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返回首页 >> 新闻  >  海外动态  >  南美在建隧道项目综述
南美洲正经历着隧道工程的暴热之中,包括地铁、道路和采矿隧道。

智利EL Tieniente 钻孔调查
该国自从1992年以来,首次见到两台小型硬岩TBM准备海拔4,500米高,8公里长采矿探索隧道和一条2.5公里水电隧道(靠近国家保护公园)以免环境受到扰动。
智利是一个矿产丰富的国家,具有世界最大铜矿储藏和一些小矿正在计划大型扩展计划,就需要隧道出入矿井和运输矿石。
CEDELCO,智利一家政府拥有的采矿公司,正计划开发位于圣地亚哥以南EL TENIENTE矿的新的作业面。这个扩展计划将包括大型隧道施工,(供交通出入和运输矿砂),为此2010年中期将会发标,其特征为两台大直径TBM以迎合所需计划进度。
南美正在施工更其突出的隧道项目之一为秘鲁Olmos供水计划。这个项目在2007年之初中断了挖掘,再启动掘进余下的14公里路段,使用的是罗宾斯5米直径敞开式TBM。
这个项目的重要意义是最大深度为2,000米,1,500米深度之时长度达9公里、施工已经经历过数次岩爆,但是还是取得了良好结果。最后4公里预期会在今年年底完工。
此外,对14.5公里黑水道路隧道(Agua Negra)和52公里铁路隧道(智利和阿根廷之间Transadino跨安第斯山脉)进行研究。其他最近完成的南美隧道,还有9.5米直径TBM挖掘的单管双轨,13公里长的4号线(圣保罗地铁2009)以及加拉加斯地铁延伸线。
El Teniente扩建采矿作业面出入隧道CEDELCO正在开发其位于El Teniente的采矿新作业面以维持产量为137,000吨/天,当盘区崩落采矿法继续跌落到所需搬运能力。该矿位于圣提亚哥东南大约85公里或者Rancagua镇以东35公里。新矿作业面项目目标为加长ElTeniente寿命60年,对位于标高1880米和2100米之间既有采矿作业面之下300米矿体采用盘区崩落法。
超过100公里隧道存在于ElTeniente各种作业面.新作业面项目的重要部分需要建造大型出入隧道(给大巴运送人员)以及装入大容量2.13米输送机从新建地下采矿区运送矿产品。当前有计划建造两条大型矿井出入隧道,各大约长9公里宽超过10米,等距离用横向通道相接。
当前和将来的采矿按照当前的采掘率既有作业面矿藏将在2027年采完。建议的新作业面矿井出入隧道目的是给下一个较低标高矿藏提供出入通道,相差300米高,让采矿继续以最大生产率140,000吨/天,为下一个60年采矿。
      
RIO BLANCO TBM隧道
1992年11公里长分流隧道,被称为RIO BLANCO(白河)隧道使用一台直径5.3米TBM推进了9公里。这条隧道的目的是从RIO COYA以南邻近的主河谷RIO BLANCO(白河)提供额外的水给矿砂处理场。一个大型TBM洞穴在矿井内挖掘以利于TBM始发。
隧道挖掘主要经过优质火山岩(Farellon构造)。最大覆土是1500米。TBM挖掘进度大致为30米/天,使用的WIRTH敞开式主梁TBM。岩石过应力据说发生了,并需要在挖掘期内要用另外形式的岩石支护。这条隧道原来设计是全部用混凝土衬砌,但是正当施工决策时让隧道不要衬砌,因为遇到的岩石质量好。
隧道随后的操作,由于经历与隧道的径流水反应,火山岩遭受到严重恶化。这个问题深入调查发现火山基岩内存在着膨胀性矿物,其中包括沸石(浊沸石)。南部非洲累索托高地输水工程在施工45公里隧道时也遇到了同样崩溃性问题,那时穿越的是玄武岩地层。
新矿藏作业面出入隧道拟议的隧道走线在洞口处开始,被称为南平台,邻近RIO COYA,位于标高1,520米靠近EL TIENIENTE矿井的CALETONES精炼厂。这条走线东向延伸,日益增加其覆土层厚度朝向中央安第斯山脉。
隧道水平走线方位大约是70度,从沿着RIO COYA谷地左岸(南侧)洞口位置开始横过CLETONES。
隧道垂直走线从大约从标高1,520米的南平台开始双隧管的每一管终止在不同标高,分别为1,820米和1,730米,也就是新作业面矿藏的拟议粉碎机和端点站。双隧管这样的高度差位置大约离矿井900米。
拟议的隧道坡度从洞口到分离点保持不变,大约为2%而且对爆破法或TBM掘进都是实际可行的。双隧管水平距离大约为40米,其覆土层沿着隧道走线从450米—1,150米不等。
  
