拉丁美洲水電工程隧洞施工

秘魯安第斯山脈的切夫斯(Cheves)水電站隧洞施工進展順利，隧洞掘進已經(jīng)克服了影響施工進度的地質(zhì)問題，可以使用鉆爆法施工，施工已經(jīng)進入到了最后階段。

在狹窄的奇里基維耶霍上游河段，水電梯級項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個水電項目，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。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，但卻是單獨施工。每條引水洞不是特別長，設(shè)計的直徑也各不相同，因此，每條可以連續(xù)掘進的引水洞均使用了單獨特制的EPBM。3條隧洞EPBM的設(shè)計、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。3臺盾構(gòu)機均在2011年上半年啟動掘進，并在同一時間開挖火山泥流。盾構(gòu)機的設(shè)計方案相同，均采用混合刀盤和雙驅(qū)動模式。

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，用時約18個月完成。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目不遠處的艾斯提水電站，屬于美國能源集團(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引水洞的方案。

引水洞修復工作的設(shè)計和施工由一家合資公司承擔并鑒定了合作。

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)計時要考慮到地質(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措施，以及地下廠房的位置、調(diào)壓井、邊墻抗水力開裂的風險等。

隧洞修復工作安排很緊湊，合資公司選擇從原地下廠房進入隧洞，挖除坍塌巖體并修復引水洞。在坍塌洞段采用噴射混凝土襯砌，在地質(zhì)敏感區(qū)采用特殊的支護方案，然后整個隧洞采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌。

引水洞修復花費不到1a的時間，2012年6月，艾斯提水電站兩臺60MW發(fā)電機組恢復發(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?shù)匾患译`屬于美國能源集團的子公司AESY擁有并負責運行管理，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(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展順利，但地質(zhì)問題導致隧洞需要更長的時間才能挖通。該項目由挪威電力(Norway’s SN Power)公司負責開發(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)計必須面臨的，包括洪水風險和泥沙。

工程于2010年底上馬，巖體開挖方量約50萬m3。計劃于2013年年底前開始發(fā)電。隧洞施工在多個工作面同時進行，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。導致停工的因素還包括社區(qū)民眾的反對和洪水的到來。

截止2013年6月，從上游到下游，各隧洞施工進度如下。

(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%，還在進行中。洞室開挖分為頂拱和6個區(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)進水洞。954 m，已完成初期建設(shè)。

(8)尾水洞。長3.4km，由2臺盾構(gòu)機挖掘，分別掘進895 m和2.46km。

隧洞開挖的關(guān)鍵設(shè)備包括:7臺山特維克DT720雙桿重吊、1臺山特維克 DC301臺鉆、4臺Gia haggloader HR 10裝載機、3臺ITC312挖掘機/裝載機、5臺CAT938H/950H輪式裝載機、4臺特雷克斯TW110移動式挖掘機、2臺CAT330D履帶式挖掘機、10臺曼尼通 MT1030伸縮臂叉裝車、20輛DUX/PAUS DT20翻斗車、6臺 Semmco Alpha 20噴漿機器人、16輛MB Actros 3336后傾自卸車和17臺Dieci L4700攪拌車。

3座壩的混凝土澆筑工作進展順利，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。