锦屏二级水电站大直径深埋长引水隧洞施工方案及机械配套

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,中铁十八局集团有限公司,China Railway 18th Bureau (Group) Co., Ltd.,国家电力公司华东勘测设计研究院,二滩水电开发有限责任公司,*,大家好,1,中铁,XX,局集团有限公司,China Railway 18th Bureau (Group) Co., Ltd.,报告人,XXXXX,中铁,XXX,局集团总工程师,锦屏二级水电站大直径深埋长引水隧洞,施工方案及机械配套,中铁十八局集团有限公司,China Railway 18th Bureau (Group) Co., Ltd.,可选择方案,钻爆法方案,TBM,方案,全断面,TBM,方案,混合法方案,方案对比,方案,优点,缺点,钻爆法,经济上合理,风险可控,有利于结构耐久性,前期准备工作少,单纯掘进掘进指标相对不高,断面对于使用功能适应性差,TBM,全断面,断面适应性高，一次成型,单断面施工速度快,施工环境好，利于环保,投入大,占用场地大,制造运输周期长,应付不良地质风险高,中小直径,可利用现有设备，迅速组织上场,单断面施工速度较快，有利于迅速贯通。,应付不良地质风险高,二次扩挖存在风险,占用场地大,选择方案核心问题,复杂的地质条件，尤其是地下水对施工的影响,解决手段,进行超前处理,准确预测预报,提前进入处理,基于,洞群中首条隧洞的贯通,问题核心,所以，,2,条辅助洞与,4,条引水洞组成洞群中，第一条隧洞贯通意义重大。,无论是超前预报，还是超前处理，都能起到决定性作用。,提前确保首条隧道贯通,作为导洞，保证辅助洞超前,第一部分,钻爆法方案,一、钻爆法方案综述,钻爆法方案核心问题,钻爆法方案优势,钻爆法方案总体思路,钻爆法方案核心问题,保障安全、快速施工,1,、施工区段划分,2,、地下水处理,3,、复杂多变地质问题处理,4,、长大隧道施工通风问题,5,、施工机械配套,6,、施工组织及项目管理,7,、快速施工其他保证措施,中铁十八局集团有限公司,China Railway 18th Bureau (Group) Co., Ltd.,钻爆法方案优势,采用钻爆法经济上是合理,有利用钻爆法充分展现其优势（快捷、灵活、适用性强）通过支洞设置超前、有效解决地下水处理难题。,成本低,特种设备投入少，要明显优于,TBM,法,钻爆法方案优势,采用钻爆法风险是可控,勘察设计单位作了大量前期地质工作，重点查明了工程地质与水文地质，初步掌握了地下水情况、渗透性、断层、分段涌水量、全隧道涌水量等，为方案决策，风险规避提供了基础。施工阶段超前地质预报工作将进一步查明地质，对症下药。,施工阶段超前处理措施，将进一步防止突水、坍塌，确保隧道施工安全。,全面监控与量测，信息化施工，将为设计施工提供更科学依据。,防灾预案进一步确保人身安全不良地质地段处置成熟可借鉴施工经验较多。,钻爆法方案优势,钻爆法技术更有利于结构设计与耐久性,不同地段、不同地层、不同水压应该采用不同衬砌结构型式，钻爆法要比,TBM,法更灵活。,防水与使用密切相关，钻爆法衬砌施工接缝少，更有利于防水，其防水耐久性要优于,TBM,法。,钻爆法方案优势,采取钻爆法施工工期可以保证,施工占用场地小，可以立即组织施工，工期短，没有长时间前期准备。,四条引水洞与两条辅助洞组成联合作业体系，相互协调，相互支援。,钻爆法方案总体思路,将,4,条引水洞与,2,条辅助洞作为一个施工体系整体部署。,充分利用辅助洞超前作用，通过有针对性横通道设置，超前对地下水进行处理。,充分利用,4,条引水洞相互协作，灵活机动安排施工程序。,C,B,A,D,辅助洞,引水洞,二、地下水处理,施工组织管理,预测预报,应对策略,地下水处理,施工组织管理,地下水处理,超前预报,超前洞室预报作用,超前钻孔,TSP,地质预报系统,红外线探水,超前洞室预报作用,辅助洞超前预报作用,超前引水洞预报作用,超前钻孔,钻孔方案：,利用横通道或扩大断面中长钻孔,利用钻孔台车开挖时加长钻孔,不同长度钻孔组合,预报内容：,预测工作面前方地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小、断层围岩变化情况以及超前注浆效果。