秘魯安第斯山脈的切夫斯(Cheves)水電站隧洞施工進(jìn)展順利,隧洞掘進(jìn)已經(jīng)克服了影響施工進(jìn)度的地質(zhì)問題,可以使用鉆爆法施工,施工已經(jīng)進(jìn)入到了最后階段。
在狹窄的奇里基維耶霍上游河段,水電梯級(jí)項(xiàng)目從上到下依次是潘多(Pando)、蒙特萊羅(Monte Lirio)和愛爾阿爾托(EI Alto)。在下游河段,巴霍弗利奧(Bajo Frio)水電站正在建設(shè)中,并且在該河段還將建更多的水電站。
上游3個(gè)水電項(xiàng)目,隧洞要通過長約16.4km的火山泥流?;鹕侥嗔魇且环N特殊成因的地層,是由火山噴發(fā)而引發(fā)的火山灰泥石流沉積物所形成,并經(jīng)過了后期的固結(jié)作用,火山泥流在巴拿馬西部很常見。因此,它不僅是隧洞開挖中遇到的一種罕見地層,而且其巖性巖相多變,不可預(yù)測(cè)。為了適應(yīng)地質(zhì)條件,選擇采用土壓平衡(EPB)盾構(gòu)施工。
盡管各條隧洞毗鄰而建,但卻是單獨(dú)施工。每條引水洞不是特別長,設(shè)計(jì)的直徑也各不相同,因此,每條可以連續(xù)掘進(jìn)的引水洞均使用了單獨(dú)特制的EPBM。3條隧洞EPBM的設(shè)計(jì)、制造、供應(yīng)和操作均由意大利制造商和承包商Seli公司承擔(dān)。3臺(tái)盾構(gòu)機(jī)均在2011年上半年啟動(dòng)掘進(jìn),并在同一時(shí)間開挖火山泥流。盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)方案相同,均采用混合刀盤和雙驅(qū)動(dòng)模式。
最上游長約5.17km的潘多水電站引水洞(內(nèi)徑3.0 m)尚在施工中,長約 3.35km(內(nèi)徑5.8 m)的艾爾阿爾托水電站引水洞已于2013年2月貫通,長8km(內(nèi)徑3.2 m)的蒙特萊羅水電站引水洞已完工。
剛過2011年年中,艾爾阿爾托水電站隧洞開始掘進(jìn),用時(shí)約18個(gè)月完成。蒙特萊羅水電站和潘多水電站的引水洞均于2011年初開工,至2013年5月底,蒙特萊羅水電站引水洞臨近竣工,潘多水電站引水洞只完成了60%,還剩約2km。
距離火山泥流隧洞項(xiàng)目不遠(yuǎn)處的艾斯提水電站,屬于美國能源集團(tuán)(AWS),這座徑流式電站建成于2000年3月,但到2010年底,長4.8km的引水洞多處發(fā)生坍塌,導(dǎo)致停用。然而,該電站是巴拿馬國家發(fā)電行業(yè)的重要資產(chǎn),迅速恢復(fù)發(fā)電至關(guān)重要。
初步調(diào)查發(fā)現(xiàn),建于2001年2月寬9 m的隧洞坍塌比預(yù)估范圍還大。根據(jù)調(diào)查和分析結(jié)果,提出了一種有效恢復(fù)引水洞的方案。
引水洞修復(fù)工作的設(shè)計(jì)和施工由一家合資公司承擔(dān)并鑒定了合作。
采用TBM方法在奇里基維耶霍河谷的火山泥流中挖掘新的隧洞。
艾斯提水電站的引水洞橫截面為“D”形,橫截面積67 m2。因此,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到地質(zhì)條件,包括巖層的水平分布和巖體應(yīng)力狀態(tài)、可用的挖掘設(shè)備和需要采取的支護(hù)措施,以及地下廠房的位置、調(diào)壓井、邊墻抗水力開裂的風(fēng)險(xiǎn)等。
隧洞修復(fù)工作安排很緊湊,合資公司選擇從原地下廠房進(jìn)入隧洞,挖除坍塌巖體并修復(fù)引水洞。在坍塌洞段采用噴射混凝土襯砌,在地質(zhì)敏感區(qū)采用特殊的支護(hù)方案,然后整個(gè)隧洞采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌。
引水洞修復(fù)花費(fèi)不到1a的時(shí)間,2012年6月,艾斯提水電站兩臺(tái)60MW發(fā)電機(jī)組恢復(fù)發(fā)電。電站發(fā)電水頭122 m,年發(fā)電量650 GW·h。
