台電月刊 - 打開電力新視野

大安超高壓變電所蓄勢待發

首都核心的變電樞紐

703期

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採訪、文字—李宛澍、陳歆怡、紅藍創意團隊 攝影—輸變電工程處、北區施工處、中區施工處、南區施工處、公眾服務處 協助—系統規劃處、輸變電工程處、北區施工處、中區施工處、南區施工處 審查—台電月刊編輯小組

「大安超高壓變電所新建工程」位處臺北市精華地段的捷運忠孝復興站附近,它是臺北市中心的第一座超高壓變電所,也是首例與商業旅館共構的變電所,未來將與松湖~大安、深美~大安345kV輸電線路共同構成臺北市核心區的變電樞紐,說明變電所可以兼顧穩定供電、都市發展與提升環境品質。

在輸變電工程處北區施工處(以下簡稱北區處)陳文通副處長帶領下,我們來到大安超高壓變電所(以下簡稱大安E/S)的16樓頂,視野一下離地將近70公尺,晴空下展望極佳,遠方山坡上,細如牙籤棒的紅白鐵塔也清晰可見。

陳文通邊用手指比劃,邊描述由鐵塔、變電所、隱伏的地下電纜構成的電網藍圖—想像電力翻山越嶺,從內湖及信義區象山兩個方向而來,沿著地下電纜連接到大安E/S,構成堅實的二回線電網,「未來,電力得以從電源端直接輸送至負載中心即大安E/S,再降壓供給周邊的一次配電變電所,大為提升輸電效率,也確保供電品質與穩定度。」陳文通話峰一轉,感慨地說:「從六輸延續到七輸,從規劃設計、發包到施工,花了將近20年,很不容易!輸變電工程就是這樣,一棒接一棒地做,直到完成送電那一刻,再辛苦都值得。」

首創變電所結合商旅 華麗改造精彩可期

大安E/S是全臺變電所與商業旅館共構的首例,被商業雜誌列為「未來5年,為臺北東區注入新活力的五大地標之一」,商旅經營權於110年初順利招標,配套於鄰地另建的附屬臨時停車塔即將開工,預計111年時6至16樓的商旅樓層可交屋。至於變電所的進度,今(110)年初已完成土建部分,機電設備陸續進場,今年底將先引接161kV線路,預計114年345kV線路也能加入系統。

北區處張柏彥經理指出,大安E/S的基地狹小(3,535平方公尺),為了提升變電所用地的附加價值,因此規劃上把主要電力設備(包括變壓器、電纜、開關設備等)集中設置於地下2樓至地下6樓,地下7樓為冷卻機房,地下1樓則是停車空間兼防空避難室。

地上層規劃為16層樓、69.6公尺高的多目標大樓,1樓為旅館入口大廳、咖啡廳及回饋當地之里民活動中心,2至5樓為變電所附屬設施,其中3樓為控制室,5樓另留讓部分空間給商旅作為餐廳與廚房,6樓以上皆為商旅,共有124個房間。

開挖深度超越101 變電所工程挑戰大

大安E/S是全臺首座採取全地下化的超高壓變電所,開挖深度創下臺北市紀錄,31公尺的開挖深度超越101大樓(22.95公尺),而連續壁深61公尺,僅次於臺北的東門捷運站(71公尺),也因此,從規劃設計到實際工程,挑戰度超高。

大安E/S新建工程於103年榮獲亞洲電力獎「年度輸配電工程計畫」銅牌獎,變電所規劃設計能力備受肯定。北區處劉傳馨經理指出,大安E/S在規劃上有不少突破,例如:變壓器及並聯電抗器選擇採用水冷系統(一般是氣冷系統),設計上必須確保設備的冷卻能力、水管路的耐震性;工程挑戰則是得克服從地下7樓到地上16層樓頂水塔、將近100公尺的揚程高度。此外,變壓器到開關設備間的連絡線改採GIL(氣體絕緣線路),取代傳統的電力電纜。種種精進作為,都是為了創造典範,將變電所價值最大化。

洞道深度破紀錄 克服急曲線與堅硬地質

與大安E/S共同構成堅實電網藍圖的深美~大安線及松湖~大安線,特色為採取大深度潛盾工法,前者洞道部分已完成,松湖~大安線在110年第1季進度約完成77%。兩條線路工程由於規模過大,由日商鹿島營造公司與大陸工程公司聯合承攬,委託台灣世曦工程顧問公司監造。

北區處陳文通副處長說明,長度966公尺的深美~大安線自大安E/S引出銜接至信義路共同管道及暨設電纜涵洞至虎林連接站,洞道直徑5.5公尺,在線形規劃上,選擇從復興南路往東轉進仁愛路以避開捷運基樁,再往南沿大安路推進,以致短短路徑面臨3處曲率半徑30公尺的「急曲線」,施工難度大。

松湖~大安線的潛盾工程挑戰來自於深度與地質環境:由於路徑通過臺北捷運忠孝敦化站連續壁、文湖線基樁、臺鐵及高鐵連續壁、基隆河兩側堤防基樁、麥帥一橋及正氣橋基樁,因此洞道深度平均為45公尺,最深處為50公尺,超越臺北捷運的紀錄,且部分路徑貫穿堅硬的卵礫石層,考驗施工技術。

