智利等國部分地下工程建設(shè)的最新進(jìn)展

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在建的N.D.德朗斯(Nant de Drance)抽水蓄能電站位于瑞士瓦萊(Valais)州，裝機(jī)容量為900MW，計(jì)劃于2017年完建。海瑞克公司(Herrenknecht)的設(shè)備正在開挖地下基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分，即隧道和豎井。隧道工程已經(jīng)順利完成，豎井工程仍在繼續(xù)施工。

最初，承包商馬蒂隧道工程股份公司(Marti Tunnelbau AG)采用海瑞克公司生產(chǎn)的隧道掘進(jìn)機(jī)(開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)，直徑為9 450 mm)開挖的隧道位于海拔1 700 m，這條隧道是在施工階段和后續(xù)運(yùn)行過程中唯一能安全越冬的系統(tǒng)。開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)已成功運(yùn)用于勒奇山(L?tschberg)(2000～2003年，瑞士長(zhǎng)10 km的鐵路隧道)和圣佩德羅(San Pedro)等基礎(chǔ)隧道工程項(xiàng)目(2005～2006年，西班牙長(zhǎng)為3 km的鐵路隧道)。

海瑞克升級(jí)改造后的開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)(主軸承直徑為5 088 mm)在施瓦瑙(Schwanau)水電站中得到了應(yīng)用，并提供了新的錨桿安裝系統(tǒng)和高山施工現(xiàn)場(chǎng)其他大型設(shè)備的備品備件。在開挖過程中，瑞士海瑞克子公司承擔(dān)了約0.43 m刀盤的翻新工作。在2011年10月的施工高峰期，一周內(nèi)，隧道可安全掘進(jìn)220 m。2012年9月初，隧道在掘進(jìn)5.6 km后順利穿過深達(dá)600 m的片麻巖、雜砂巖和花崗巖層。

除了開敞式隧道掘進(jìn)機(jī)外, 海瑞克公司的反井鉆機(jī)(RBR)在N.D.德朗斯項(xiàng)目中也得到了運(yùn)用。600 VF的反井鉆機(jī)開挖了2個(gè)深為424 m的豎井，其上游維克斯愛默生(Vieux émosson)水庫與發(fā)電機(jī)的洞室相連。馬蒂承包商有限公司設(shè)法完成直徑為381 mm的導(dǎo)孔第一鉆，自上而下需穿過巖石，強(qiáng)度達(dá)150 MPa，1 d最大鉆進(jìn)深度可達(dá)62 m。直徑為2 440 mm的擴(kuò)孔施工于2012年11月14日開始，每天鉆進(jìn)進(jìn)尺達(dá)33 m，只用了2周就順利完成。第2個(gè)豎井(導(dǎo)孔和擴(kuò)孔)的施工是采用600 VF的反井鉆機(jī)，于2013年秋季開挖。

第3臺(tái)機(jī)器是目前正在德朗斯項(xiàng)目中鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖石的新型海瑞克豎井鑿巖臺(tái)車。2013年4月投產(chǎn)后，什切青土木工程(?stu-Stettin Hoch- und Tiefbau)有限公司采用該臺(tái)車實(shí)施開挖，每天爆破120個(gè)炮孔，鑿巖爆破兩回合達(dá)2.5 m。該臺(tái)車安裝直徑為2 440 mm鉆軸的反井鉆機(jī)，采用常規(guī)方法鉆進(jìn)，鉆孔直徑可達(dá)8 m。

1 智 利

在智利開發(fā)的一些水電項(xiàng)目中，均設(shè)置有重要的隧道工程。例如，法羅里奧集團(tuán)(Ferrovial Agroman)和法羅里奧建筑子公司這兩家公司，最近被恩德薩(Endesa)電力公司選中承建在智利的神鷹(Los Cóndores)水電站廠房土建工程，合同價(jià)約2.5億美元。

該電站位于莫萊(Maule)地區(qū)，圣地亞哥南部360 km處，裝機(jī)容量達(dá)150 MW。該項(xiàng)目包括開挖長(zhǎng)為12 km的引水隧洞，建高為40 m的廠房，以及布設(shè)水頭為470 m的封閉壓力管道。 法羅里奧公司于2014年開建工程，首先開展地下掘進(jìn)工作，并開挖隧道直至其進(jìn)入廠房，工期為4 a。

