大伙房水庫輸水工程BM施工情況匯報(bào)

大伙房水庫輸水工程

TBM2標(biāo)TBM施工情況匯報(bào)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(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，也是國家和水利部南水北調(diào)中、西線項(xiàng)目的試驗(yàn)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(jìn)機(jī)為主鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方法，中間設(shè)輔助施工支洞。中鐵隧道集團(tuán)

大伙房輸水工程TBM2標(biāo)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(jìn)行TBM掘進(jìn)施工，其中第一掘進(jìn)段為長度為5859米，第二掘進(jìn)段長度為7300米，第三掘進(jìn)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(biāo)段工程中標(biāo)造價(jià)4.08億元，具有防寒要求高、施工難點(diǎn)多、工期緊等特點(diǎn)。

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(hù)作為后期支護(hù)，并設(shè)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(hù)，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(hù)，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(biāo)段TBM施工情況介紹1、總體施工方案本標(biāo)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(shè)備進(jìn)出通道，14#、13#支洞為TBM中間輔助施工支洞，當(dāng)TBM推進(jìn)至14#、3#支洞步進(jìn)洞后，材料供應(yīng)、出碴及風(fēng)、水、電供應(yīng)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(biāo)段TBM主洞施工采用一臺wirth生產(chǎn)的Φ8.0m敞開式硬巖掘進(jìn)機(jī)獨(dú)頭掘進(jìn)施工，連續(xù)皮帶機(jī)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(yùn)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(yùn)輸方案。中鐵隧道集團(tuán)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(jìn)洞、出發(fā)洞和后配套安裝間的鉆爆施工后，即進(jìn)行TBM設(shè)備組裝、調(diào)試，TBM從出發(fā)洞開始掘進(jìn)，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(jìn)任務(wù)，14#、13#支洞及與其相連的主洞鉆爆段在TBM掘進(jìn)期間完成。3、TBM施工情況

本標(biāo)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(biāo)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(jìn)洞及始發(fā)洞的施工，TBM招標(biāo)、采購、監(jiān)造、TBM拼裝試掘進(jìn)，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(zhǔn)備，為TBM掘進(jìn)施工做好各種準(zhǔn)備工作，其中TBM設(shè)備于2006年10月2日進(jìn)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(jìn)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(jìn)施工，達(dá)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(jìn)、TBM設(shè)備檢修、主支洞皮帶機(jī)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(jìn)施工；第三階段從2006年4月12日至今，正在進(jìn)行第二階段的掘進(jìn)施工，TBM第二段已經(jīng)掘進(jìn)約3100米，施工較為正常。本標(biāo)段從2004年12月16日開始試掘進(jìn)，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(jìn)至今，共計(jì)完成主洞TBM開挖9088米，期間掘進(jìn)時間為18.4個月，除去試掘進(jìn)時間一個月，正常情況平均月進(jìn)度指標(biāo)為522米，其中在2006年6月取得了月進(jìn)尺750米的好成績。三、TBM施工技術(shù)及施工經(jīng)驗(yàn)

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(diǎn)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(diǎn)⑴施工作業(yè)同步性掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行時，各輔助設(shè)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(shè)施運(yùn)行失靈，都將影響全系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，迫使整個系統(tǒng)全部停工。⑵快速性TBM用其強(qiáng)有力的刀盤沖擊切割系統(tǒng)進(jìn)行破巖，大大提高了掘進(jìn)進(jìn)度，速度快時每小時掘進(jìn)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(diǎn)，掘進(jìn)機(jī)施工受諸多因素影響。掘進(jìn)任務(wù)是在正常情況下集中在較短時間內(nèi)完成的。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)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(jī)的需要。⑷連續(xù)性掘進(jìn)機(jī)施工各工序，如破巖、出碴、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)、支護(hù)等都是連續(xù)不斷運(yùn)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(yùn)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(jìn)行初期支護(hù)以穩(wěn)定圍巖，減少了坍方的機(jī)率，其次開挖對圍巖擾動小。中鐵隧道集團(tuán)2、施工工藝原理掘進(jìn)機(jī)的核心部分是掘進(jìn)系統(tǒng)，掌子面巖石開鑿都是借助于刀盤上的滾動刀具。強(qiáng)大的推力加在滾動的刀具上，當(dāng)外力超過巖石強(qiáng)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(jìn)機(jī)施工是利用刀盤上的刀具在強(qiáng)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(jìn)機(jī)與配套的支護(hù)設(shè)備，通風(fēng)、除塵設(shè)備，出碴設(shè)備等聯(lián)合作業(yè)，完成隧道掘進(jìn)，出碴，初期支護(hù)，軌道，風(fēng)，水，電延伸。一個作業(yè)循環(huán)完畢換步調(diào)向進(jìn)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(hù)工作量，合理安排各作業(yè)工序，能保證快速、安全地掘進(jìn)。3、TBM施工工藝

