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全球首條特高壓穿越長江綜合管廊貫通

2018-08-21

  2018年8月21日,淮南—南京—上海1000千伏交流特高壓輸變電工程蘇通GIL綜合管廊工程(以下簡稱“蘇通GIL綜合管廊工程”)正式貫通。

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  南至南陽至荊門特高壓工程正式投運(yùn)。

  聯(lián)合研制的“卓越號”盾構(gòu)機(jī),生產(chǎn)制造和現(xiàn)場組織調(diào)試周期都創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

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  淮南—南京—上海1000千伏交流特高壓輸變電工程是國務(wù)院大氣污染防治行動計劃重點(diǎn)建設(shè)的12條輸電通道之一,是華東特高壓主網(wǎng)架的重要組成部分,建成后,淮南—南京—上海工程將與已投運(yùn)的皖電東送淮南—皖南—上海工程一起,形成貫穿皖、蘇、浙、滬負(fù)荷中心的華東特高壓交流環(huán)網(wǎng),這也是世界首個特高壓交流雙環(huán)網(wǎng),將大幅提高華東電網(wǎng)接納區(qū)外來電能力,提升電網(wǎng)安全運(yùn)行水平,對于促進(jìn)華東地區(qū)和江蘇省經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、進(jìn)一步提升我國電力技術(shù)水平具有重要意義。

  工程起于北岸(南通)引接站,止于南岸(蘇州)引接站,隧道長5468.5米,盾構(gòu)直徑12.07米,是穿越長江的大直徑、長距離過江隧道之一。工程投資47.63億元,計劃2019年建成投運(yùn)。由國家電網(wǎng)投資建設(shè)、中鐵十四局集團(tuán)施工。

  為什么是“穿越”而不是“跨越”?

  如果采用傳統(tǒng)方式上跨建塔的方案,這里長江江面寬闊,最窄的地方接近5000米。水中先建設(shè)雙塔,每個塔高設(shè)計到450米,一座塔底的基坑相當(dāng)于27個標(biāo)準(zhǔn)籃球場,需要鋼筋混凝土20多萬立方米,限制低空,影響航運(yùn),對江蘇港口建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等都產(chǎn)生影響。

  長江主航道每天3000多艘大型船只,架空跨越方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢不明顯、施工風(fēng)險高。而隧道具有對周邊環(huán)境影響小,運(yùn)行維護(hù)造價低的優(yōu)點(diǎn)。以中國工程院院士錢七虎為組長的專家組充分論證下,綜合考慮江蘇這一段的地理條件和長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,國家電網(wǎng)公司決定采用隧道方式過江。

  穿越長江靠什么?

  盾構(gòu)機(jī),21世紀(jì)挖隧道最常用的“神器”,它具有安全、環(huán)保、速度快、效率高等特點(diǎn),它通過自動管片支撐、機(jī)械拼裝等工藝,穿越出一條長長的隧道。

  用于該工程的“卓越號”盾構(gòu)機(jī)是中鐵十四局集團(tuán)與海瑞克在大直徑盾構(gòu)領(lǐng)域十幾年良好合作關(guān)系,核心技術(shù)彼此支撐的基礎(chǔ)上,根據(jù)工程實(shí)際“量身定制”的盾構(gòu)機(jī)。項目使用的盾構(gòu)機(jī)開挖直徑12.07米,設(shè)備總長140米,后配套5個車架,掘進(jìn)過程中,由22對液壓缸提供高達(dá)156,000千牛的推力,使刀盤切入隧道掌子面向前掘進(jìn)。

  刀具采用先行刀+刮刀的多層次刀具設(shè)計,212把鑲嵌有鎢鉬合金的貝殼形先行刀和刮刀進(jìn)行掌子面切割,確保開挖效率。整個隧道安裝2734環(huán)管片,開挖和清除的渣土合計約62.5萬立方米。

  工程創(chuàng)造多個世界、國內(nèi)“第一”到底有多少?

