大伙房水庫輸水工程BM施工情況匯報

大伙房水庫輸水工程

TBM2標TBM施工情況匯報一、工程概況

遼寧省大伙房水庫輸水工程是遼寧省十五期間的重點建設項目，也是國家和水利部南水北調(diào)中、西線項目的試驗工程，工程規(guī)模前所未有，隧洞建成后將是目前世界上最長的山嶺隧道。工程的主體為自流輸水隧洞，全長85.32km，隧洞底坡1/2380。隧洞施工采用以掘進機為主鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方法，中間設輔助施工支洞。中鐵隧道集團

大伙房輸水工程TBM2標位于遼寧省新賓縣境內(nèi)，主洞全長22.464公里，中間有13#、14#、15#三條輔助支洞，支洞總長4474米，主洞分三段進行TBM掘進施工，其中第一掘進段為長度為5859米，第二掘進段長度為7300米，第三掘進段長度為3270米，其余的主洞采用鉆爆法施工，為TBM通過段。本標段工程中標造價4.08億元，具有防寒要求高、施工難點多、工期緊等特點。

TBM施工主洞開挖斷面為圓形，開挖洞徑8.0m。其中Ⅱ類圍巖采用錨噴支護作為后期支護，并設C25現(xiàn)澆混凝土仰拱，斷面內(nèi)凈空為7.84m；Ⅲa、Ⅲb類圍巖采用C25混凝土全圓襯砌作為后期支護，斷面內(nèi)凈空為7.16m；Ⅳ、Ⅴ圍巖采用C25鋼筋混凝土全圓襯砌作為后期支護，斷面內(nèi)凈空為7.16m。主洞TBM通過段為鬧鐘形斷面，開挖初支后斷面凈空為8.2米。支洞采用鉆爆法施工，13#、14#、15#三條施工支洞的斷面形式均為城門洞型，斷面尺寸：13#、14#支洞凈空為5.0m×5.0m（寬×高），15#支洞凈空為6.6m×6.0m（寬×高）。二、本標段TBM施工情況介紹1、總體施工方案本標段工程包括22464.25m的主洞和3條輔助施工支洞（13#、14#、15#）及其附屬工程。其中主洞施工采用TBM施工為主，鉆爆施工為輔的施工方案；3條支洞及與其相連的主洞鉆爆段采用鉆爆法施工，15#支洞為TBM設備進出通道，14#、13#支洞為TBM中間輔助施工支洞，當TBM推進至14#、3#支洞步進洞后，材料供應、出碴及風、水、電供應均分別改為從14#、13#支洞供給，12#支洞為TBM拆卸出洞支洞，3個支洞總長4474m，3條支洞將主洞TBM施工段分為三個階段。本標段TBM主洞施工采用一臺wirth生產(chǎn)的Φ8.0m敞開式硬巖掘進機獨頭掘進施工，連續(xù)皮帶機出碴方案，全斷面模筑襯砌段采用全圓模板臺車襯砌。15#支洞及與其相連的主洞鉆爆段施工采用人工打眼放炮、無軌運輸方案，14#、13#支洞及與其相連的主洞鉆爆段施工采用人工打眼放炮、無軌運輸方案。中鐵隧道集團2、總體施工順序開工后抓緊完成15#支洞施工，緊接著完成15#支洞交叉口處的TBM組裝洞、步進洞、出發(fā)洞和后配套安裝間的鉆爆施工后，即進行TBM設備組裝、調(diào)試，TBM從出發(fā)洞開始掘進，分三個階段完成15#～14#支洞之間、14#～13#支洞之間、13#～12#支洞之間的正洞掘進任務，14#、13#支洞及與其相連的主洞鉆爆段在TBM掘進期間完成。3、TBM施工情況

