用设置在洞外的鼓风机通过通风管道将新鲜空气送至作业面，以供给洞内足够的氧气，污浊空气通过隧道流出，稀释、排除有害气体和降低粉尘浓度，从而达到改善劳动条件、保障作业人员身体健康的目的。

但是，随着钻进深度的加大，尤其是钻进深度超过1.5 km之后，洞内排出烟尘的时间延长，排出烟尘的效果就会大打折扣［13］。

所以，要增强洞内的空气流通性能应做到以下几点:

2.2.1 进水口空气流通性能的提升

该标段由于受到地质条件的约束，掘进深度只有1 000 m，进口50 m处有一个90°的弯角，工程建设过程中在洞的出口处装备一台鼓风机就能满足基本要求。

2.2.2 支洞口的空气流通性能的提升

该小规模调水工程在DK1+100的地段设置有一个长550 m的支洞，由于受到地理环境的约束，中间位置有一个转折点，而与洞主体在DK1+100的地段相交汇的角度是55°、49°，坡度为10%。该标段在钻进到主体引水隧洞中DK1+500处时，可以在洞出口处装备一个2×37 kW的鼓风机，向洞内持续输入空气。

而钻进到DK1+500处时，每间隔300 m的地段再加设一个同等规模的鼓风机，采用接力通风的方式保证洞内的空气流通。

另外，每隔300 m配备一台鼓风机可以延长鼓风机的使用寿命。在施工过程中，应使用鼓风机向洞内输送风力20～30 min，保证洞内空气的流通。

2.2.3 出水口标段空气流通性能的提升

因为该标段内的轴线是直线，并且在DK4+500的地段处有一个小型竖井，所以该标段的通风措施比较简单。

除了在洞出口处增设一架2×37 kW的鼓风机进行通风外，在DK4+800处再架设一架鼓风机通风就能提升空气流通性能，保障作业顺利进行。

3 洞内测量仪器的要求

要测量引水隧洞，仪器的要求是非常严格的，需要测量人员在对待测量精确度上采取谨慎的工作态度。

测量角度的误差不能超过数量单位1，测量角度的仪器误差若＞1就不能使用;而测量距离的角度误差的允许范围在±(2mm+2×10-6D)，而水准仪的精确度必须 ＜ ±1 mm/km［14］。

另外，测量仪器应交送国家相关机构进行检测和定时修护，只有合乎标准的仪器(也就是达到测量精确度的仪器)才能在施工过程中使用。

4 结语

综上所述，引水隧洞施工中电力的输送、烟尘的排出都是困扰施工方的两大难题，它与洞内的施工进度有着紧密的联系，若是处理不当不仅会影响到企业的安全生产，更会降低企业的经济效益。

只有将输电、通风两个基本问题解决了，工程才能顺利开展，输电和通风是引水隧洞施工的两个常见问题，如何解决这两个难题，从而保障工人的生命安全和工程的顺利开展，是水利建设企业要首先慎重思考和认真对待的。笔者主要就这两方面的施工问题提出了几点意见，希望对水利工程的建设提出一些参考依据。

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［3］刘侠，杨晓军，严浩，等.对引水隧洞施工几个具体问题处理的思考［J］.商情，2010(10):141-142.

［4］陈亚琴，刘超，樊菊平，等.坪头水电站引水隧洞施工支洞封堵体的设计与思考［J］.水电站设计，2012，28(02):55-57.

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［13］吴惠生，易立，庄严.兰河引水工程隧洞设计［J］.东北水利水电，1999(06):10-12，48.

［14］陈运东.某引水隧洞围岩工程地质分类及支护措施［J］.中国地质灾害与防治学报，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

沈兴东(1967-)，男，新疆乌鲁木齐人，工程师。