摩迪(Multiconsult)、智利斯卡瓦(Skava)和瑞士安貝格(Amberg)等公司相互合作，達(dá)成一項(xiàng)協(xié)議，為智利奧拓米埔(Alto Maipo)項(xiàng)目的業(yè)主提供地下工程服務(wù)。

智利奧拓米埔項(xiàng)目的裝機(jī)容量為531 MW，包括2座水力發(fā)電站，即水頭為1 160 m的上游電站和水頭為483 m的下游電站。對(duì)這2座地下電站和長(zhǎng)為67 km的隧道，分別采用常規(guī)鉆爆法和隧道掘進(jìn)法施工。項(xiàng)目所在區(qū)域的巖石覆蓋超過2 000 m，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)地下工程是較大的挑戰(zhàn)。

大壩和地下工程能源部負(fù)責(zé)人稱，摩迪公司曾參與和負(fù)責(zé)了該項(xiàng)目部分可行性方案研究和招標(biāo)文件的編制工作。

2 美 國

美國薩克拉門托市政公共事業(yè)部(SMUD)正計(jì)劃開發(fā)裝機(jī)容量為400 MW的愛荷華山抽水蓄能電站項(xiàng)目，項(xiàng)目所需要的隧道工程長(zhǎng)達(dá)幾百米。

最近，SMUD與雅各布聯(lián)營公司一個(gè)團(tuán)隊(duì)簽訂了3 000萬美元的工程服務(wù)合同，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管該項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)和施工審查。一旦建成，該項(xiàng)目將位于加利福尼亞州薩克拉門托東部約80 km的卡米諾小鎮(zhèn)。只有在滿足一系列環(huán)境、運(yùn)營以及其他可行的標(biāo)準(zhǔn)條件下，項(xiàng)目才可能得到逐步推進(jìn)。

愛荷華山項(xiàng)目將利用現(xiàn)有的美國河上的水庫，將水抽到上游一個(gè)庫容量為790萬m3的新水庫并儲(chǔ)存起來。在電力需求高峰時(shí)期，將水從上游水庫通過深為305 m的豎井和長(zhǎng)為1 070 m的隧道泄放到下游水庫。所發(fā)的電將通過現(xiàn)有的輸電線路與現(xiàn)有美國河水電項(xiàng)目上游的薩克拉門托市政公共事業(yè)部相連，并提供給用戶。

“雅各布協(xié)會(huì)已經(jīng)組建了一個(gè)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，以便為愛荷華山抽水蓄能項(xiàng)目業(yè)主提供工程服務(wù)”，雅各布聯(lián)營公司主要負(fù)責(zé)人如是說。同時(shí)他還表示，該團(tuán)隊(duì)很高興能有機(jī)會(huì)在這重要的抽水蓄能水電站項(xiàng)目規(guī)劃和可行性研究方面，為薩克拉門托市政公共事業(yè)部提供支持。

團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始巖土工程勘察的鉆探計(jì)劃。該鉆探計(jì)劃包括從地表面到擬建的地下廠房洞室周邊的巷道(隧道)地質(zhì)勘探。鉆探結(jié)果將有助于薩克拉門托市政公共事業(yè)部來確定愛荷華山項(xiàng)目在隧道和安置發(fā)電設(shè)備的地下洞室施工方面的可行性。

3 加拿大

加拿大不列顛哥倫比亞省(BC)的約翰·哈特發(fā)電站重建工程已成為重要的里程碑，運(yùn)營商BC水電公司與BC電力公司已簽訂合同，開始建造該工程。該工程為電站更新改造項(xiàng)目(包括創(chuàng)新設(shè)計(jì)的地下廠房)，這將有助于提高公共安全和改善電站對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

BC電力公司是專業(yè)的工程建設(shè)公司，SNC-蘭萬靈集團(tuán)公司擁有其 100%的股份。該公司有望與國際團(tuán)隊(duì)成員在專業(yè)設(shè)計(jì)和制造方面的工作和合作，比如發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)。