隧道设计
所需双矿藏出入隧道的尺寸原来按照三方面考虑而拟定的:即是,矿内所使用运输车辆尺寸,车道安全宽度3.75米(根据欧洲公路实践)和永久生产输送机(2.13米),还有,实际维护的净宽度。
隧道横截面进一步设计发展造成内净空尺寸大约为8.3米。这些将需要TBM挖掘隧道尺寸,9.8米直径(出入隧道)和9.2米(输送机隧道)。经计划相互连接拟议的矿藏出入隧道与位于1,730米和1,820米标高既有采矿作业面,分别位于矿藏新作业面的拟议粉碎机和端点站位置。
需要将大型岩石挖掘延展到大约90米高度,从而建立洞口平台(紧密靠近RIO COYA),接着是重要的稳定措施以便提供隧道挖掘和运营时的永久稳定。大型洪灾和可能泥石流在前次春季暴雨中发生过,造成了靠近洞口的河岸严重冲蚀。
  
El Tieniente 出入隧道岩土工程调查
作为拟议新作业面矿藏出入隧道规划和设计的部分这一次综合性岩土工程调查已经完成。完成了总数达13个钻孔,和超过8,400米钻进连同标准和专业TBM岩石测试。
钻进在两个地区进行,沿着隧道走线高标高地区的表面,和从EL TIENIENTE矿井的地下。沿走线具有特性的一些岩体单元得到了标定。沿着RIO
COYA河谷存在着露岩。
其中之一的关切就是存在着高变化区,AGUA AMARGA这是隐喻着在隧道走线西部大约存在着有2,400米上高变化区。
对各种岩体单元性质详细的特征做了调查,而且有着性质明显地不同。单轴向抗压强度从10MPa(而Agua Amarga区高变化火山岩一直到310MPa)。进入隧道的地下水也估算了。这是根据矿井的历史信息和沿着隧道走线的水文地质学特性。
项目交付和合同进度拟建的隧道项目按照设计-施工交付方式执行,
这样一种成本可回收、激励合同。也是采取一种风险分担,其中包括参照地层条件报告(GBR),这是根据国际隧道工业保险小组(ITIG 2006)实际法规。与每个设计+施工提议人开了几次风险会议,在工地实地访问时点出了以下风险管理的好实践务必使本项目获得成功。合同发标预期在6月份,而隧道挖掘完毕预定在2013年8月份。
   
施工方案
拟建隧道挖掘方法并没有限定,而让给所选设计+施工团队作出决定。拟建矿藏作业面出入隧道是大型的,而且是长距离的,并与一些独特挑战相关,这并不排除或优惠任何一种隧道挖掘的特定方法。预期普通爆破法和TBM(敞开式或盾构式)法都可能被设计和施工团队仔细考虑。
秘鲁El Platanal水电项目 El Platanal 是一个220MW自流式水电站,位于秘鲁CAÑETE河流域、首都利马以南150公里。El Platanal
电力公司Celepsa拟订的该项目目标是,使用可再生能源借以发电供应给全国电网。有关季节性调节,该项目得益于既有自然泄湖Pucarcocha
(位于海拔4,220米)。水通过一条暗埋的长760米自由流、双箱体水渠被载送入地下发电房。每个箱体是2.5米×3.5米尺寸,水渠接着有前池和长12.4公里通常无衬砌压力引水隧道,其直径为5米和525米缓冲和垂直压力井。
 
