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蘇格蘭格倫多水電站隧道工程最新進展

2013-04-09 08:23:35雷諾茲
水利水電快報 2013年2期
關(guān)鍵詞:格倫洞段支洞

P.雷諾茲

裝機100 MW 的格倫多電站位于莫納利亞山的西端、因弗內(nèi)斯郡奧古斯城堡以東,隧道最終的修復(fù)范圍遠比對上游引水隧洞堵塞調(diào)查開始時預(yù)期得大。

修復(fù)中,繞過地質(zhì)條件較差的崩塌堆積體和斷層帶區(qū)域,在長6.2 km的引水洞堵塞洞段上半部中,修建一條支洞。繞過發(fā)電廠房洞室修建另一條支洞,沿著洞室延長大于0.5 km,以便從下游側(cè)清理大量碎石巖屑堆積物。對約一半的引水洞洞段進行了錨噴內(nèi)襯,后期修補階段,對尾水洞進行了額外襯砌。項目重啟預(yù)期內(nèi),南方能源(SSE)公司將開始上游水庫再蓄水,而下游尾水將排入尼斯湖。

1 實施方案

格倫多電站擁有匯水面積約75 km2,安德里茨公司提供6 股射流的垂直沖擊式水輪機,設(shè)計年發(fā)電量約為180 GW·h。作用在水輪機上的總水頭為608 m,流量為18.6 m3/s,電站可實現(xiàn)1 min 內(nèi)從0~100 MW 的快速加載,4 min 內(nèi)從停止到滿負荷運轉(zhuǎn),且在珀斯市可全部遠程控制該電站運行。

格倫多電站大壩為高35 m 的混凝土面板堆石壩,壩頂長920 m,擁有總長約16 km 的隧洞網(wǎng)絡(luò),其中規(guī)模最大的為引水隧洞和寬3.4 m的渡槽隧洞,總長7 km。此外還有廠房洞室。

該電站工程承包商為豪赫蒂夫公司為主導(dǎo)的豪赫蒂夫格倫多合資公司,其中貝利公司為設(shè)計單位,該合資公司于2005 年被授予設(shè)計及施工合同,雅各布斯被聘用為客戶顧問。

直徑5 m 的引水隧洞巖石為單軸抗壓強度30~130 MPa 的石英云母片巖和石英巖,并發(fā)育一些斷層,采用隧道掘進機(TBM)和鉆爆法相結(jié)合的開挖工藝。施工中,采用四種支護方式,一般采用錨噴厚50 mm 的噴射混凝土,必要時采用全斷面鋼筋網(wǎng)加厚200 mm 的噴射混凝土支護。

施工過程中,SSE 意識到,存在一定程度的管理風(fēng)險,因而派地質(zhì)工程師常駐工地和承包商一起協(xié)同工作,同時SSE 也參與決策。

招標(biāo)過程分為兩個階段:①四家參加投標(biāo)的公司根據(jù)地質(zhì)條件進行設(shè)計工作;②根據(jù)承包商做出的設(shè)計進行2 次招標(biāo)。最終豪赫蒂夫格倫多合資公司中標(biāo),并對自己的設(shè)計方案進行細化和負責(zé)隧洞施工。

引水隧洞大部分采用TBM 沿上坡方向開挖,隧洞頂部采用鉆爆法開挖,在尾水隧洞開挖中也運用了TBM,廠房洞室和渡槽隧洞開挖采用鉆爆法。

電站隧洞施工按計劃于2006 年開始,同年稍后進行尾水渠施工,2007 年初開始引水洞施工。到2008 年初,完成主要隧洞開挖工作,不足1 a 之后該電站交付使用并開始運行。但到2009 年8 月,引水洞出現(xiàn)部分堵塞。

2 修復(fù)工作

引水隧洞部分堵塞后,將水庫排空,并于2009 年底進行了調(diào)查。結(jié)果顯示,垮塌發(fā)生在斷層帶洞段,進水口正好超過2 km。斷層帶寬度約100 m,而嚴(yán)重巖崩產(chǎn)生的碎石巖屑沿隧洞向下游延伸約有600 m。

3 開挖工作

修復(fù)計劃要求開挖工作從引水隧洞的下端和上端進行。

(1)從引水隧洞下端進行開挖。從繞過廠房洞的現(xiàn)有交通隧洞進入,采用鉆爆法開挖了一條長550 m 的馬蹄形隧洞,目的是打通到最上游引水隧洞的通道,修復(fù)工程的承包商納托爾(BAM Nuttall)公司利用此通道清理了約一半的巖屑維積物地。該部分上游堵塞段至斷層帶的洞段都保持原狀,并在保留堵塞段的邊緣設(shè)置一個長14 m 的巨大混凝土塞。

(2)從上端進行開挖。承包商從引水隧洞上端進入開挖了一條長約900 m 貫穿斷層帶并繞過堵塞段的支洞,新支洞在穿過斷層帶以前,從該斷層帶上游附近的引水洞分支,然后在清理過的巖屑堆積洞段重返主洞。在靠近支洞分叉管的斷層帶前面保留巖屑堆積的上游端,置第二個長14 m 的混凝土塞。通過繞行,破壞的引水洞洞段被隔離開,并被永久封閉。繞過坍塌區(qū)的支洞完成后,SSE 指出,按期實現(xiàn)這個重要里程碑,意味著下一步的工作重點是對隧洞部分中其余缺陷進行修復(fù)。

4 襯 砌

SSE 在2011~2012 年年年度財務(wù)報告中進一步指明:對隧洞修復(fù)項目的設(shè)計已進行不斷審查和改進,以確保該設(shè)計技術(shù)規(guī)范最佳,終于使重大的襯砌工程納入到修復(fù)計劃中。

除了采用錨桿支護外,全隧道長度(上游引水洞、支洞、下游引水洞和尾水洞)的一半還采用了厚100 mm 的掛網(wǎng)噴射混凝土護襯砌。在確認(rèn)巖石結(jié)構(gòu)需要附加支護措施的地方都采用這種做法。對于斷層帶附近的上游支洞,采用了厚500 mm 的噴射混凝土防水襯砌。在尾水洞則運用厚100 mm 的掛網(wǎng)噴射混凝土襯砌支護,以增加其耐用性和防止水流沖蝕。ESS 指出,在歷時較長的襯砌工作中,共用去約6 萬t 噴射混凝土。

經(jīng)過大量的修復(fù)工作后,仍然要確定客戶和參建各方之間有關(guān)引水隧洞崩坍和工作修復(fù)的法律和財務(wù)責(zé)任。

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