,超前钻孔布置,超前钻孔按深度分为中长探孔和台车加长钻孔两种类型 。见下表,探孔类型,探孔深度,孔径,(mm),探孔位置,钻孔设备,预报方法,中长探孔,50m-80m,90,横通道,或扩大断面,管棚钻机,MK-5,液压钻机,50m,不取芯,80m,取芯,75,台车加长钻孔,15m-30m,76,掌子面,台车钻孔,不取芯,不取芯钻探,利用钻机冲击力、推力及扭力变化，配合回水颜色及岩屑观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方地质状况。,优点是施作时间较短、费用相对较低，若隧洞前方有地下水层，可以通过不取芯钻孔探测并排水。,缺点是,常会因坍孔而无法量得正确水压及水量资料。,在施作期间开挖面通常需配合停工。,钻进过程中，容易受操作人员人为影响，因此变数较大，造成判读岩体比较困难。,因无法得到完整岩芯，在地质解释方面，常存有其不确定因素。,取芯钻探,利用钻芯钻机取出完整岩芯供地质判别，取芯钻探可得到直接地质资料，从而做出较正确地质判别。,岩芯取出后，可经由实验室施作该岩块物理、化学试验进而得其相关力学参数。,钻探完成后孔洞也可以当成排水孔，对于穿越含高压地下水层岩体而言，可利用此先行降低水压。,但取芯钻探施作期间开挖面通常需配合暂停，且施作时间比不取芯钻用工进要长，费用也较高。,在施工中，利用横通道或者扩大断面做为取芯钻孔工作面，以减少超前探孔对正常施工掘进干扰，钻孔长度可以调整到,200m,甚至更远。,中长探孔,预计前方洞段地质条件较差时，需实施大于,30m,超前探孔。,采用两种中长地质预报探孔，,50m,长不取芯钻孔,80m,长取岩芯钻孔,50m,长探孔采用管棚钻机钻孔，先用,120,钻头开孔，然后换用小钻头施钻。,80m,长探孔采用,MK-5,型全液压钻机钻孔，取芯直径,75mm,，施钻过程时，由地质预报组工程师详细记录钻速、水质水量变化情况，并对岩芯进行统一编号记录，统一收集，并经地质工程师鉴别，综合判断预报前方水文、地质情况。,水平地质钻机用工时较长，施工中考虑利用横通道或者扩大断面处布置，以减少对施工进度影响。,超前钻孔,开挖时加长钻孔,15-25m,超前探孔法,采用超前钻探方式进行调查，可以取得最直接依据。施工现场最易实施是采用沿掌子面布置,3,7,个超前深孔，预测前方断层破碎带及地下水情况，特别是可能有突水地段，采用这种方法是比较行之有效。,TSP,地质预报系统,地质雷达超前预报,作为,TSP203,超前地质预报补充，在高水压地段对,TSP203,预报异常点，比如确定异常体规模、性质、危害性有困难时，采用地质雷达作为补充手段。,采用,SIR-10,探地雷达系统进行短期辅助探测。,红外探水,TSP203,预报系统虽然对岩层变化、不良地质变化、断层带等能做出较准确探测，但对于地下水活动、尤其是掌子面上探测溶洞，准确率却不太高。,目前，对地下水探测，应用较广是红外探水技术。,红外探水有如下特点：,一是测量速度快，基本不占用生产时间；,二是资料分析快，测量完毕，即可得出初步结论，室内整理及编写报告也可在,2,小时内完成；,三是对前方有水无水准确率较高，特别在石灰岩洞段，预报准确率能高达,80%,，但对水量、水压及危害程度无法预测。,超前地质预报组合模式,超前地质预报方法汇总,隧道施工期超前预报方法,序号,预报方法,工作原理概述,探测距离,主要特点,探测占用时间,1,TSP203,地震法,利用地震波入射与反射原理及数据成像技术，直接反映掌子面前方与周围地质界面位置,50m300m,1,、预报效果好；,2,、使用范围广；,3,、施工干扰小。,一次用时约,2,小时,2,红外探水,探测红外场强变化来预测掌子面前方是否有含水体存在。,25m30m,1,、主要进行有水无水预报；,2,、准确率高；,3,、测量速度快。