  中鐵十四局項目負(fù)責(zé)人陳鵬介紹說,隧道最低點(diǎn)標(biāo)高-74.83米,最大水土壓力達(dá)到9.8巴,是目前國內(nèi)埋深最深,水壓力最高的電力越江隧道。

  隧道穿越高磨蝕石英砂及強(qiáng)滲透地層,是目前國內(nèi)獨(dú)頭掘進(jìn)距離最長的隧道??碧劫Y料顯示,隧道要穿越1780米富含有害氣體地層。為攻克世界級難題,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)計和改造。

  自2017年6月28日盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)到貫通,用時14個月。日均掘進(jìn)14.12米,月均417米,創(chuàng)造了世界大直徑盾構(gòu)隧道施工新紀(jì)錄。整條隧道無一滲漏點(diǎn),先后接待國內(nèi)外5600人次現(xiàn)場觀摩。院士稱贊此隧道是目前國內(nèi)現(xiàn)場管理最好、實(shí)體質(zhì)量最優(yōu)、建設(shè)進(jìn)度最快的行業(yè)標(biāo)桿工程。

  大盾構(gòu)公司與南京的不解之緣

  上世紀(jì)90年代起,大盾構(gòu)公司的前身隧道公司,就先后承攬南京新莊立交、內(nèi)環(huán)東線、南京地鐵一號線、二號線、一號線南延線、南京長江隧道、地鐵十號線過江隧道、青奧軸線地下工程等。

  南京注定是大盾構(gòu)公司的福地,作為大盾構(gòu)公司的開山之作,南京長江隧道代表了中國當(dāng)今水下隧道的扛鼎之作,憑借在南京長江隧道積累的先發(fā)優(yōu)勢,大盾構(gòu)公司先后參建了南京地鐵10號線過江隧道、揚(yáng)州瘦西湖隧道、武漢地鐵8號線穿長江隧道、京沈高鐵望京隧道工程、蕪湖穿長江長江隧道工程等一大批大直徑隧道,牢牢掌握了國內(nèi)大盾構(gòu)領(lǐng)域話語權(quán),同時,也相繼中標(biāo)南京地鐵南北線一期工程、南京寧溧、寧和、南京地鐵7號線等一批地鐵項目。2016年8月,十四局集團(tuán)公司黨委基于做強(qiáng)做大做專大盾構(gòu)板塊的戰(zhàn)略需要,按照“專業(yè)+聚焦”原則,在南京成立國內(nèi)首家大盾構(gòu)工程公司。

  被譽(yù)為“扛鼎之作”和“萬里長江第一隧”的南京長江隧道工程代表了當(dāng)今中國水下大盾構(gòu)隧道建設(shè)的最高標(biāo)準(zhǔn),2項成果獲“國家科技進(jìn)步二等獎”,并榮獲“魯班獎”、“詹天佑大獎”和“國優(yōu)金獎”。

  在超大直徑和水下盾構(gòu)施工領(lǐng)域,中鐵十四局大盾構(gòu)公司率先在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了五個“全覆蓋”:一是穿越“江河湖海城”全覆蓋;二是地質(zhì)條件全覆蓋;三是涉足行業(yè)全覆蓋;四是盾構(gòu)直徑全覆蓋;五是施工工藝全覆蓋。

  中鐵十四局大盾構(gòu)公司樹立“科技強(qiáng)企、創(chuàng)新興企”的發(fā)展理念,率先研發(fā)大盾構(gòu)施工數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng),建立了十四局盾構(gòu)數(shù)據(jù)監(jiān)控指揮中心,實(shí)現(xiàn)了全國盾構(gòu)類施工項目的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。他們聘請錢七虎、梁文灝、史玉新、何川、陳壽根、仇文革等多名專家、院士,組成專家組遠(yuǎn)程指導(dǎo),大大增強(qiáng)了對施工現(xiàn)場管控能力和提高了關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工作業(yè)安全。

  中鐵十四局大盾構(gòu)公司聚焦“引領(lǐng)全球建設(shè)發(fā)展,締造人類夢想奇跡”的企業(yè)愿景,聚力“穿越江河湖海城,做大盾構(gòu)事業(yè)領(lǐng)跑者”的奮斗目標(biāo),為“強(qiáng)富美高”新江蘇建設(shè)做貢獻(xiàn)。

  南京地鐵10號線過江隧道,盾構(gòu)機(jī)“穿越號”,歷時13個月掘進(jìn)貫通,創(chuàng)單月掘進(jìn)636米世界紀(jì)錄。世界上首次應(yīng)用“11米級小空間常壓換刀技術(shù)”。

