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主要项目

项目成果

尼亚加拉隧道工程

  • 设备类型 主梁式掘进机
  • 设备数量 1
  • 设备直径 14.4 米
  • 隧道类型 水力发电
  • 隧道长度 10.4 公里
  • 项目业主 安大略省电力公司(OPG)
  • 施工单位 Strabag AG
  • 项目地点 昆士顿, 安大略省,加拿大

项目状况

尼亚加拉隧道项目是一个雄心勃勃的项目,从亚当·贝基(Sir Adam Beck)发电站到尼亚加拉大瀑布(Niagara Falls)上的一条隧道,全长10.4公里(6.5英里)。这条新隧道将为业主安大略发电公司(OPG)增加150兆瓦的电力供应,并将有助于加强当时在高峰时期超负荷运作的电力系统。

OPG授予了奥地利Strabag公司的承包合同,他选择了采购直径14.4米(47.5英尺)的罗宾斯主梁式掘进机来开挖隧道,采购同时包括一个105米(345英尺)长的后备系统,这个后配套系统可在三年内通过皮带输送机运送170万立方米(220万立方码)的渣土。

 

地质状况

该隧道主要位于昆士顿页岩地带,有石灰岩、白云岩、砂岩和泥岩,强度高达200 MPa(29 ksi)。隧道内的岩石有很高的地应力,而且有挤压地面的潜力。在先进的掘进机设计基础上,设备安装了金属丝网、钢肋、岩石螺栓和喷射混凝土作为初始围岩支撑衬套。在挖掘隧道后,会安装混凝土衬砌。最后的内衬将包括防水膜系统,以确保水不会从隧道渗漏到岩石中引起肿胀

隧道掘进机

这台主梁式掘进机,是世界上最大的硬岩隧道掘进机,采用现场首次安装调试方案(OFTA)用了不到12个月完成了现场组装,早于严格的交货期限。对于这样一个大型的隧道掘进机,现场组装是前所未有的。在2006年9月掘进机开始掘进

这台主梁式掘进机也是有史以来第一次采用被装式的20英寸的刀具,增加刀具寿命,减少硬质岩石的刀具更换。19英寸和20英寸的刀具都可以安装在刀盘上。这台机器的刀盘推力达18,462 kN(4150,422磅),最大扭矩达18,670,000 n – m(13,770,285磅英尺)。

隧道掘进和世界纪录

在掘进了大约793米(2600英尺)后,掘进机进入了昆士顿的页岩地层,在岩石支撑环梁上巨大的岩石块开始从顶部落下。严重的超挖达刀盘支撑3米上频频发生。

Strabag最终设计了一套独特的围岩支护系统来应对地质问题,该系统由9米(30英尺)长的伞型水泥拱形环管道用以减少隧道顶部超挖现象。使用新的方法,超挖被限制在隧道直径的上方约0.9米(3英尺)。近500米(1640英尺)非常困难的隧道段,用这种方法掘进,平均日进尺约3米(10英尺)。

新的围岩支护系统,由3到4米(10到13英尺)的长石螺栓、自钻(IBO)锚栓、钢带、钢丝网和钢丝加固喷射混凝土组成。工作人员通常只会做一半的行程,然后开始按比例缩小岩石和安装岩石螺栓。在6英尺的冲程之后,通过安装更多的岩石螺栓、金属丝网、钢带和一层喷射混凝土,松散岩石地质被控制

 

OPG和承包商也选择改变隧道的垂直方向,提高了446米(150英尺),以使隧道从昆斯顿页岩中移出。在1,981米(6,500英尺)之后,岩石的条件已经足够了,不再需要这种围岩系统。

在穿越了这些具有挑战性的地质后,这台设备创下了直径11 m(36英尺)或更大的掘进机的世界纪录。在2009年7月,掘进机在一个月内挖掘了468米(1500英尺),并在一个星期内增加了153米(503英尺),克服了巨大的地质挑战。

隧道贯通

Breakthrough of Niagara TBM in May 2011

2011年3月1日,众人齐集工地共同庆祝了14.4米(47.2英尺)直径的罗宾斯主梁式掘进机最终段的贯通,随后进入了300米长的灌浆隧道。2011年5月13日掘进机完成了隧道的开挖。

虽然工程的掘进部分已经完成,但两年的工作仍在继续。在隧道施工中,大约30%的混凝土衬砌在施工中完成,大约三分之二的工作仍在进行中。完成的直径12.8米(42英尺)隧道将全部安装内衬600毫米(24英寸)厚的混凝土和聚烯烃防水膜,以防止漏水。其他建筑还包括出口结构、大门,以及拆除尼亚加拉河上的围堰,以及拆除出口端的岩石插头。该隧道计划在2013年投入运营。