浅析超长引水隧洞TBM法施工的供电设计--中国期刊网

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浅析超长引水隧洞TBM法施工的供电设计

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：肖昌明

[导读] 摘要：朱溪水库土建Ⅱ标段主体工程为TBM＋钻爆法施工，设计开挖洞径为4.0的圆形断面，施工难度和安全风险极大，TBM整机功率达到2600kw，供电距离长且洞内施工环境较差。

        中铁十九局集团第一工程有限公司辽宁省辽阳市 111000
        摘要：朱溪水库土建Ⅱ标段主体工程为TBM＋钻爆法施工，设计开挖洞径为4.0的圆形断面，施工难度和安全风险极大，TBM整机功率达到2600kw，供电距离长且洞内施工环境较差。通过合理优化施工工艺、保证施工质量、加快施工进度等措施，可为相似的小洞径、长距离的隧洞提供借鉴。
        关键词：TBM；施工工艺；小洞径；长距离
        Abstract：The main project of the second bid section of the civil construction of zhuxi reservoir is constructed by TBM + drilling and blasting method.It is designed to excavate the circular section with a diameter of 4.0.The construction difficulty and safety risk are very great.The TBM machine power is up to 2600kw，the power supply distance is long and the construction environment in the tunnel is poor.Through optimizing the construction technology，ensuring the construction quality，speeding up the construction progress and other measures，it can provide reference for similar small hole diameter，long-distance tunnel.
        Key Words：TBM；construction technology；small hole diameter；long distance
        1.工程概述
        全断面岩石隧洞掘进机（简称“TBM”）是一种新型、集开挖、支护与出渣于一体的半自动化的隧洞施工机械。TBM具有施工安全性高、质量好、进度快、噪声低、自动化程度高等优点。在长距离隧洞施工中TBM的优势体现的特别明显，常常用于较长隧洞中进行施工。
        朱溪水库工程（引水干线部分）施工Ⅱ标段主要包括输水系统桩号K2+000.000m～K28+320.000m，线路总长26.32km。TBM法施工洞段长15.94km，采用开挖洞径为4.0m的圆形断面。TBM施工从下游掘进，设备进口位于长潭水库库尾的遥岩村，可经现状约2km长道路通往库外，出渣和排水方便。该段隧洞中部在长滩设施工支洞，作为TBM施工交通检修通道，终至来岩支洞出洞。
        2.TBM供电设计
        2.1施工电源配置
        TBM进口施工现场左侧距离隧洞出口150m处设35KV开闭所，专用电源由本地电力部门提供。配高压开关柜一组，为TBM供电的开关为JYN2-l2—630A金属铠装移开式开关柜，包括补偿柜与计量柜，额定电流整定在300A。设630KVA和800KVA10/0.4变压器各一台，为始发洞钻爆法施工、TBM组装场及TBM作业后刀具车间、维修间、搅拌站等生产区提供电源；设400KVA变压器一台，供生活区用电。

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        2.2TBM设备供电线路设计
        TBM设备采用YJV22-20，3*50mm2电缆专线进行供电，供电电压为20KV，每300m采用TJB高压电缆快速接头与TBM后配套高压电缆卷盘上电缆连接，TBM的视在功率按2300KVA考虑。按最大负荷计算最大电流=2300/1.732/10=133A，电压降=133×0.018×17000/120=333，降低率=333/10000=3.33%，可以满足TBM供电电压±10%的需要；3*50铜芯电缆的载流量为252A可以满足TBM用电需要。
        2.3洞壁照明供电线路设计
        TBM设备本身施工照明用电在正常情况下是使用高压电源经变压器降压至220V的电源。在遇到突然停电或断电的情况下，由安装在后配套系统的应急发电机在断电后1分钟后自动启动提供TBM自身照明用电及安全设备用电。应急照明采用放电时间不少于30分钟应急照明灯以保证安全。
        隧洞照明用电是直接从洞外箱变配电线路上采用YJLV3*240+1*180+1*95mm2电缆按三相五线制方式接入洞内，每1000m设一开关箱。每12m布置一盏隧洞防水节能灯，照明线支架安装在隧洞中间腰部，采用角钢加工瓷瓶架线，瓷瓶架固定在洞壁上，洞外发电机可以保证停电时洞壁照明的需要。
        3.TBM电气安全性设计
        3.1继电保护配置
        遥岩洞口专用变电所35/20kv降压变压器，配置了真空开关柜，其作用是为了防止升压或降压过程中变压器受到损坏；还配置了温度报警器；防跳闸保护；防短路保护；以及接地刀闸。
        3.2电气高温预警
        洞内TBM施工时，处于4.0m的圆形断面，洞内环境恶劣，尤其是夏天，自然风的温度达到38℃，以及TBM设备自身的温度，造成洞内温度较高，从而增大了电气设备报警的可能性。
        变压器采用风冷散热降温，利用风机进行降温处理。TBM设备变压器高温报警多次，通过检查变压器温度传感器反馈的信号是否真实属实；确定是否油温确实存在高温的情况；检查线路是否存在破损接地或短路的现象。一方面通过增大风机的频率与转速，加快散热的效率，以及调节报警装置的位置，更换存在破损的线路。
        另一方面通过采用压入式通风方案进行散热降温。洞口风机采用轴流风机串联供风，经高强、低泄漏、拉链式通风软管将风送到TBM后配套。在后配套上配置增压风机，通过直径500mm风管向TBM主机前部压风，提高前部通风环境。
        3.3有害气体预防
        TBM供电采用风电连锁、瓦斯电连锁，当掘进过程中掌子面的瓦斯浓度超出安全值时，声光报警器就会自动切断控制室的设备电源；当主通风机停止运转时、风筒风量低于规定值时，将会自动切断控制室的设备电源。TBM设备上的电气装置需经常组织专业人员巡视，力争将所有即将发生的系统故障消灭在萌芽状态之中。
        4.结语
        TBM施工为保证大功率、长距离供电系统的正常运行，应合理优化施工工艺，控制电压降在适当的范围内采用过流保护和接地保护系统的供电设计，为朱溪水库工程画上圆满的句号，提供可靠地供电保护。
        参考文献：
        [1]唐海.建筑电气设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，2000.10.
        [2]汪洪泉.超长水工隧洞TBM法开挖施工供电方法探讨[J].中国水能及电气，2015，（04）：26-28.
        [3]冯凯，蔡海龙，王然风.基于PLC的瓦斯监控系统的设计与实现[J].煤炭技术，2015，（08）：18-20.