N.D.德朗斯抽水蓄能电站建设概况

［瑞士］T.本茨

N.D.德朗斯抽水蓄能电站坐落于瑞士西部的阿尔卑斯山，它利用了现有的两座水库:海拔为1 920 m、库容为2.2亿m3的埃莫松水库和海拔为2 205 m、库容为1 200 万m3的老埃莫松水库。4 台装机150 MW 的水泵－水轮机以240 m3/s 的流量在两座水库之间泵水。

联邦环境、能源、交通运输部于2008 年8 月为该抽水蓄能电站扩建工程发放了施工许可证。随即开始了进场准备和现场筹备工作。同年11 月7 日，瑞士电力公司(控股54%)、瑞士联邦铁路SBB(控股36%)、区域电网公司(控股10%)共同出资成立了N.D.德朗斯公司。

1 环境影响

由于最初决定将整个复杂的主体工程设置于地下，因此该工程对环境的影响大为减少，而地面仅用来堆放地下施工所开挖石料。工程施工时开挖的石料用作混凝土骨料，从而大大减少了开挖料堆放区的面积，也节省了工程成本。

2 设计理念

该工程设计包含两条平行且完全独立的输水管，每一条输水管都将装备2 台150 MW 混流式水泵－水轮机。

2.1 关键组成部分

主体建筑物的主要特征概括如下。

(1)1 座老埃莫松上库引水结构物。

(2)1 条混凝土衬砌廊道，长230 m，直径6.6 m。

(3)靠近竖井顶部的上阀室。由于进水口和竖井之间的距离较短，因此不用另设调压室。

(4)1 座混凝土衬砌竖井，长441 m，直径6 m;顶部和底部的弯头采用钢筋衬砌。

(5)1 条钢衬排水廊道，长50 m，直径4.25 m。

(6)上游阀室。

(7)2 条上游分叉钢衬廊道，长40 m，直径3.2 m。

(8)安装4 台水泵－水轮机的主洞室，长138 m，宽32 m，高52 m。

(9)2 条下游分叉钢衬廊道，各长40 m，直径3.7 m。

(10)1 条下游钢衬廊道，长126 m，直径4.5 m。

(11)1 条下游混凝土衬砌廊道，长758 m，直径6.6 m。

(12)下游阀室。

(13)1 条下游混凝土衬砌廊道，长369 m，直径6.6 m。

(14)1 座埃莫松下库泄水结构物。

2.2 交通洞

(1)1 条主交通洞，长5 500 m，直径9.4 m。TBM 机从海拔1 118 m 高程(隧洞入口全年可通行)、坡度12%，向上掘进至海拔1 709 m 高程。

(2)长1 745 m 的进场通道(45 m2，坡度12%)，从海拔1 952 m 的入口(冬季无法到达)通往海拔2 138 m 的竖井顶部。另有一条长370 m 的延长通道通向上库。

(3)1 条施工交通洞，长2 280 m(45 m2，坡度12%上)，从海拔1 952 m 的入口通往海拔1 697 m的竖井底部，进而通到主洞室。另有1 条通向交通洞的连接通道。

3 施工状况

3.1 主交通洞

2009 年8～12 月，在装配TBM 机之前，主交通洞前120 m 采用传统的方式开挖，以便为TBM 机形成一个起始作业面。2010 年1 月开始使用TBM机。到2010 年12 月中旬，掘进进尺达1 530 m。但施工进度却因TBM 机安装备用系统、为TBM 机后面的传输带安装增压装置以及出现的一些微小地质问题而受阻。

2010 年9 月中旬，因出现地质问题，TBM 机掘进施工被迫中止。当时在水压增至30 bar 时，有裂隙岩层产生的水流流速达到了60 L/s。虽然这种流速或水压不会妨碍TBM 机施工，但是抽排如此大量的水会导致离隧洞掘进面1km 远的埃莫松混凝土双曲拱坝出现巨大的沉降。为此，在TBM 机头部周围装了几个灌浆环，以防渗水流向TBM 机。

为获取未来可能出现任何地质问题的相关资料，钻探了多个钻孔。从其中获得的数据资料可以看出，即使压力仍然很大，水流却在持续减小。此外，其中一个相对干燥的钻孔揭示，存在一个宽3 m的粘性细料区(底下岩层)。这将导致岩层不稳定。而这种现象很难通过灌浆达到稳固，因此进行了反复试验来确定增强其稳定性的最佳方法。

3.2 交通洞及其他结构物

通向竖井顶部和底部的两条交通洞截面积均为45 m2。采用传统的钻爆法开挖，液压式隧洞钻车钻孔，浆状炸药引爆，并用带自卸车的挖掘机出碴。使用装备有水力碎石机的挖掘机清除石料，以岩石锚杆和喷混凝土作支护。

隧洞口位于海拔1 952 m，冬季无法施工。因此，2010 年4 月开工，11 月下旬即被迫停工。仅整个夏季，通向竖井顶部的隧洞掘进进尺为1 465 m，通向底部的为1 211 m。

为减少施工作业对引水结构物的影响及考虑到种种限制，决定将整个引水结构物预制好，然后再浮运至预定位置。每个预制块需要混凝土800 m3。

4 施工进展

目前，只用了3 台TBM 机来开凿通往电站主要施工场地的进场道路。

主洞室和输水管的土建工程在2011 年底开工，机电工程和电气工程将于2014 年开工。

工程预期目标是在2016 年实现首批2 台机组投运发电;剩余的2 台机组在2017 年并网发电。

2009 年秋成立了项目组，开展工程前期规划和必要的施工准备工作;2010 年着手工程的增容工作，即从600 MW 增容至900 MW。

4.1 增加装机容量

为实现装机容量增加50%:①将150 MW 的机组数量由4 台增加到6 台;②两条独立的输水管长度保持不变，但管道直径增加25%左右，或将截面积增大50%。

装机容量增加至900 MW 将面临巨大的挑战:确保工程的技术可行性;避免因设计方案更改而使支出增加。900 MW 工程的地下施工工期比600 MW 的长1 a 左右，导致首批2 台机组(1 号和2 号机组)将延至2017 年投入运行，剩余的2 台机组(5号和6 号机组)将延至2019 年投运。

4.2 增加上库库容

随着装机容量从600 MW 增至900 MW，两座水库之间的输水流速也从240 m3/s 增加到360 m3/s。由于现有的老埃莫松水库库容为1 200 万m3，流速只有240 m3/s，因此，需将库容扩大到2 400 万m3，以使水库最高蓄水位抬高20 m。

建于1952～1955 年的老埃莫松大坝高45 m，是一座重力拱坝，混凝土方量为62 000 m3。由于坝顶仅宽4 m，无法将大坝本身的高度加高20 m，因此，只好铲除坝顶上15 000 m3的混凝土，将保留下来的部分作为双曲拱坝的基础。建成的新坝高77 m，共用97 000 m3混凝土。施工工期预计为2012～2015 年的4～10 月。