約翰·哈特是一座運(yùn)行了67 a的水電站，其在抗震性、運(yùn)行可靠性和魚類棲息地方面存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要更換設(shè)施和實(shí)施改造。改造工程將在未來5 a完成，同時(shí)BC水電公司在施工階段將繼續(xù)運(yùn)行現(xiàn)有的水電站。

該項(xiàng)目的預(yù)計(jì)成本將超過10億美元，工程內(nèi)容包括：在約翰·哈特電站溢流壩處更換進(jìn)水口施工；為一條長(zhǎng)為2.1 km的隧道更換3根長(zhǎng)為1.8 km的壓力管道; 新建水電站和現(xiàn)有水電站上游的過水設(shè)施。新建的水電站將位于地下更深處，并沒有靠近河岸。預(yù)計(jì)該項(xiàng)目裝機(jī)容量達(dá)121～132.2 MW。

4 馬來西亞

馬來西亞首都吉隆坡是擁有數(shù)以百萬計(jì)居民的潮濕的熱帶大都市，但其淡水資源缺乏。馬來西亞能源部、綠色科技和水務(wù)部門(KeTTHA)計(jì)劃新建一條隧道，從熱帶雨林的瑟曼丹(Semantan)河流取水，以滿足城市家庭和工業(yè)用水的需求。在2014年，3臺(tái)5.23 m羅賓斯硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)成功完成了彭亨雪蘭莪原水隧道(Pahang Selangor Raw Water Tunnel)的開挖，這也是東南亞開挖的最長(zhǎng)的隧道。長(zhǎng)44.6 km的大型隧道穿過了高達(dá)1 246 m的蒂迪旺沙(Titiwangsa)山脈及其下面的地?zé)釒?，包括溫泉?/p>

由于地質(zhì)條件變化很大(包括無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)200 MPa、堅(jiān)硬的花崗巖、多個(gè)斷裂帶和石英巖脈)，因此，建議采用3種不同的掘進(jìn)機(jī)。入口和出口附近的部分、以及在沉積巖和花崗巖中的挖掘，采用的是新奧法。 KeTTHA選擇了與日本清水、西松建設(shè)公司以及當(dāng)?shù)氐拟９こ坦竞蚒EM建筑有限公司(SNUI合資公司)的合作。大部分隧道施工使用的是羅賓斯掘進(jìn)機(jī)，這是很明智的選擇。

第1臺(tái)隧道掘進(jìn)機(jī)開挖的隧道長(zhǎng)為11.2 km，該隧道已在2013年3月貫通。其他2臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)長(zhǎng)度分別為11.3 km和12.0 km，2014年2月中旬，隧道全線貫通。羅賓斯掘進(jìn)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)經(jīng)理稱，隧道的順利貫通是通過辛勤努力取得的。

整個(gè)項(xiàng)目盡管面臨諸多挑戰(zhàn)，包括斷層帶、巖層條件的變化、很高的巖溫、頻繁的雷電使機(jī)器需要停工等，但掘進(jìn)機(jī)仍能保持其出色的掘進(jìn)速度。由于溫泉、水的侵入，在記錄溫度高達(dá)56℃的情況下，其最大速率仍能達(dá)到49 m/d，一周的速率能達(dá)到198 m，在一個(gè)月內(nèi)，完成了掘進(jìn)隧道長(zhǎng)度達(dá)657 m。

利用高科技技術(shù)來設(shè)計(jì)也是項(xiàng)目成功的因素之一。為了解決大量和堅(jiān)固的巖層覆蓋問題，所有的機(jī)器都配有定制的背裝式刀頭和耐用的大直徑刀盤，最小刀盤直徑達(dá)0.48 m左右。該機(jī)器還具有精簡(jiǎn)的操作室，為觸摸屏和無線操作，可將數(shù)據(jù)傳送到工地辦公室和項(xiàng)目的網(wǎng)站，這樣可在世界各地對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。每臺(tái)機(jī)器的背后都設(shè)計(jì)有羅賓斯連續(xù)輸送系統(tǒng)，可有效地輸移機(jī)器前面的淤泥。