El Platanal出入隧道
引水隧道从四个工作面挖掘采用爆破法进行,这是受益于中间出入巷道。引水隧道下部分经过1,250米岩石覆盖层,据说那里发生了岩爆现象。高覆盖层路段采用特殊安全设备,包括全钢笼把杆平台,用来安装岩锚。
地下工程的施工,包括引水隧道,缓冲井和发电房,由Cementos Lima 和Cementos Andina 于2009年中期完工,它们是秘鲁两家最大建筑承包商。
  
LOS Bronces 勘探隧道
Los Bronces是世界最大露天铜矿之一,由Anglo American英美公司拥有。它位于中部智利圣地亚哥东北50公里,标高在4,000米以上。2007年,英美公司标定出重要的优质铜矿(位于Los Sulfatos),即在LOS Bronces 铜矿约6公里地方。
为了描绘新LOS SULFATOS矿藏更为有效和安全。英美公司决定建造勘探隧道,从此可以钻掘矿藏和标定额外的矿藏储备。2008年,该公司发标给DRAGADOS-BESALCO合营体一个合同,拟用TBM挖掘一条8.5公里勘探隧道,预期造价为6千万美元。
2009年2月份,SELI公司揭开双护盾通用紧凑式TBM为该合营体挖掘隧道,索价1。6千万美元。这种DSU TBM独特特点带来了一系列好处,它可以取代敞开式TBM在岩石条件下的能力,那里需要新奥法的支护,可以在非常硬的岩石内,不稳定条件和挤压条件下前进,既减少运输和搭建时间,也减少TBM驾驶人员,而且它还具备了安装传统岩石支护(锚杆、网板和钢肋)能力。
   
秘鲁:Olmos 输水隧道
在秘鲁北部的Olmos输水项目让灌溉水从安第斯山脉以东输送到干旱的西部地区。总承包商Concesionaria Travasce Olmos 2004年7月份从秘鲁政府和Lambayeque地区政府赢取了20年建造-运营和转让。
该项目的主要部分是长20公里跨安第斯山脉的输水隧道。前次隧道建设完成了沿着东侧的4.7公里和西侧1.5公里,余下的是14公里。这条输水隧道最独特的是世界第二深隧道,1,500米岩石覆盖层,占到走线的60%。
2007年3月份,为分包商OPIC(Odebrecht秘鲁工程和建筑公司)Peru Ingenieria y Costruccion 公司在一个小洞室内装配了直径5.3米挖掘机,并从西侧始发。
传统的岩石支护,包括有锚杆和钢肋,组成初始设计的部分而且对初始路段显得足够了,因为取得推进率是15米/天。可是当TBM随着日益增加覆盖层到1,000米而挖掘,隧道面临严重的过应力,阻碍了推进率到10米/天以下,而必须要采取另类的支护。还有,最为重要的,隧道遭受到众多岩爆,危害了工人安全。
因此,Odebrecht 会同TBM制造商罗宾斯选择了安装新型TBM地层支护而做了改变。机械的顶部指形盾拆卸并换之以McNally 支护系统(加拿大多伦多C&M McNally工程公司供货)。McNally方法提供一种恰在大刀盘后方却在隧道顶部沿线典型的指形盾位置前方这样的连续支撑系统的好处。这样支撑了过应力岩石并防止工人受到落石的侵袭。
   