  南京長江隧道,盾構(gòu)機(jī)開挖直徑14.93米,為雙洞6車道公路過江隧道,2010年5月建成通車。施工克服了六大世界級難題,工程獲得“魯班獎”、“國優(yōu)金獎”等國內(nèi)大獎。

  延伸閱讀

  蘇通GIL管廊工程位于蘇通長江大橋上游一千米處,采用特高壓GIL輸電技術(shù)通過江底隧道穿越長江,是淮南—南京—上海特高壓交流工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。該工程是世界上首個特高壓GIL輸電管廊工程,電壓等級(1100千伏)和應(yīng)用長度(折合單相長度35千米)均為世界之最,面臨技術(shù)水平高、可靠性要求高、工程建設(shè)難度大的全新挑戰(zhàn)。2016年7月29日,該工程獲得國家核準(zhǔn),計劃8月開工,2019年建成投運(yùn)。工程建成后,將在華東地區(qū)形成覆蓋皖、蘇、浙、滬的特高壓交流雙環(huán)網(wǎng),有利于提高華東電網(wǎng)區(qū)內(nèi)電力交換能力、接受區(qū)外來電能力和系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平,對緩解大氣污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

  蘇通GIL綜合管廊工程是華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的關(guān)鍵工程,對提高華東地區(qū)接納區(qū)外電力能力、提升電網(wǎng)安全運(yùn)行水平,降低華東地區(qū)大氣污染,滿足華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重大意義。

  一是提高華東地區(qū)接受區(qū)外來電能力,推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),用電量需求大,建設(shè)蘇通GIL綜合管廊工程,形成華東特高壓受端環(huán)網(wǎng),不僅能提高華東地區(qū)吸納區(qū)外來電的能力,滿足華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要,還能實(shí)現(xiàn)資源在更大范圍優(yōu)化配置,對于優(yōu)化能源布局,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),保障能源供應(yīng),加快電網(wǎng)升級,構(gòu)建安全、經(jīng)濟(jì)、高效的現(xiàn)代電網(wǎng)體系發(fā)揮重要作用。

  二是保障華東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。建設(shè)蘇通GIL綜合管廊工程,形成華東特高壓受端環(huán)網(wǎng),不僅可構(gòu)建堅強(qiáng)的電力交換平臺,而且能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供電壓、頻率穩(wěn)定支撐,提高電網(wǎng)承受嚴(yán)重故障后潮流轉(zhuǎn)移能力,是華東多回直流饋入系統(tǒng)正常運(yùn)行的根本保障。同時還為根本解決長三角地區(qū)500千伏短路電流問題創(chuàng)造條件。

  三是推動技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。蘇通GIL綜合管廊工程采用敷設(shè)于管廊隧道中的1000千伏GIL管線穿越長江,是特高壓輸電領(lǐng)域一項重大的技術(shù)創(chuàng)新,為特高壓、超高壓輸電提供了一個新的方向,具有重要的創(chuàng)新和展示意義,將進(jìn)一步提高國內(nèi)電工裝備制造水平,帶動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級,持續(xù)提升我國在世界電網(wǎng)技術(shù)和電工裝備制造領(lǐng)域的影響力和競爭力。

  四是有效促進(jìn)華東地區(qū)大氣污染防治。建設(shè)蘇通GIL綜合管廊工程,形成華東特高壓受端環(huán)網(wǎng),新增受電能力3500萬千瓦,每年可以減少發(fā)電用煤2億噸,減排二氧化硫96萬噸、氮氧化物53萬噸、煙塵11萬噸,不僅能提高華東地區(qū)吸納區(qū)外來電的能力,滿足華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,而且對降低華東地區(qū)大氣污染,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展具有重要意義。

  名詞解釋:“GIL”

  即在地下隧道中鋪設(shè)氣體絕緣金屬封閉輸電線路(Gas-insulated Metal Enclosed Transmission Line,簡稱GIL)。GIL即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。2009年1月16日,我國第一條特高壓交流試驗(yàn)示范工程—晉東

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  “卓越號”盾構(gòu)機(jī)2017年6月28日始發(fā)掘進(jìn)。

  華東地區(qū)淮南~南京~上海之間特高壓交流實(shí)現(xiàn)雙環(huán)網(wǎng),以穿江隧道方式過江,被譽(yù)為電力建設(shè)史上的創(chuàng)舉。

  隧道剖面示意圖

  2017年10月,中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司正式入駐南京。


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