艾斯提電站由巴拿馬當(dāng)?shù)匾患译`屬于美國能源集團(tuán)的子公司AESY擁有并負(fù)責(zé)運(yùn)行管理,由康色西奧艾斯提(Consocio Esti)公司以EPC總承包的形式承建,該公司由Skanska國際土木工程公司、GE能源集團(tuán)(瑞典)、Alstom電力、Swed電力國際組成。
除了引水洞,艾斯提水電站的主要基礎(chǔ)設(shè)施還包括高25 m的奇里奎(Chiriqui)大壩、長6.5km的引水渠、高60 m的巴利根(Barrigon)大壩和坎基龍(Canjilones)電廠。
在秘魯,盡管168MW的切夫斯水電站引水洞在施工早期進(jìn)展順利,但地質(zhì)問題導(dǎo)致隧洞需要更長的時(shí)間才能挖通。該項(xiàng)目由挪威電力(Norway’s SN Power)公司負(fù)責(zé)開發(fā)。
切夫斯水電站基礎(chǔ)設(shè)施主要為地下工程,除了廠房洞室外,隧洞群總長約 19.1km,其中 9.8km的引水洞和 3.4km的尾水洞幾乎占隧洞總長的70%。
地質(zhì)條件多變。隧洞圍巖包括沉積巖、巖漿巖和火山巖,以及接觸蝕變帶;覆蓋層厚度變化大,最厚可達(dá)1200 m,隧洞埋深約為750 m。前期階段提出的地質(zhì)問題還包括甲烷氣體和溫泉等,其他非地質(zhì)方面的問題也是設(shè)計(jì)必須面臨的,包括洪水風(fēng)險(xiǎn)和泥沙。
工程于2010年底上馬,巖體開挖方量約50萬m3。計(jì)劃于2013年年底前開始發(fā)電。隧洞施工在多個(gè)工作面同時(shí)進(jìn)行,到2012年第二季度初,長2.46km的交通開始正從兩端開挖,引水隧洞的關(guān)鍵區(qū)域(包括調(diào)壓洞)在爆破,尾水洞下游1/3洞段已開挖完成,廠房頂拱6598 m3的洞室已被打開。然而許多工作面遇到了不利的地質(zhì)條件,影響了工程進(jìn)度。遇到的地質(zhì)問題有斷層帶、地應(yīng)力、涌水以及膨脹土。導(dǎo)致停工的因素還包括社區(qū)民眾的反對(duì)和洪水的到來。
截止2013年6月,從上游到下游,各隧洞施工進(jìn)度如下。
(1)交通洞。尚余400多米,約占隧洞總長的15%,即將貫通。
(2)引水洞(上游段)。剩余1755 m,不到總長(5.68km)的 1/3,即將貫通。
(3)調(diào)壓洞。長696 m,已經(jīng)完成。
(4)引水洞(下游段)。還剩1331 m,不到總長(4.13km)的1/3,即將貫通。
(5)廠房洞室。開挖工作已經(jīng)完成,挖方量約27000 m3;混凝土澆筑約完成6%,還在進(jìn)行中。洞室開挖分為頂拱和6個(gè)區(qū),開挖順序是:Ⅰ、Ⅱ區(qū)(6669 m3),Ⅲ、Ⅳ區(qū)(7564 m3),V 區(qū)(4345 m3)和Ⅵ區(qū)(1683 m3)。
(6)變電站。已經(jīng)挖掘4283 m3。
(7)進(jìn)水洞。954 m,已完成初期建設(shè)。
(8)尾水洞。長3.4km,由2臺(tái)盾構(gòu)機(jī)挖掘,分別掘進(jìn)895 m和2.46km。
隧洞開挖的關(guān)鍵設(shè)備包括:7臺(tái)山特維克DT720雙桿重吊、1臺(tái)山特維克 DC301臺(tái)鉆、4臺(tái)Gia haggloader HR 10裝載機(jī)、3臺(tái)ITC312挖掘機(jī)/裝載機(jī)、5臺(tái)CAT938H/950H輪式裝載機(jī)、4臺(tái)特雷克斯TW110移動(dòng)式挖掘機(jī)、2臺(tái)CAT330D履帶式挖掘機(jī)、10臺(tái)曼尼通 MT1030伸縮臂叉裝車、20輛DUX/PAUS DT20翻斗車、6臺(tái) Semmco Alpha 20噴漿機(jī)器人、16輛MB Actros 3336后傾自卸車和17臺(tái)Dieci L4700攪拌車。
3座壩的混凝土澆筑工作進(jìn)展順利,位于交通洞兩端的徹克拉斯(Checras)和 華拉(Huaura)2座壩的混凝土澆筑已經(jīng)完成了80%,尾水洞出口下游的皮昆徹(Picunche)壩已完成2/3的混凝土澆筑工作。