洞顶支护系统改善主梁式TBM效
对该问题的老办法就是使用指形护盾、指形护盾是一块曲线形钢板从大刀盘的紧贴后方到大刀盘后面支撑和马达,那里可以安装上洞顶钻机打锚杆。指形护盾连续过了洞顶钻机位置但是开了一些缺口槽(形状是手指形)老办法要在指形下放置钢丝网板并栓接它们到隧道顶部,从指形之间安装锚杆。网板以下定位一根钢肋,如有必要,可以增添到该系统。
麦克纳里系统用管棚曲形组装替换了位于大刀盘支撑上方指形护盾曲形板。这些管子截面为矩形而且它们从大刀盘后侧沿着TBM轴线抵达大刀盘支撑的后侧,也就是洞顶钻机最远可工作的地方。这个距离通常是数米。管子连成管棚在一起,因而其最外侧形成洞顶支撑的最外侧。可以想象这样的管棚组装看上去像过尺寸瓦楞板紧紧抵住隧道顶部。
因为TBM进行了改装,包括这个新的支护系统,推进率已经稳定地改善,从典型的早期350米/月 到高达675米/月。2010年1月份TBM已经推进了大约全长78%,11公里。余下的3公里下卧在1,500米的覆盖层下方,因此面对着这个工程队,或许继续存在这些挑战。所有隧道挖掘工作预期会在2011年最后季度完毕。
   
水电项目的隧道掘进
像世界上其他国家一样,智利正在私有化水电市场。有众多项目在建,也有许多为未来计划。澳大利亚太平洋水力是许多国际能源公司之一,连同挪威SN电力正在智利投资并沿着圣提亚哥东南140公里的Tinguiririca和Cachapoal河上建设新型清洁再生水电项目。
项目之一位于受到2月27日发生8.8烈度地震的区域。虽然现场离中心康色谱西昂很远,没有受到重大损害。太平洋水电(智利)公司的执行经理RICK FLETCHER说,“该工地只受到小损害,但是最坏的是是丧失了施工电力线,正是TBM拟开始发动所有油压筒,上星期5天之内挖掘了75米。如果与更其南面相比,我们始发非常轻快。”
  
La Higuera水电项目
2005年10月份155MW La Higuera水电项目开始施工,承包商为巴西领先施工单位Queiroz Galvo。La Higuera是沿着Tinguiririca河上自流式水电站并接纳了直径6米、长18公里电力隧道,一个缓冲井和去发电房的地面闸门隧道挖掘从2006年开始并在2008年晚后完工,在四个不同工作面使用爆破法。
  
La Confluencia (汇流)水电项目
La Higuera上游是158MW La confluencia的自流式项目,在2007年10月开工而包含了20公里隧道掘进。隧道建设当前使用爆破法进行,承包商为Hochtief和 Tecsa公司。并预期在今年年底完工。
防护岩爆的吊笼 El Platanal HPP 深度1,250米
  
Los BroncesTBM挖掘勘探隧道——Chacayes TBM在洞口装配
Portillo分支包含着Portillo河低围堰和溢流道,位于海拔1,460米,有11公里长低压隧道进入发电房上方的缓冲室,而Tinguiririca分支有长9.3公里低压隧道。7台Gia工业集团的Häggloader挖掘装载一体机,10HR-B地下反铲式转载机正在工作挖掘La Confluencia水电项目的隧道。
橡胶轮胎的装载机,瑞典制造,正在用于装载来自隧道工作面的弃土通过其反铲和输送机系统进入搬运卡车从隧道内和工地中排除出去。该系统意味着装载机可以连续呆在隧道内一直到弃土清除完毕,而隧道那时准备下一轮的钻掘和爆破。
Häggloader10-HR-B被选中是因为其狭窄空间内工作的能力,也能在宽4.5米—6.2米隧道内工作和游动。La Confluencia隧道的大部分宽度为7米。
  