走入潛盾洞道 揭秘「地下工作者」日常

松湖~大安線潛盾工程採取對向同步施工,即兩台潛盾機分別由松湖E/S預定地、大安E/S旁的1號及3號直井對向發進,由於路徑長達4.6公里,必須在中途設置人員出入口,即2號直井,然而,都市精華地帶用地難尋,經過不斷溝通協調,最後台電獲得臺北市政府公園路燈工程管理處同意,得使用敦化南路一段的分隔島綠帶。

為了一窺洞道內的施工情形,6月初來到綠意盎然的敦化南路分隔島,從外部看2號直井所在的工地,只見圍籬與施工吊車,裡頭卻藏著深達50公尺、通往洞道的混凝土沉箱直井。

2號直井供人員出入之外,還用於吊掛輸送物料,同時也是風機、排泥管的甬道,沿著略陡的鐵梯走到井底,轉進直徑4.6公尺的圓形隧道,屬於缺氧作業環境亦是侷限空間,內有必要的照明,也有風機送來地面上的空氣,並以儀器隨時監測有害氣體濃度。洞道內人車分道,坐上台車繼續前行1.3公里,一個大彎道暗示上方正從敦化南路轉進八德路,約莫10分鐘過去,終於抵達3號潛盾機所在位置。

過去5年多來,這台3號潛盾機以每天平均組立4環片、推進4.8公尺的速度,至今已掘進約3公里、組起2,500多環的水泥環片,如今正在組裝最後15環的鋼環片。

只見現場工班大約6至7人各司其職,領班同時也是潛盾機操作手,還包括駕駛機關車、備料、操作千斤頂、鎖緊環片螺栓等。這群「地下工作者」經年累月專門從事捷運或地下電纜洞道的潛盾工程,又由於潛盾工程多採取24小時連續施工—土壓平衡式潛盾機若久不動作,會被土壤包圍而轉不動,因此日夜兩班工人一旦上工,長達12小時包括休息時都儘量不出地面,吃喝作息都在隧道內解決,潛盾機只在換班交接的兩小時暫停運作。

鹿島營造蔣忠穎工程師說明,潛盾機的盾殼可承受開挖面的地下水壓與土壓,其原理是透過油壓與18支千斤頂施壓,利用圓盤式的切刃盤來切削土層,一邊掘進一邊排土,同時每鑽進一段就暫停,將6片一組的環片組立起來,再以完成的環片作為施力點繼續推進。

由於松湖~大安線部分路徑遇到又硬又難鑽的卵礫石層,鹿島營造特別為3號機設計超高硬度的切刃齒,可以在切刃盤旋轉時先碾碎石頭。潛盾機操作也有學問, 「透過事前的鑽探調查與現場監測數據,加上操作手累積的經驗,拿捏潛盾機鑽掘的速度跟推力,原則是要讓切削下來的土與開挖面的水土壓力保持平衡。」蔣忠穎說。

冰凍工法處理事故 感謝市府與地方民眾牽成

一般而言,除了直井施工過程,洞道掘進從開始到完成都不會影響道路使用。106年4月29日發生的「八德、光復路口潛盾洞道滲漏事故」,一時之間讓本工程備受關注。事發當時1號潛盾機中折部於7點鐘方向有異常且持續出水、出砂,八德路、光復南路地面一度沉陷,也讓部分周邊建築受損。不幸中的大幸是,經過台電第一時間搶救及臺北市政府各單位通力合作下,後續以「冰凍工法」復舊,如今事故已妥善處理,全線預估於112年4月完工。

北區處程長村領班回憶,事故當時北區處與監造的世曦工程在現場成立前進指揮所,臺北市政府也立刻封鎖事故道路,台電協調臺北市自來水公司從1號直井灌入百萬噸的水,靠水壓來平衡水土壓力,「當時北區處加營造廠商一共動員了約一百多人,大夥兒皆戰戰兢兢,持續監測與調度應變。」經過日以繼夜搶救,終於確保平衡,27天後撤除圍籬。

接下來鹿島營造提出以「冰凍工法」為主的復舊計畫,經臺北市土木技師工會核定,北市府審查通過交通維持計畫後,於108年展開,依序進行1號洞道充填作業、以冰凍工法做臨時擋土牆、1號洞道排水作業、1號洞道施作永久封堵牆。由於故障的1號潛盾機已封埋,潛盾工程也變更計畫,原定以地中接合工法貫通洞道,改為由3號機再掘進959公尺,兩洞道再以橫坑相連。未來3號機將採取「棄殼」方式退場,即只拆解重要零件,將盾殼封埋地下。

本事故能夠妥善化解與復舊,北區處要感謝周邊4里里長與店家、居民,對於復舊期間交通不便的擔待,也感謝北市府的協助與信任。其中松山區吉祥里陳永昌里長在第一時間幫台電洽詢到附近一處市有空地,讓冰凍工法設備暫時安放,助益非常大。陳永昌直說:「相信台電的專業,電力建設應該支持啦!」

在工程團隊鍥而不捨下,大安E/S即將華麗落成,引領變電所多目標使用的新趨勢,兩條線路未來也將成為臺北市區的電網大動脈,點亮城市生活。

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