本標段工程從2003年6月6日正式簽訂合同開始，施工至現(xiàn)在主要分為以下幾個階段：第一階段從中標的2003年6月至2004年12月15日，期間完成三個支洞以及15＃主洞內(nèi)TBM步進洞及始發(fā)洞的施工，TBM招標、采購、監(jiān)造、TBM拼裝試掘進，對TBM施工中可能存在的技術(shù)問題以及各種技術(shù)方案作好充分的論證和準備，為TBM掘進施工做好各種準備工作，其中TBM設備于2006年10月2日進場開始組裝，12月15日組裝調(diào)試完畢，于12月16日開始第一階段的掘進施工；第二階段從2004年12月16日至2005年12月30日，期間完成了TBM第一段5859米的掘進施工，達到均衡、快速、安全生產(chǎn)的目的。第三階段從2005年12月30日到2006年4月，期間共完成TBM的14＃主洞鉆爆段1414米的步進、TBM設備檢修、主支洞皮帶機的安裝及轉(zhuǎn)場等工作，并于2006年4月12日開始第二階段的TBM的掘進施工；第三階段從2006年4月12日至今，正在進行第二階段的掘進施工，TBM第二段已經(jīng)掘進約3100米，施工較為正常。本標段從2004年12月16日開始試掘進，到2005年12月30日完成第一階段貫通，2006年4月12日開始第二階段掘進至今，共計完成主洞TBM開挖9088米，期間掘進時間為18.4個月，除去試掘進時間一個月，正常情況平均月進度指標為522米，其中在2006年6月取得了月進尺750米的好成績。三、TBM施工技術(shù)及施工經(jīng)驗

長大隧道通常都采用多工作面鉆爆作業(yè)方法，從中間合適的地點打斜井（豎井），多開辟工作面來施工。但此法施工時間長、投資回收速度慢、征地多、不利于環(huán)保。采用TBM施工可以避免這一難題。1、TBM施工工藝特點⑴施工作業(yè)同步性掘進機運行時，各輔助設施系統(tǒng)都要同時動轉(zhuǎn)，其中任何一個環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)或某一設施運行失靈，都將影響全系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，迫使整個系統(tǒng)全部停工。⑵快速性TBM用其強有力的刀盤沖擊切割系統(tǒng)進行破巖，大大提高了掘進進度，速度快時每小時掘進3.6m，需要材料、配件的供給儲存需充分。⑶集中性基于前兩個特點，掘進機施工受諸多因素影響。掘進任務是在正常情況下集中在較短時間內(nèi)完成的。當掘進機運轉(zhuǎn)時，要求各個系統(tǒng)都十分緊張，從數(shù)量和速度都必須滿足主機的需要。⑷連續(xù)性掘進機施工各工序，如破巖、出碴、運輸、轉(zhuǎn)運、支護等都是連續(xù)不斷運轉(zhuǎn)的，任何一個環(huán)節(jié)失去連續(xù)性，必將影響其它工序的連續(xù)運行，系統(tǒng)生產(chǎn)就立即停止。⑸安全性對于一般地質(zhì)區(qū)域，圍巖出露后馬上進行初期支護以穩(wěn)定圍巖，減少了坍方的機率，其次開挖對圍巖擾動小。中鐵隧道集團2、施工工藝原理掘進機的核心部分是掘進系統(tǒng)，掌子面巖石開鑿都是借助于刀盤上的滾動刀具。強大的推力加在滾動的刀具上，當外力超過巖石強度時，巖石被破碎并引起周圍失效部分巖石破碎，在刀圈的推力作用下，切縫周圍的巖石破碎。掘進機施工是利用刀盤上的刀具在強大推力和扭矩作用下，驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動，擠壓破碎巖石，刀盤上的鏟斗將破碎的石碴收集到內(nèi)凱內(nèi)的皮帶上，完成破巖和裝碴。同時掘進機與配套的支護設備，通風、除塵設備，出碴設備等聯(lián)合作業(yè)，完成隧道掘進，出碴，初期支護，軌道，風，水，電延伸。一個作業(yè)循環(huán)完畢換步調(diào)向進入下一循環(huán)。TBM開挖減少了對圍巖的擾動，加之圓形斷面作用力分配合理，減少了支護工作量，合理安排各作業(yè)工序，能保證快速、安全地掘進。3、TBM施工工藝

