苏格兰格伦多水电站隧道工程最新进展

P.雷诺兹

装机100 MW 的格伦多电站位于莫纳利亚山的西端、因弗内斯郡奥古斯城堡以东，隧道最终的修复范围远比对上游引水隧洞堵塞调查开始时预期得大。

修复中，绕过地质条件较差的崩塌堆积体和断层带区域，在长6.2 km的引水洞堵塞洞段上半部中，修建一条支洞。绕过发电厂房洞室修建另一条支洞，沿着洞室延长大于0.5 km，以便从下游侧清理大量碎石岩屑堆积物。对约一半的引水洞洞段进行了锚喷内衬，后期修补阶段，对尾水洞进行了额外衬砌。项目重启预期内，南方能源(SSE)公司将开始上游水库再蓄水，而下游尾水将排入尼斯湖。

1 实施方案

格伦多电站拥有汇水面积约75 km2，安德里茨公司提供6 股射流的垂直冲击式水轮机，设计年发电量约为180 GW·h。作用在水轮机上的总水头为608 m，流量为18.6 m3/s，电站可实现1 min 内从0～100 MW 的快速加载，4 min 内从停止到满负荷运转，且在珀斯市可全部远程控制该电站运行。

格伦多电站大坝为高35 m 的混凝土面板堆石坝，坝顶长920 m，拥有总长约16 km 的隧洞网络，其中规模最大的为引水隧洞和宽3.4 m的渡槽隧洞，总长7 km。此外还有厂房洞室。

该电站工程承包商为豪赫蒂夫公司为主导的豪赫蒂夫格伦多合资公司，其中贝利公司为设计单位，该合资公司于2005 年被授予设计及施工合同，雅各布斯被聘用为客户顾问。

直径5 m 的引水隧洞岩石为单轴抗压强度30～130 MPa 的石英云母片岩和石英岩，并发育一些断层，采用隧道掘进机(TBM)和钻爆法相结合的开挖工艺。施工中，采用四种支护方式，一般采用锚喷厚50 mm 的喷射混凝土，必要时采用全断面钢筋网加厚200 mm 的喷射混凝土支护。

施工过程中，SSE 意识到，存在一定程度的管理风险，因而派地质工程师常驻工地和承包商一起协同工作，同时SSE 也参与决策。

招标过程分为两个阶段:①四家参加投标的公司根据地质条件进行设计工作;②根据承包商做出的设计进行2 次招标。最终豪赫蒂夫格伦多合资公司中标，并对自己的设计方案进行细化和负责隧洞施工。

引水隧洞大部分采用TBM 沿上坡方向开挖，隧洞顶部采用钻爆法开挖，在尾水隧洞开挖中也运用了TBM，厂房洞室和渡槽隧洞开挖采用钻爆法。

电站隧洞施工按计划于2006 年开始，同年稍后进行尾水渠施工，2007 年初开始引水洞施工。到2008 年初，完成主要隧洞开挖工作，不足1 a 之后该电站交付使用并开始运行。但到2009 年8 月，引水洞出现部分堵塞。

2 修复工作

引水隧洞部分堵塞后，将水库排空，并于2009 年底进行了调查。结果显示，垮塌发生在断层带洞段，进水口正好超过2 km。断层带宽度约100 m，而严重岩崩产生的碎石岩屑沿隧洞向下游延伸约有600 m。

3 开挖工作

修复计划要求开挖工作从引水隧洞的下端和上端进行。

(1)从引水隧洞下端进行开挖。从绕过厂房洞的现有交通隧洞进入，采用钻爆法开挖了一条长550 m 的马蹄形隧洞，目的是打通到最上游引水隧洞的通道，修复工程的承包商纳托尔(BAM Nuttall)公司利用此通道清理了约一半的岩屑维积物地。该部分上游堵塞段至断层带的洞段都保持原状，并在保留堵塞段的边缘设置一个长14 m 的巨大混凝土塞。

(2)从上端进行开挖。承包商从引水隧洞上端进入开挖了一条长约900 m 贯穿断层带并绕过堵塞段的支洞，新支洞在穿过断层带以前，从该断层带上游附近的引水洞分支，然后在清理过的岩屑堆积洞段重返主洞。在靠近支洞分叉管的断层带前面保留岩屑堆积的上游端，置第二个长14 m 的混凝土塞。通过绕行，破坏的引水洞洞段被隔离开，并被永久封闭。绕过坍塌区的支洞完成后，SSE 指出，按期实现这个重要里程碑，意味着下一步的工作重点是对隧洞部分中其余缺陷进行修复。

4 衬 砌

SSE 在2011～2012 年年年度财务报告中进一步指明:对隧洞修复项目的设计已进行不断审查和改进，以确保该设计技术规范最佳，终于使重大的衬砌工程纳入到修复计划中。

除了采用锚杆支护外，全隧道长度(上游引水洞、支洞、下游引水洞和尾水洞)的一半还采用了厚100 mm 的挂网喷射混凝土护衬砌。在确认岩石结构需要附加支护措施的地方都采用这种做法。对于断层带附近的上游支洞，采用了厚500 mm 的喷射混凝土防水衬砌。在尾水洞则运用厚100 mm 的挂网喷射混凝土衬砌支护，以增加其耐用性和防止水流冲蚀。ESS 指出，在历时较长的衬砌工作中，共用去约6 万t 喷射混凝土。

经过大量的修复工作后，仍然要确定客户和参建各方之间有关引水隧洞崩坍和工作修复的法律和财务责任。