,一次用时约,2,小时,3,地质雷达,探测地下介质广谱（,1MHz1GHz,）电磁技术。地质雷达用一个天线发射高频电磁波，另一个天线接受地下介质界面反射波，通过对反射波分析，从而推断地质情况。,10m25m,1,、一般布置,3,个水平剖面；一个垂直剖面；,2,、对洞穴、富水区有独到之处；,3,、需要专业人才进行判识；,4,、对施工干扰较大。,一次探测占用时间约,5,小时,4,超前水平地质钻孔,1,、超长钻孔；,2,、对岩芯进行编录；,3,、通过钻速、推力、扭矩、返水颜色、钻孔出水并地球物理综合测评配合下进行。,30m100m,1,、效果准确度好，判识率高；,2,、占用时间长。,一次超前水平钻约占用,820,个小时,5,加长钻孔法,1,、利用钻孔、支护机械进行；,2,、通过钻速、推力、扭矩、返水颜色、钻孔出水并在地质素描配合下进行。,15m30m,1,、不增加设备；,2,、占用工时少；,3,、对施工干扰小。,单孔用时约,12,小时。,6,跨孔,CT,法,采用声波探测技术，通过加长钻孔中或跨孔声波测试结果进行隧洞掌子面前方地质条件超前预报,15m20m,1,、测量速度快；,2,、预报准确。,一次测量需占用,2,小时,地下水处理策略,地下水处理原则,一、综合预报，先探后掘,二、完善基准，大堵小排,三、全程跟踪，突出重点,四、预案在先，规避风险,五、试验先行，快速决策,六、安全第一，确保进度,掌子面超前钻孔预注浆封堵工艺,周边注浆,突涌水一般处理方案,突涌水一般处理方案,开挖分流导坑处理突涌水,开挖分流导坑处理突涌水,掌子面超前钻孔预注浆封堵,掌子面超前钻孔预注浆是在裂隙含水层中通过适当钻孔设计和布置进行注浆，形成足够体积水泥结石和岩石组成结构体，有效地隔离地下水，从而保证隧洞开挖顺利进行。,堵排水标准及注浆中止标准界定,初步拟定当超前钻孔单孔出水量,0.5L/s,或多孔平均出水量,0.4L/s,时进行注浆封堵，反之直接排出洞外；当进浆量小于,50L/min,时，可停止注浆。,掌子面预注浆封堵溶蚀裂隙型管道,注浆程序为开孔孔口管安装钻孔退杆下射浆管,(,管口伸入溶蚀裂隙型管道,),连接灌浆管路灌浆闭浆封孔拔管。,超前导洞及临时导洞侧面预注浆封堵,1,超前导洞及临时导洞侧面预注浆封堵,2,迂回通过突水点施工程序,1,迂回通过突水点施工程序,2,突涌水,(,泥,),处理预案及措施,超前预注浆处理地下水是建立在超前地质预报基础上。,隧洞工程地质复杂多样，单靠目前技术手段和方法，并不能对施工期所有地质情况做到百分之百预报。,特别是对施工影响最大地下水危害性，尚没有一种完全可靠准确预测手段。,对超前探测未探知，或已探知、但未能完全封堵突水、突泥等地质灾害性给予足够重视。,本工程地质地下水具有高水头、大流量、强交替、突发性特点，准备好遭遇突发性涌水突泥施工预案。,地下水风险规避,适当增加探孔数量,设置孔口止水阀,加强注浆,补充灌浆,安全措施,突泥涌水安全措施,针对隧洞可能发生突泥涌水，在做好预防和处理措施同时，还要制定相应安全防范措施，确保一旦发生突泥涌水时，人员和设备安全。,掘进施工时，随时保证人员快速撤离通道畅通。利用平行隧道有利条件，保证掌子面,最近横通道之间道路通畅。一旦出现意外情况，施工人员可以在最短时间内，迅速通过最近横通道撤离到另一条隧道。,对于预测到可能发生高压涌水部位，在接近掌子面附近开挖避人洞，使施工人员在意外发生时，能够迅速躲避高压水头。,储备充足抢险物资。,三、其他不良地质条件处理,断层破碎带,岩爆,有害气体,断层破碎带,提前预报,管棚穿越,注浆固结,改变开挖方法,B,洞穿越断层破碎带，可以先通过超前,A,洞增加横通道，进入正常围岩地段继续施工，断层带在后面。在不影响前方掘进前提下认真处理，防止在断层破碎带耽搁时间过多，影响直线工期。,实行微震爆破,加强施工支护,实施监控量测,及时衬砌,断层破碎带施工技术措施,超前地质预报、预测；超前探水,采用,TSP203,地质预报系统，超前钻探，地质雷达等超前地质预报、预测。,超前预支护施工技术,超前预注浆施工技术,开挖方法,初期支护,衬 砌,监控量测,采用管棚钻机施做中长管棚、超前小导管。