掘進機是集隧道開挖、支護、裝碴為一體的大型施工機械，掘進的同時完成出碴、初期支護、風水電延伸等根據(jù)其性能分四個部分：開挖系統(tǒng)、支護系統(tǒng)、出碴系統(tǒng)、鋪助作業(yè)系統(tǒng)。⑴開挖系統(tǒng)①破巖利用TBM主機的兩個X型支撐撐緊巖壁，使主機位置固定，在主機推進、驅(qū)動系統(tǒng)作用下，刀具擠壓、切割巖石，刀盤上的鏟斗在旋轉(zhuǎn)的刀盤作用下，鏟起已破碎的巖石裝入內(nèi)凱內(nèi)的1號皮帶機上運出。一個推進油缸行程為1.8m。②換步刀盤護盾縮回，刀盤下面的下護盾和主機尾部的后撐撐緊地面，將外凱全部撐靴收回，外凱向前移動1.8m，根據(jù)PPS導向系統(tǒng)將TBM方向調(diào)整到設計位置。⑵支護系統(tǒng)：①鋼拱架安裝地質(zhì)差時一般要立環(huán)向全圓鋼拱架，由5片鋼拱架圓弧段組成，由材料車運至連接橋下，用材料吊機將它吊到升降平臺并升到頂層，再用頂層吊機和鋼拱架轉(zhuǎn)運鏈軌車到刀盤拱架安裝處，利用刀盤后面的環(huán)形安裝器及支頂裝置完成鋼拱架的預組裝和安裝。②錨桿安裝：錨桿鉆孔由護盾后配備的兩臺錨桿鉆機來完，人工安裝錨桿。③掛網(wǎng)：網(wǎng)片在洞外已經(jīng)加工成型，洞內(nèi)網(wǎng)片焊接固定于錨桿尾部，網(wǎng)片與鋼拱架的連接采用焊接。④噴射砼：當?shù)刭|(zhì)較好時，噴砼支護可以在刀盤后面60m的地方施作。噴砼作業(yè)為機械手噴砼。它可以前后移動10m，環(huán)向300°范圍進行砼噴射作業(yè)。當?shù)刭|(zhì)較差時，由人工在刀盤后緊跟噴砼及時封閉，并用機械手噴砼進行二次加固。中鐵隧道集團⑶出碴系統(tǒng)在掘進的同時，掌子面巖碴經(jīng)鏟斗卸入內(nèi)K內(nèi)的1#皮帶機，由皮帶機卸至主機后面的皮帶橋輸送機（2#），再由皮帶機輸送機運石碴到后配套拖車上的3#主洞皮帶機。再由3#皮帶機上將石碴轉(zhuǎn)運到4＃支洞皮帶機上，再由洞外皮帶機的分流裝置將石碴卸至出碴車上，由汽車運至棄碴場。⑷附屬作業(yè)①軌道延伸TBM主運輸軌線每25米延伸一次，后配套運輸軌線每6.25米延伸一次。②供水管路延伸：TBM最大用水量60m3/h,TBM自帶50m軟水管，每掘進50m延伸一次供水干管。③供電電纜延伸：TBM自帶400m軟電纜，每掘進400m延伸一次主供電電纜。④施工通風TBM安裝有一套完善的通風系統(tǒng)，通過一個風管箱與隧道通風系統(tǒng)相接，風管箱貯存風管100m，每掘進100m換一次風管箱。⑤施工排水排水采用順坡排水，TBM的施工廢水由皮帶橋下的一臺抽水機抽到設備后面，排到洞外。⑥照明：TBM施工照明，由其機上自帶的照明設施解決。4、設備備簡介介及掘掘進參參數(shù)⑴設備備簡介介中鐵隧隧道股股份有有限公公司采采用了了著名名掘進進機生生產(chǎn)廠廠家——德國WIRTH公司出出品的的TB803E型敞開開式硬硬巖掘掘進機機。TBM集機、、液、、電各各專業(yè)業(yè)為一一體，，是一一個巖巖石開開挖、、出碴碴、支支護的的系統(tǒng)統(tǒng)化的的現(xiàn)代代化流流水線線作業(yè)業(yè)工廠廠，施施工環(huán)環(huán)境好好，作作業(yè)安安全，，效率率高，，是現(xiàn)現(xiàn)代隧隧道施施工的的發(fā)展展方向向。