地下输电线路工程技术发展近况

地下输电线路工程技术发展近况

一、前言

自从台电第六输变电工程于九十年奉政府核定实施后，本工程司由电机部于九十年二月开办九十年度电机部教育训练课程…输电地下电缆工程设计。笔者有幸参加该课程，开始收集并研读相关资料，再经由参与本司承办台电仙渡345KV地下电缆规划、设计工作，其间由于

日本关西电力公司之协助，对都会区地下输电有进一步的认识与了解。为了抛砖引玉，笔者自告奋勇将所知加以整理，提出供同仁参考。

本文将依次说明都会区输电地下化趋势、地下输电线路工程技术(包括土木方面及机电方面) 之发展。

二、都会区输电地下化之趋势

国内所谓输电线路系指电压69KV以上之送电线路，其送电方式有架空线及地下电缆方式。由于台湾地狭人稠，寸土寸金，架空线横跨处，对景观及民生建设都会产生不同程度的影响。故近年来除原野、乡间、山区外，很多新建输电逐渐采取地下电缆方式设计。

台北、高雄及台中等都会区之输电线路在市区已逐渐采取地下电缆输电线路设计，笔者所知台电六输计划中有许多架空输电线路进入市区也采用地下电缆方式布设。345KV输电地下电缆已经完工运转者有台南科学园区；正在设计者有台北市仙渡345KV地下电缆线路工程；正在招标将着手规划设计者有台北市松湖地下电缆工程。161KV地下输电线路有多处施工中或已完成，161KV地下电缆工程将以统包方式招标者在新竹、花莲、台南等地均将于近期内逐步展开。

邻国日本，在东京市、大阪市等都会区比我国先采用地下输电线路，东京都会区内地下输电线路占全部输电线路85%以上(陈世强，1990年)，东京市已有部份500KV输电以XLPE电缆布设于地下洞道。欧洲在丹麦哥本哈根市、德国柏林市亦将400KV输电线路地下化。

三、地下输电线路之技术发展

(一)土木技术发展

1. 潜盾隧道

(1)潜盾设计之检讨

此处潜盾隧道与台北捷运工程所采用之潜盾隧道在技术上大体相同，在潜盾设计时依下列步骤进行：

a. 潜盾工法之选用

在地下输电线路工程中，当明挖法及推进法(pipe jacking method)不适用时才选用潜盾工法(Shield tunneling method)。比较这三种方法时，检讨在安全、施工工期及费用等，妥慎选用。

b. 初步调查

为决定潜盾施工之纲要计划，需调查相关项目。

c. 潜盾洞道路径

除了考虑地形、地质等技术条件外，尚需顾及邻近建物之安全，并需征得政府相关单位之同意。

d. 洞道之覆土深度

为考虑洞道断面、土壤参数、洞道浮动、邻近建物等，需检视覆土深度。

e. 潜盾机钻掘长度

基于洞道沿线地层特性，检视潜盾机切割齿之磨损，来预估潜盾机可钻掘之长度。

f. 环片结构设计

依作用于环片之土压、水压等荷重，经由结构计算检视环片结构并配筋。

g. 潜盾机机型选择

考虑设计参数、土壤种类、施工条件、环境条件等，依安全、施工工期及费用选用合适机型。

h. 工作井施工

考虑设计参数、土壤种类、施工方法、环境情况等，检视安全、施工工期及费用，选用合适工作井施工方法。

i. 工作井结构设计

基于工作井之形式、尺寸及深度办理结构设计。

(2)潜盾洞道施工技术之发展

a. 长距离及高速潜盾钻掘

由于都会区道路交通繁忙，地下输电电缆几乎不可能设中间工作井，潜盾机制造厂商为克服此困难，潜盾机之能量加大，一部机一次钻掘长度逐渐加长，日本曾有潜盾机外径5.75m，二部机分别钻掘5km及6.5km之实绩(日本关西电力Gakuen~Toyosaki电缆洞道)。此例平均每月钻掘280m，请阅照片一及照片二。

b. 潜盾机地下机械接合(Mechanical shield docking method，MSD)

如前节，为克服无法挖掘中间工作井之困难，日本潜盾机厂商研发用二部外径相同之潜盾机，在洞道中间段用机械方式接合，降低工程费。(至2001年2月止)此种地下机械接合在日本已有7件实绩完成(久原高志，2001年)。前节所提Gakuen-Toyosaki地下电缆工程即用此种方式施工，请详阅照片三。

c. T分歧潜盾钻掘法

T分歧潜盾钻掘法亦于因地下结构物密集，无法设置工作井时采用，此法用一部潜盾机钻掘，T分歧洞道可能从任何地点由主潜盾机钻掘T分歧段。然后主钻掘机与支钻掘机可同时钻进，因此辅助施工法和工作井可以省略。此处示一例，日本Uehommachi-Honmachi Line Tunnel(主机外径7.26mm，线路长度2.7km，支机外径4.2.4m，支线长度0.85km)，请详阅照片四。

d. 深、急弯及陡坡施工

考虑未来地下道路，电缆洞道只能在很恶劣情况下施工，例如深度66m，上坡20%急弯半径50m及复杂土壤组成。因此须开发中央开挖控制系统，潜盾机、环片、轨道材料运送车等。施工案例，Nishi-Umeda电缆洞道(外径8.18m，线路长度1.5km)，请详阅照片五。

2. 推进施工法

(1)推进施工法

推进施工(或称顶管施工)常常在电缆洞道需跨越溪流、铁路及公路等处所当不能用明挖法时采用。推进施工需于考虑施工、环境和土壤情况后，选用最佳推进设计。

a. 推进施工法之采用

在采用推进施工法前需经比较本法与明挖法、潜盾施工法在安全、施工工期和成本等之优劣后决定是否采用。

b. 初步调查

在检视初步调查项目后决定推进施工之纲要计划。

c. 推进施工线路

在与道路管理机关讨论或收集沿线既有地下结构物后，检视最佳推进施工线路。

d. 纲要设计

考虑地形和既有结构物，执行推进出发井、到达井和推进管线路等纲要设计。

e. 最佳推进施工法之选用

在不同推进施工法间考虑安全、施工工期和费用等比较选用。

(2)电缆洞道推进施工之实例