蘇通管廊隧道剖面示意圖 圖片由蘇通管廊建設(shè)指揮部提供
橫亙在長江兩岸的蘇通大橋，車量川流不息;寬闊的江面上，舟楫如梭。上游一公里處，江水下深藏著一個(gè)超大管廊，長5468.5米，盾構(gòu)直徑12.07米，能通百萬伏電。
這個(gè)超大管廊名為蘇通GIL管廊，連接蘇州和南通，日前正式通電，通過這段管廊的電僅需0.0000165秒。至此，華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)全部完成。
這個(gè)蘇通GIL管廊有啥不一般?“蘇通GIL綜合管廊是淮南—南京—上海特高壓輸變電工程的‘咽喉’項(xiàng)目，其余工程已陸續(xù)完成。蘇通GIL綜合管廊首次采用江底隧道輸送特高壓GIL形式，埋深最深處有-74.83米，這個(gè)深度的水土壓力超過0.8兆帕，是目前國內(nèi)江河埋深最深、水壓最高的隧道。”中鐵四院蘇通隧道設(shè)計(jì)專冊陳俊偉說。“專冊”是設(shè)計(jì)系統(tǒng)特有的關(guān)鍵性專業(yè)技術(shù)崗位。
GIL指“氣體絕緣金屬封閉輸電線路”，采用金屬導(dǎo)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。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(huán)境影響、運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地、無電(熱)老化等顯著優(yōu)點(diǎn)。
如此長距離的江底隧道施工，技術(shù)難度可想而知。為啥不從江上跨越，而是選擇采取隧道方式?
國家電網(wǎng)公司專家解釋，工程跨越江面寬度超過5000米，特高壓線路如采用常規(guī)架空方式在此處過江，須在江心建高達(dá)455米的桿塔，僅塔基就有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場大小，而且造價(jià)相當(dāng)高;GIL管廊過江，則把對長江黃金水道的影響降到最低。
埋深和壓力那么大，用大直徑盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)，最大的挑戰(zhàn)是管廊管片的防水，接縫如何防水，采用什么結(jié)構(gòu)的管片來抗水壓。“項(xiàng)目聯(lián)合西南交通大學(xué)等高校，采用高水壓盾構(gòu)隧道管片接縫防水性能試驗(yàn)系統(tǒng)，從三個(gè)方向進(jìn)行自動(dòng)加載水壓，做大量不同密封墊、不同接縫張開量下的防水試驗(yàn)。”陳俊偉說，設(shè)計(jì)給管道加了兩道防護(hù)盾，即雙道密封墊防水。管片外側(cè)密封墊能抗1.6兆帕水壓;內(nèi)側(cè)密封墊則能抗1.92兆帕水壓。
兩道防護(hù)相加，足足能抗3.52兆帕水壓，是0.8兆帕實(shí)際水壓的4倍多。
解決了管片接縫的防水，還要選擇用什么結(jié)構(gòu)的管片。“就是在這樣的水壓下，應(yīng)該用多厚的管片，什么樣的形式，鋼筋如何配置。”陳俊偉說，以此決定隧道本身能受多少力，壓力太大，隧道自然變形，所以必須要給隧道一個(gè)合適的受力結(jié)構(gòu)。
“高水壓條件下，復(fù)雜地層及超大直徑盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)參數(shù)、受力性能、承載與破壞性能等關(guān)鍵問題，此前國內(nèi)外尚無系統(tǒng)研究。”陳俊偉說，中鐵四院結(jié)合工程實(shí)際，聯(lián)合相關(guān)高校，通過理論分析和數(shù)值模擬，結(jié)合原型試驗(yàn)、接頭試驗(yàn)等科學(xué)試驗(yàn)，得到了管片結(jié)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)，最終提出了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式和關(guān)鍵參數(shù)，填補(bǔ)了這一領(lǐng)域研究空白。
蘇通GIL管廊工程自2017年6月28日盾構(gòu)機(jī)始發(fā)，從掘進(jìn)到貫通，用時(shí)14個(gè)月。在中國工程院院士錢七虎為組長的專家組指導(dǎo)下，聯(lián)合研制適應(yīng)地質(zhì)、承壓和有害氣體地層的盾構(gòu)機(jī)，對盾構(gòu)機(jī)、照明和排氣系統(tǒng)等進(jìn)行了防爆設(shè)計(jì)和改造。
華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)分南北兩個(gè)半環(huán)，是世界首個(gè)特高壓交流雙環(huán)網(wǎng)，南半環(huán)(即淮南—浙北—上海1000千伏交流特高壓工程)已于先期投運(yùn)，淮南—南京—上海1000千伏交流特高壓工程為北半環(huán)。“華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)的合環(huán)運(yùn)行，為我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的長三角地區(qū)，匹配了與其負(fù)荷水平相當(dāng)?shù)膹?qiáng)力能源支撐。”國家電網(wǎng)公司副總經(jīng)理劉澤洪表示。