TB803E型掘進進機可可分為為主機機和后后配套套兩部部分，，全長長約168m，重約約2000余噸。。其中中主機機部分分長約約22m，主要要有刀刀盤部部分、、支撐撐部分分、驅(qū)驅(qū)動部部分和和錨桿桿鉆機機、超超前鉆鉆機、、材料料轉(zhuǎn)運運吊機機、鋼鋼拱架架安裝裝器、、清碴碴系統(tǒng)統(tǒng)、激激光導導向系系統(tǒng)等等輔助助設備備。后后配套套上主主要為為噴漿漿機械械手、、輸送送泵、、空壓壓機、、除塵塵風機機、新新風機機、配配電柜柜、變變頻柜柜、變變壓器器、發(fā)發(fā)電機機、皮皮帶機機和閉閉路、、通訊訊、瓦瓦斯監(jiān)監(jiān)測、、水系系統(tǒng)等等。全全機裝裝機容容量為為4950kVA，刀盤盤功率率3360kW，采用用YJV22150mm---2×3，10KV高壓電電纜供供電，，次級級電壓壓為690V和380V。掘進進指標標每行行程為為1.8m，刀盤盤轉(zhuǎn)速速0-7.4rpm無級調(diào)調(diào)速，，液壓壓系統(tǒng)統(tǒng)最大大壓力力310bar，最大大推進進力21000kN，脫困困扭矩矩7150kNM；額定定轉(zhuǎn)速速6rpm時，推推力14250kN，扭矩矩5083kNM，掘進進速度度可達達平均均3m/h。中鐵隧隧道集集團TB803E掘進機機刀盤盤開挖挖直徑徑為8030mm，由1個中心心塊和和4個邊塊塊組成成，面面板上上共布布置有有60把17英寸刀刀具(另外為為更換換邊刀刀設置置擴孔孔刀1把)，平均均刀間間距75mm，其中中中心心刀1組6把、正正滾刀刀50把和邊邊刀3把和1把擴孔孔刀，，刀具具最大大承載載力為為25T。所有有刀具具均為為背裝裝式，，刀具具檢查查更換換可在在刀盤盤里面面進行行，刀刀盤上上下左左右各各有一一塊護護盾提提供支支撐和和保護護。皮帶機機出碴碴系統(tǒng)統(tǒng)分為為掘進進機、、正洞洞、支支洞三三部分分。掘掘進機機部分分有主主機、、后配配套兩兩條皮皮帶，，主機機皮帶帶為25m×1000mm，帶速速0－2.5m/s，輸送送能力力780m3/h，后配配套皮皮帶為為120m××800mm，帶速速0－2.2m/s，輸送送能力力530m3/h；正洞洞與支支洞皮皮帶均均寬800mm，帶速速0－4.25m/s，輸送送能力力755t/h，其中中正洞洞皮帶帶機為為4臺200kW變頻電電機驅(qū)驅(qū)動，，支洞洞皮帶帶機為為2臺315kW變頻電電機驅(qū)驅(qū)動，，正洞洞皮帶帶儲存存機構(gòu)構(gòu)一次次儲存存600m皮帶，，可掘掘進300m。⑵掘進進參數(shù)數(shù)本本標段段的TBM設備掘掘進參參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計表表如下下：TBM掘進參參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計序號項目參數(shù)1設備完好率90%2設備利用率45%3轉(zhuǎn)速rpm5.44推進壓力bar80～1905電流(A)160ˉ2006每循環(huán)時間(min)60ˉ2407推進速度15～45%5、TBM施工經(jīng)經(jīng)驗總總結(jié)中隧股股份已已經(jīng)成成功運運用TBM完成了了西安安--安康鐵鐵路秦秦嶺隧隧道和和西安安—南京鐵鐵路磨磨溝嶺嶺隧道道兩個個TBM施工項項目，，通過過以上上兩個個項目目以及及正在在進行行施工工的大大伙房房水庫庫輸水水工程程的施施工，，取得得了一一定的的經(jīng)驗驗，主主要由由以下下幾方方面：：⑴通過過對斷斷層破破碎帶帶提前前處理理為TBM順利施施工提提供保保障TBM設備因其其自身的的特點在在掘進施施工處理理軟弱破破碎帶有有一定的的局限性性，在軟軟弱破碎碎帶掘進進施工中中風險較較大，因因此，為為保證TBM施工正常常進行，，滿足施施工進度度要求，，減少施施工風險險，我公公司對于于本標段段設計的的斷層破破碎帶能能采用鉆鉆爆開挖挖處理的的提前采采用鉆爆爆法施工工，將其其處理掉掉。