蘇格蘭格倫多水電站隧道工程最新進展

P.雷諾茲

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

修復中，繞過地質條件較差的崩塌堆積體和斷層帶區域，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襯，后期修補階段，對尾水洞進行了額外襯砌。項目重啟預期內，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，設計年發電量約為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1 min 內從0～100 MW 的快速加載，4 min 內從停止到滿負荷運轉，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 的隧洞網絡，其中規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的豪赫蒂夫格倫多合資公司，其中貝利公司為設計單位，該合資公司于2005 年被授予設計及施工合同，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，并發育一些斷層，采用隧道掘進機(TBM)和鉆爆法相結合的開挖工藝。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險，因而派地質工程師常駐工地和承包商一起協同工作，同時SSE 也參與決策。

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

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，引水洞出現部分堵塞。

2 修復工作

引水隧洞部分堵塞后，將水庫排空，并于2009 年底進行了調查。結果顯示，垮塌發生在斷層帶洞段，進水口正好超過2 km。斷層帶寬度約100 m，而嚴重巖崩產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。繞過坍塌區的支洞完成后，SSE 指出，按期實現這個重要里程碑，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。

4 襯 砌

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

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 的掛網噴射混凝土護襯砌。在確認巖石結構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。

經過大量的修復工作后，仍然要確定客戶和參建各方之間有關引水隧洞崩坍和工作修復的法律和財務責任。