掘進(jìn)機(jī)是集隧道開挖、支護(hù)、裝碴為一體的大型施工機(jī)械，掘進(jìn)的同時完成出碴、初期支護(hù)、風(fēng)水電延伸等根據(jù)其性能分四個部分：開挖系統(tǒng)、支護(hù)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(jī)的兩個X型支撐撐緊巖壁，使主機(jī)位置固定，在主機(jī)推進(jìn)、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(jī)上運(yùn)出。一個推進(jìn)油缸行程為1.8m。②換步刀盤護(hù)盾縮回，刀盤下面的下護(hù)盾和主機(jī)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(dǎo)向系統(tǒng)將TBM方向調(diào)整到設(shè)計(jì)位置。⑵支護(hù)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(yùn)至連接橋下，用材料吊機(jī)將它吊到升降平臺并升到頂層，再用頂層吊機(jī)和鋼拱架轉(zhuǎn)運(yùn)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(yù)組裝和安裝。②錨桿安裝：錨桿鉆孔由護(hù)盾后配備的兩臺錨桿鉆機(jī)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(dāng)?shù)刭|(zhì)較好時，噴砼支護(hù)可以在刀盤后面60m的地方施作。噴砼作業(yè)為機(jī)械手噴砼。它可以前后移動10m，環(huán)向300°范圍進(jìn)行砼噴射作業(yè)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)較差時，由人工在刀盤后緊跟噴砼及時封閉，并用機(jī)械手噴砼進(jìn)行二次加固。中鐵隧道集團(tuán)⑶出碴系統(tǒng)在掘進(jìn)的同時，掌子面巖碴經(jīng)鏟斗卸入內(nèi)K內(nèi)的1#皮帶機(jī)，由皮帶機(jī)卸至主機(jī)后面的皮帶橋輸送機(jī)（2#），再由皮帶機(jī)輸送機(jī)運(yùn)石碴到后配套拖車上的3#主洞皮帶機(jī)。再由3#皮帶機(jī)上將石碴轉(zhuǎn)運(yùn)到4＃支洞皮帶機(jī)上，再由洞外皮帶機(jī)的分流裝置將石碴卸至出碴車上，由汽車運(yùn)至棄碴場。⑷附屬作業(yè)①軌道延伸TBM主運(yùn)輸軌線每25米延伸一次，后配套運(yùn)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(jìn)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(jìn)400m延伸一次主供電電纜。④施工通風(fēng)TBM安裝有一套完善的通風(fēng)系統(tǒng)，通過一個風(fēng)管箱與隧道通風(fēng)系統(tǒng)相接，風(fēng)管箱貯存風(fēng)管100m，每掘進(jìn)100m換一次風(fēng)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(jī)抽到設(shè)備后面，排到洞外。⑥照明：TBM施工照明，由其機(jī)上自帶的照明設(shè)施解決。4、設(shè)備備簡介介及掘掘進(jìn)參參數(shù)⑴設(shè)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(jìn)進(jìn)機(jī)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(jìn)機(jī)機(jī)。TBM集機(jī)、、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(hù)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(jìn)進(jìn)機(jī)可可分為為主機(jī)機(jī)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(jī)機(jī)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(jī)機(jī)、超超前鉆鉆機(jī)、、材料料轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)吊機(jī)機(jī)、鋼鋼拱架架安裝裝器、、清碴碴系統(tǒng)統(tǒng)、激激光導(dǎo)導(dǎo)向系系統(tǒng)等等輔助助設(shè)備備。后后配套套上主主要為為噴漿漿機(jī)械械手、、輸送送泵、、空壓壓機(jī)、、除塵塵風(fēng)機(jī)機(jī)、新新風(fēng)機(jī)機(jī)、配配電柜柜、變變頻柜柜、變變壓器器、發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)、皮皮帶機(jī)機(jī)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(jī)裝裝機(jī)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(jìn)進(jìn)指標(biāo)標(biāo)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(jìn)進(jìn)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(jìn)進(jìn)速度度可達(dá)達(dá)平均均3m/h。中鐵隧隧道集集團(tuán)TB803E掘進(jìn)機(jī)機(jī)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(shè)置置擴(kuò)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(kuò)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(jìn)行行，刀刀盤上上下左左右各各有一一塊護(hù)護(hù)盾提提供支支撐和和保護(hù)護(hù)。