實踐踐證明，，這種施施工方式式是非常常合理的的，減小小了TBM掘進施工工中的風風險。⑵提高機機械設備備的完好好率、利利用率，，保證施施工進度度采用TBM施工若無無法保證證設備的的完好率率和機時時利用率率，將很很難保證證設備的的掘進時時間，從從而施工工進度也也無法保保證。在在掘進施施工我公公司狠抓抓設備的的管、用用、養(yǎng)、、修的動動態(tài)管理理，建立立檢測、、大修、、技術(shù)開開發(fā)、配配件庫存存、人員員培訓等等信息庫庫，提高高機械管管理水平平，保證證機時利利用率。。中鐵隧道道集團⑶采取合合理的支支護措施施，快速速通過不不良地質(zhì)質(zhì)段在掘進施施工中作作好支護護材料的的儲備，，當掘進進中出現(xiàn)現(xiàn)的不良良地質(zhì)情情況時，，要迅速速判定其其性質(zhì)，，貫徹““石變我我變”方方針，選選用合適適的支護護型式并并及時施施作，使使初期支支護有效效地發(fā)揮揮作用，，減少停停機支護護時間，，確保TBM安全、快快速通過過。⑷采用超超前地質(zhì)質(zhì)預報，，為施工工支護提提供指導導作用，，避免在在施工中中出現(xiàn)坍坍方，做做到心中中有數(shù)。。⑸充分利利用社會會技術(shù)力力量，與與國內(nèi)外外有關(guān)廠廠家及科科研單位位和院校校建立技技術(shù)協(xié)作作關(guān)系，，為TBM掘進施工工提供強強有力的的技術(shù)保保證。⑹盡可能能的國產(chǎn)產(chǎn)化，提提高設備備配件采采購效率率、降低低生產(chǎn)成成本。四、施工工中仍需需解決的的技術(shù)難難題雖然中隧隧股份已已經(jīng)成功功運用TBM完成了西西安--安康鐵路路秦嶺隧隧道和西西安—南京鐵路路磨溝嶺嶺隧道兩兩個TBM施工項目目，在施施工中積積累了不不少經(jīng)驗驗，但大大伙房水水庫輸水水工程項項目因其其自身的的特點，，在后續(xù)續(xù)施工中中還有一一下難點點需要解解決：⑴獨頭掘掘進距離離較長，，施工通通風難以以解決，，材料運運輸難度度較大。。⑵軟弱圍圍巖地質(zhì)質(zhì)條件下下的掘進進方向控控制難以以控制。。在軟弱圍圍巖地質(zhì)質(zhì)條件下下施工，，由于設設備兩側(cè)側(cè)撐靴受受力不一一樣，很很容易發(fā)發(fā)生設備備偏移現(xiàn)現(xiàn)象，掘掘進方向向難以控控制。⑶TBM設備洞內(nèi)內(nèi)拆卸難難度較大大由于我單單位也是是第一次次的洞內(nèi)內(nèi)拆卸TBM，受洞內(nèi)內(nèi)長度和和條件的的限制，，拆機難難度較大大，同時時，在洞洞內(nèi)大件件運輸難難度也較較大。中鐵隧道道集團⑷工期緊緊張，要要求持續(xù)續(xù)高產(chǎn)時時間長本標段全全隧TBM平均進尺尺561m/月，最高高進尺800m/月，純掘掘進時間間持續(xù)36個月，施施工指標標高、要要求持續(xù)續(xù)高產(chǎn)時時間長，，對設備備的完好好率和利利用率要要求較高高。⑸冬季施施工時間間長，防防寒要