SUMMARY:

In a project of Shimogo pumped storage hydro power station of 1,000 MW, a tunnel boring machine was employed to excavate the inclined pressure tunnel of the penstock. The tunnel has been completed with 5,8 m diameter and at 37° inclination angle. This performance was the first success in Japan in the excavation of an inclined tunnel by TBM. The surrounding rock is little loosened by the excavation if TBM is employed. The thickness of the loosening zone generated in the circumferential area of the tunnel was measured by a technique of seismic prospecting in the field. From the results, the thickness was found to be 0.3 m at most, which was relatively small in comparison with that caused by the conventional blasting method. Consequently, for the sake of the reduction of the loosening zone by the Use of TBM, a design of the steel lining in the penstock has become economical. The cost of the steel lining was reduced by about 17% compared with a cost required for a case when the conventional blasting method would be employed.

ZUSAMMENFASSUNG:

Im Rahmen des Bauprojektes fuer das Shimogo pumpenspeicherwerk mit einer Kapazitat von 1.000 MW wurde eine Tunnelbohrmaschine eingesetzt, um einen schragen Druckstollen fuer die Turbinenleitung auszubrechen. Der Stollen wurde mit einem Durchmesser von 5,8 m und einem Gefalle von 37° fertiggestellt. Diese Leistung reprasentierte in Japan den ersten Erfolg fuer den Ausbruch eines Schragstollens unter Verwendung einer Tunnelbohrmaschine (TBM). Das umgebende Gestein wird durch den Ausbruch nur wenig aufgelockert, wenn eine Tunnelbohrmas chine benutzt wird. Die Dicke der im Umfangbereich des Stollens entstandenen Auflockerungszone wurde mit Hilfe einer seismischen Untersuchungstechnik gemessen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Dicke maximal 0,3 m betrug. Dieser Wert ist relativ klein verglichen mit der durch das herkömmliche Sprengverfahren verursachten Auflockerung. Die Verwendung der Tunnelbohrmaschine ermöglicht somit eine Verkleinerung der Auflockerungszone und folglich eine wirtschaftlichere Stahlauskleidung in der Turbinenleitung. Die Kosten der Stahlauskleidung wurden um ca. 17% reduziert, verglichen mit den erforderlichen Kosten in einem Fall, wo das herkömmliche Sprengverfahren benutzt wird.

RESUME:

Pour le projet de l''usine de pompage de 1,000 KW, une perceuse de tunnels fut utilisee Pour l''excavation de la galerie forcee inclinee et de la conduite forcee. La galerie terminee avait un diametre de 5,8 m et un angle d''inclinaison de 37°. Ceci fut le premier succes, au Japon, d''excavation d''une galerie inclinee à l''aide d''une machine à percer les tunnels (TBM). Les roches se trouvant aux alentours sont quelque peu desagregees si la machine TBM est utilisee pour 1''excavation. L''epaisseur de la zône de desagregation provoquee dans la peripherie du tunnel fut mesuree selon une technique de prospection sismique. D' après les resultats de cette prospection l''epaisseur maximum etait de 0,3 m, valeur rela- tivement faible compare à celles obtenues en utilisant la methode sautage conventionnelle. Par consequent, afin de reduire la zône de desagregation à l''aide de la machine TBM on est arrive à une conception economique du revêtement d''acier de la conduite forcee. Le coût du revêtement d''acier est environ 17% moins cher que le cout d''un revêtement lorsque la methode de sautage conventionnelle est utilisee.

INTRODUCTION

In Shimogo pumped storage hydro plant project, a tunnel boring machine (hereinafter called "TBM" for short) was successfully employed to excavate an inclined pressure tunnel of penstock. The use of TBM has brought fairly good tunnelling performances even in poor geological conditions. In order to investigate geotechnical properties of the rock and to obtain basic data applied for a design of the steel lined pressure tunnel, a series of laboratory tests on rock specimens and field tests on intact rocks has been carried out.

Throughout the accomplishment of tunnelling by TBM and the rock mechanical investigation in this project, the authors try to find a correlation between geotechnical properties of rock and performances of TBM such as velocity of advance, thrust force and torque.

Furthermore, the authors pay attention to a fact that an excavation by TBM would not so much loosen a base rock surrounding the tunnel, compared with a case by a conventional blasting method. This fact has been proved in the field by a technique of seismic prospecting. Such this advantage obtained by the use of TBM from a viewpoint of rock mechanics has been considered into analytical design concerning the steel lining. As a result, some saving on the steel lining in thickness was attained in the final design.

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