大岐山隧道高压进洞技术

大岐山隧道高压进洞技术

作者：赵长青

来源：《城市建设理论研究》2013年第07期

摘要：结合新建贵广铁路大岐山隧道工程实例，对隧道内施工机械的功率及输电线路电压进行了计算，介绍了该隧道的高压进洞技术、高压进洞线路的设计与施工，对类似隧道施工有一定借鉴作用。

关键词：高压进洞；变压器；电压；隧道

Abstract: combined with large zones on your wide railway tunnel engineering example, the power of tunnel construction machinery and transmission line voltage are calculated, and the high pressure of the tunnel into hole technology, design and construction of high pressure lines into the hole, to have certain reference value to the similar tunnel construction. Keywords: high pressure into the hole; Transformer; Voltage; The tunnel. 中图分类号：[U25]文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013） 1 工程概况

新建贵广铁路大岐山隧道正洞长9502m，隧道在DK603+795右侧设置与线路小里程方向呈62°的三和斜井(三和斜井长1423m)；在DK608+870右侧设置与线路垂直的里家寨横洞（里家寨横洞长147m）。根据工程实际情况及隧道整体计划安排，大岐山隧道分为进口、三和斜井及里家寨横洞三个工作面组织施工。隧道进口独头掘进2202m；斜井（1423m）施工完成后，向出口方向掘进2082m，向进口方向掘进1773m；横洞（147m）施工完成后，向进口方向掘进2993m，向出口方向掘进457m。

在隧道施工中, 机械化程度较高, 电动机械较多, 而设备对电压的稳定性要求较高, 电压不足或不稳, 都将影响机械的使用。隧道内为多工序平行作业，用电设备功率较大并且线路较长，这就造成掌子面电压降比较大，不能满足现场设备施工需要，因此, 电压不足的问题就很突出。在大岐山隧道施工中, 采用了高压进洞技术, 成功地解决了电压不足的问题。 2需要高压进洞的长度和合适位置

高压进洞的长度和位置随隧道施工的方法、设备的不同而各异。大岐山隧道采用钻爆法施工, 其选定方法如下。 2.1低压线路电压降计算

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在隧道的输电线路中, 电压降的计算公式如下： 令Q=r0L，X=x 0L，代入上式得： 令Kv =，则：

其中，P为通过线路的有效功率； I负荷下电流；R为线路电阻；X为线路电抗；r0为单位长线路电阻；x0单位长度线路电抗；Uc路额定电压；Kv为电压损失常数；L为线路长度。 从上式可以看出, 在低压线路导线型号及敷设的结构形式确定后, 线路的电压降与所带负荷和线路的长度成正比。在隧道施工中, 一般根据开挖断面及施工进度来配机械设备, 机械设备确定后, 用电量及线路负荷也就确定了。随着隧道的掘进, 电压降在不断加大, 开挖到一定距离后, 有些设备就会因电压不足而不能启动,这就需要将电压升高, 这个距离就是要求的高压进洞的长度。

2.2高压进洞位置的确定

以大岐山隧道进口计算为例, 介绍一下需要高压进洞的合适位置的确定。洞内配备的机械设备见表1。

表1 大岐山隧道进口洞内施工机械、设备 3.2电缆和变压器的安装

上述机械设备中, 处于施工最前沿即低压线路最长的用电设备是混凝土喷射手， 其用电的电压不得低于365V,低于365V就不能启动。根据，当进洞电压为400V、使用185mm2耐铝线作导线时, 混凝土喷射手运行时的低压供电分别为512m，因此，掘进超过500m，就应该以高压进洞。高压进洞采用10 kV 的高压电，在隧道内用变压器变成380 V。采用高压进洞技术后，用电安全易保证，电压平稳，线路维护人员较少，随着施工段落的前移变压器也要跟着前移。在隧道内采用移动厢式变压器，需要移动时只需汽车牵引即可。 3高压进洞的设计与安装施工 3.1电缆、变压器的选择

电缆的选择条件：高压电缆在洞内为悬挂安装, 因此, 在购料时应选择绝缘性能好、重量轻、载流量大、敷设水平高差不受限制的交联聚乙烯绝缘护套电缆。导线的电压降不超过额定电压的l0％，铜导线的电流密度在1．4 A/mm2 左右，铝导线的电流密度在0.9 A／mm2左右，并根据导线产品目录选择相适应的型号。大岐山隧道选择了YJLV-10KV 3*50mm2的铝芯电缆。

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随着掘进深度的增加,隧道内通风条件逐渐变坏, 爆破时散发的大量烟尘积聚于洞内, 对变压器的正常运行影响很大, 因此, 洞内不宜选用油浸变压器, 应该采用干式自冷变压器。选择洞内变电站的形式时, 以安全第一为原则, 充分考虑洞内电缆敷设潮湿、施工设备多、人员车辆来往不断等不利因素, 以采用全封闭式变电站为宜, 为了移动方便, 采用移动厢式变电站。 变压器的容量应不小于施工总用电量，又以变压器承受的用电负荷达到额定容量的60％左右为最佳。本隧道正常施工时机械功率之和最大为370 kW，故隧道内选择1台500 kVA的变压器即可。隧道外面电网主线路的电压是35 kV，在隧道外期采用500 kVA的变压器将电压降为10KV (目前隧道施工中采用10 kV的高压进洞)，然后在洞内将l0 kv的高压电变至400 V的低压，以保证隧道施工。

大岐山隧道进口、斜井、横洞等工作面高压进洞方案、变压器及电缆见表2 大岐山隧道各工作面高压进洞方案 3.2电缆和变压器的安装

电缆敷设采用侧壁悬挂式见图2，挂设在内轨顶面以上2.5 m左右，并沿隧道线路方向每隔8 m设一电缆挂钩，在二次衬砌已施作段在混凝土内埋设挂钩时埋设深度不得超过25cm(二衬厚度30 cm)，防止把防水板刺破引起渗水。在高压电缆穿二衬台车时，先要检查电缆表面绝缘层是否完好，发现问题及时处理，并在台车上安装φ100的PVC管，使电缆从中穿过，以防止电缆被划伤或漏电伤人。电缆接头需由专业技术工人制作, 制作过程中严格遵守制作工艺规程, 从开剥到制作完毕必须一气呵成, 以免受潮。

本隧道采用移动箱式变压器，变压器直接安装在已施工完仰拱地段。采用栏杆隔离，确保行车安全。运行前要再次对变压器进行检查和测试,内容包括所有分接头的变比的检查、变压器接线组别的检查、交流耐压试验、有载调压切换装置的检查和试验, 都合格后方可送电运行。 4结语

随着长大隧道的增多，高压进洞技术将逐渐被普及，大岐山隧道施工中结合现场实际情况，在低压电不能保证更长距离施工时，根据施工所需功率的大小、隧道的长度以及总体施工计划综合计算，再采用高压进洞的方法来解决，满足了现场施工需要。

在使用电动设备多的隧道施工中, 当其工作面长度在1.2km以上时, 供电均应以高压进洞, 最好能采用安全移动厢式变电站, 这对提高工作效率和施工进度是极为有利的。