皮帶機(jī)機(jī)出碴碴系統(tǒng)統(tǒng)分為為掘進(jìn)進(jìn)機(jī)、、正洞洞、支支洞三三部分分。掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)部分分有主主機(jī)、、后配配套兩兩條皮皮帶，，主機(jī)機(jī)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(jī)為為4臺200kW變頻電電機(jī)驅(qū)驅(qū)動，，支洞洞皮帶帶機(jī)為為2臺315kW變頻電電機(jī)驅(qū)驅(qū)動，，正洞洞皮帶帶儲存存機(jī)構(gòu)構(gòu)一次次儲存存600m皮帶，，可掘掘進(jìn)300m。⑵掘進(jìn)進(jìn)參數(shù)數(shù)本本標(biāo)段段的TBM設(shè)備掘掘進(jìn)參參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)表表如下下：TBM掘進(jìn)參參數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)序號項(xiàng)目參數(shù)1設(shè)備完好率90%2設(shè)備利用率45%3轉(zhuǎn)速rpm5.44推進(jìn)壓力bar80～1905電流(A)160ˉ2006每循環(huán)時間(min)60ˉ2407推進(jìn)速度15～45%5、TBM施工經(jīng)經(jīng)驗(yàn)總總結(jié)中隧股股份已已經(jīng)成成功運(yùn)運(yùn)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(xiàng)項(xiàng)目，，通過過以上上兩個個項(xiàng)目目以及及正在在進(jìn)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(yàn)驗(yàn)，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(shè)備因其其自身的的特點(diǎn)在在掘進(jìn)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(jìn)進(jìn)施工中中風(fēng)險(xiǎn)較較大，因因此，為為保證TBM施工正常常進(jìn)行，，滿足施施工進(jìn)度度要求，，減少施施工風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)，我公公司對于于本標(biāo)段段設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)施工工中的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。⑵提高機(jī)機(jī)械設(shè)備備的完好好率、利利用率，，保證施施工進(jìn)度度采用TBM施工若無無法保證證設(shè)備的的完好率率和機(jī)時時利用率率，將很很難保證證設(shè)備的的掘進(jìn)時時間，從從而施工工進(jìn)度也也無法保保證。在在掘進(jìn)施施工我公公司狠抓抓設(shè)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(xùn)等等信息庫庫，提高高機(jī)械管管理水平平，保證證機(jī)時利利用率。。中鐵隧道道集團(tuán)⑶采取合合理的支支護(hù)措施施，快速速通過不不良地質(zhì)質(zhì)段在掘進(jìn)施施工中作作好支護(hù)護(hù)材料的的儲備，，當(dāng)掘進(jìn)進(jìn)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(hù)護(hù)型式并并及時施施作，使使初期支支護(hù)有效效地發(fā)揮揮作用，，減少停停機(jī)支護(hù)護(hù)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(yù)報(bào)，，為施工工支護(hù)提提供指導(dǎo)導(dǎo)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(jìn)施工工提供強(qiáng)強(qiáng)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(shè)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(yùn)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(xiàng)目目，在施施工中積積累了不不少經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，但大大伙房水水庫輸水水工程項(xiàng)項(xiàng)目因其其自身的的特點(diǎn)，，在后續(xù)續(xù)施工中中還有一一下難點(diǎn)點(diǎn)需要解解決：⑴獨(dú)頭掘掘進(jìn)距離離較長，，施工通通風(fēng)難以以解決，，材料運(yùn)運(yùn)輸難度度較大。。⑵軟弱圍圍巖地質(zhì)質(zhì)條件下下的掘進(jìn)進(jìn)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(shè)設(shè)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(shè)備備偏移現(xiàn)現(xiàn)象，掘掘進(jìn)方向向難以控控制。⑶TBM設(shè)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(jī)難難度較大大，同時時，在洞洞內(nèi)大件件運(yùn)輸難難度也較較大。中鐵隧道道集團(tuán)⑷工期緊緊張，要要求持續(xù)續(xù)高產(chǎn)時時間長本標(biāo)段全全隧TBM平均進(jìn)尺尺561m/月，最高高進(jìn)尺800m/月，純掘掘進(jìn)時間間持續(xù)36個月，施施工指標(biāo)標(biāo)高、要要求持續(xù)續(xù)高產(chǎn)時時間長，，對設(shè)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