Chacayes水电项目
Chacayes(差卡耶斯)水电项目包括位于Tinguiririca亭基丽丽卡谷地以北CACHAPOAL卡差坡阿尔谷地下游的110MW发电能力计划。这个项目包括有2.3公里长压力隧道,与CACHAPOAL和CIPRESE河平行,有一个75米压力井以及2.5公里分流隧道(Cochapoal河和Ciprese河)。
2008年10月份。Astaldi-Fe Grande(由意大利施工公司Astaldi和智利Fe Grande组成合营银团)中标该合同建造根据工程招商和施工协议书EPC的水电站。
2009年中期,Astaldi动员了 4米直径 Wirth TBM 准备建造2.5公里Ciprese分流隧道(其终点将在Ciprese谷地自然保护区,那里不准采用爆破法)。2009年12月搭建了TBM并开始在2010年1月初挖掘,取得20米/天。沿线地质包含有火山质的安山岩。
爆破挖掘沿着Cachapoal河2.3公里长压力隧道,在2009年5月开始。这样促使工作从上游洞口以及在中间出入巷道开始,才可以抵达隧道的上部,工作也涉及到从下游洞口到出入下部分的,其平均进度为6米/天。所有工作包括混凝土衬砌隧道长度为2.3公里,并预期在2010年中期完工。
   
将来的水电项目
太平洋水电在上Cachapoal河待开发的水电功率达到650MW,这包括开发另外三家发电站(都有隧道)在2015年,两个新项目将结合入智利电网:Nido de Auilas (154MW)和Tres Rios(33MW)。最大项目Las Lenas将在2014—2018年建造,将贡献183MW电力给电网。最后,Las
Maravillas项目有潜力在2019年发电78MW,就是在三年施工期后。
计划为Las Lenas项目包括入小隧道超过20公里,为此要使用TBM,因为沿着CACHAPOAL河上游非常陡峭坡度的谷地,难以建造中间出入巷道。岩土工程调查,包括地面测绘,石块取样和试验已经为Las Lenas项目承诺做了,那里表明非常坚硬的岩石,其强度超过300MPa,还有高磨耗性。
  
San Cristobal道路隧道
San Cristobal隧道是智利首都圣地亚哥承诺的最新道路隧道。这个BOT项目正在由智利公共工程部建设。这个计划包含着两条平行,长1.8公里单向管。每管有两条宽3.5米车道、带上1.5米路肩和纵坡为2.5%(限速为80公里/小时)。
2007年11月,西班牙的Indra 中标美元8.7百万合同,提供IT基础设施给隧道和道路系统。
这些隧道形成较大的4公里道路建设项目,被称为Variante Vespucio-El Salto-Kennedy综合隧道, 此举将最终连接圣地亚哥的东区
Providencia,通过圣克里斯托博山岭 和 Las Condes 与Huechuraba和Recoleta北区相通。
隧道建设从2006年5月开始,该地区的地质需要隧道挖掘使用爆破法。三台SANDVIK钻机,包括两台AXERAS T11和一台Paramatic H
205-90,这一切是计算机化操作并取得日进度大约8米。每天两次爆破使用Tronex Plus 炸药,三小时钻洞周期和巨型钻机1—2小时班头。
南面挖掘,大部分时间使用液压锤和挖掘机。隧道衬砌用TH-29钢拱构件和根据岩石类型,可变层厚喷射混凝土(30—50毫米)。DSI供货20,000吨以上AT-114管棚支护,支持隧道推进。AT系统稳定隧道前方和隧道内部地质困难的区域。
第一条隧道在2007年3月13日贯穿而第二条在4月14日。挖掘阶段所产生的大约549,000方石块花费了70,000辆次卡车驳运。隧道于2008年部分开通,不过还有问题要由MoP 公共工程部探讨。2008年交通流量每天23,000车次,预期在2020年会达到60,000车次。
本项目是具有33年让与(2005-2038)期,并被银团Sociedad Concesionaria Tunel San Cristobal圣克里斯托波隧道受让公司(圣克里斯托波快车)中标,这也是德国Hochtief,和西班牙ACS Dragados两公司为此目的而建成的银团。2005年2月份Hochtief(银团的领导公司)赢取该隧道的合同,并随同Dragados(50/50拥股)计划,和建造该项目并为此筹资。
                 (叶飞译自《世界隧道工程与非开挖世界》,龙龙摘编)
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