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长江水下藏着一个超大管廊,能通电百万伏

来源:科技日报2019-09-19 09:19

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  横亘在长江两岸的苏通大桥,车量川流不息;宽阔的江面上,舟楫如梭。上游一公里处,江水下深藏着一个超大管廊,长5468.5米,盾构直径12.07米,能通百万伏电。

  这个超大管廊名为苏通GIL管廊,连接苏州和南通,日前正式通电,通过这段管廊的电仅需0.0000165秒。至此,华东特高压交流环网全部完成。

  这个苏通GIL管廊有啥不一般?“苏通GIL综合管廊是淮南—南京—上海特高压输变电工程的‘咽喉’项目,其余工程已陆续完成。苏通GIL综合管廊首次采用江底隧道输送特高压GIL形式,埋深最深处有-74.83米,这个深度的水土压力超过0.8兆帕,是目前国内江河埋深最深、水压最高的隧道。”中铁四院苏通隧道设计专册陈俊伟说。“专册”是设计系统特有的关键性专业技术岗位。

  GIL指“气体绝缘金属封闭输电线路”,采用金属导电杆输电,并将其封闭于接地的金属外壳中,通过压力气体绝缘。具有传输容量大、损耗低、人身安全水平高、电磁场极低、不受环境影响、运行可靠性高、节省占地、无电(热)老化等显著优点。

  如此长距离的江底隧道施工,技术难度可想而知。为啥不从江上跨越,而是选择采取隧道方式?

  国家电网公司专家解释,工程跨越江面宽度超过5000米,特高压线路如采用常规架空方式在此处过江,须在江心建高达455米的杆塔,仅塔基就有2个标准足球场大小,而且造价相当高;GIL管廊过江,则把对长江黄金水道的影响降到最低。

  埋深和压力那么大,用大直径盾构机掘进,最大的挑战是管廊管片的防水,接缝如何防水,采用什么结构的管片来抗水压。“项目联合西南交通大学等高校,采用高水压盾构隧道管片接缝防水性能试验系统,从三个方向进行自动加载水压,做大量不同密封垫、不同接缝张开量下的防水试验。”陈俊伟说,设计给管道加了两道防护盾,即双道密封垫防水。管片外侧密封垫能抗1.6兆帕水压;内侧密封垫则能抗1.92兆帕水压。

  两道防护相加,足足能抗3.52兆帕水压,是0.8兆帕实际水压的4倍多。

  解决了管片接缝的防水,还要选择用什么结构的管片。“就是在这样的水压下,应该用多厚的管片,什么样的形式,钢筋如何配置。”陈俊伟说,以此决定隧道本身能受多少力,压力太大,隧道自然变形,所以必须要给隧道一个合适的受力结构。

  “高水压条件下,复杂地层及超大直径盾构隧道结构,其设计参数、受力性能、承载与破坏性能等关键问题,此前国内外尚无系统研究。”陈俊伟说,中铁四院结合工程实际,联合相关高校,通过理论分析和数值模拟,结合原型试验、接头试验等科学试验,得到了管片结构关键参数,最终提出了相应的结构型式和关键参数,填补了这一领域研究空白。

  苏通GIL管廊工程自2017年6月28日盾构机始发,从掘进到贯通,用时14个月。在中国工程院院士钱七虎为组长的专家组指导下,联合研制适应地质、承压和有害气体地层的盾构机,对盾构机、照明和排气系统等进行了防爆设计和改造。

  华东特高压交流环网分南北两个半环,是世界首个特高压交流双环网,南半环(即淮南—浙北—上海1000千伏交流特高压工程)已于先期投运,淮南—南京—上海1000千伏交流特高压工程为北半环。“华东特高压交流环网的合环运行,为我国经济最发达的长三角地区,匹配了与其负荷水平相当的强力能源支撑。”国家电网公司副总经理刘泽洪表示。(矫 阳)

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