,采用管棚钻机钻孔，进行帷幕注浆。注浆采用双液注浆。,台阶法开挖、临时仰拱、微震控制爆破施工或人工配合机械直接开挖。,初期支护采用径向系统锚杆、超前锚杆，钢支撑配合喷射混凝土（或钢纤维混凝土）形成整体，必要时临时喷混凝土封闭掌子面。,及时衬砌，二次衬砌根据预测位移情况，衬砌净空应预留变形后线路调整量，较基本内轮廓加高、加宽设计，变形缝采用柔性结构。,水平位移、拱顶下沉、围岩收敛等,信息化动态设计施工管理,施工中采用主要支护措施,超前长、中长管棚,超前自进式注浆锚杆,型钢或格栅拱架,超前注浆小导管,喷射混凝土,挂网喷射混凝土,中长管棚,中长管棚工艺,长钢管注浆方式,此方式，是开挖前在掌子面前方沿隧道外周配置长钢管，形成拱形结构。,为使钢管和围岩间形成一体，应在其间充填水泥浆；,压注水泥浆和其他压注材料。,钻孔台车钻孔,中长管棚技术指标,标准断面如下：,钢管直径：,设置范围：（）,设置角度：（）,纵断方向钻孔长度：（）,纵断方向注浆长度：（）,搭接长度：,超前残余长度：（）,设置间距：（）,适用于地质条件较差地段和隧道进出口地段。洞口段采用,108mm,钢管，长,40m,，长管棚施工见图。,超前长管棚,深度风化槽长管棚,长度,:3040m,管棚钻机钻孔,支护,喷混凝土,锚杆,锚杆采用锚杆台车及凿岩机钻孔，拱部砂浆锚杆采用双管排气注浆法，侧墙采用单管注浆法；中空注浆锚杆采用高压注浆泵注浆。,锚杆设计由注浆饱满度、抗拔力两指标控制，特别强调是设置垫板十分必要，有助于充分发挥,“,锚,”,作用。,支护,锚杆、钢架联合支护,支护,超前锚杆支护,岩爆,岩爆发生情况概述,岩爆发生规律,地应力,岩爆预测,岩爆段施工处理措施,施工预报,喷射高压水,调整开挖爆破方案,应力释放,岩爆区段安全措施,有害气体,深埋长隧洞在施工过程中会遇到有害气体、有害气体物质及放射性物质，对施工带来危害。,勘察设计单位在长探洞内进行了,40,个月有害气体监测，结果表明，施工过程中产生有害气体主要有,CO,、,NO,2,、,H,2,S,和粉尘等。其中,CO,、,NO,2,和粉尘来自掘进作业，,H,2,S,来自臭大理岩。,施工中将重点放在有害气体监测上，并通过制定合理通风方案进行控制。,四、施工通风方案,考虑两洞相互平行且同时施工，在两洞之间可以设置多条横向通道。,施工通风采用互为平导巷道式通风方式。,五、施工机械配套,施工作业线,开挖与运输机械作业线。,支护机械化作业线。,衬砌机械化作业线。,风水电配套设施。,钻孔注浆设备,开挖与运输机械作业线,钻孔注浆设备,项目,设备,数量,钻,孔,设,备,阿特拉斯,353E,三臂液压凿岩台车,每工作面,1,台,科勒姆,KR 80412,管棚钻机,每工作面,1,台,西安分院,MK5,型坑道钻机,每工作面,2,台，备用,1,台,注,浆,泵,西安探矿机械厂,ZJB-30A,水泥砂浆,镇江煤矿专用设备厂,YZB-200/130,每工作面,1,台，单、双液,日本,HFV-2D,每工作面,1,台，单、双液,其,他,钻灌一体机,现场研制改造,进度指标分析,分项,工序名称,类围岩,III,类围岩,类围岩,V,类围岩,正常情况下,测 量,30,30,30,30,钻 孔,180,160,120,120,装药放炮,60,60,60,60,清理危石,30,30,50,50,临时支护,30,40,120,120,通风排烟,60,60,60,60,出 碴,240,240,180,180,循环时间,630,620,620,620,循环进尺,4,4,3,3,日进尺,9.1,9.3,7.0,7.0,月进尺,273,279,210,210,其它影响因素平均到每循环,地质超前预测预报,70,70,50,50,地下水处理,60,60,40,40,突水突泥处理,55,55,35,35,综合考虑,循环时间,815,805,745,745,日进尺,7.07,7.16,6.80,6.80,月进尺,212,215,204,204,突涌水,(,泥,),处理对工期影响分析,地质超前预报对施工影响分析,地下水超前预处理对工期影响分析,突水突泥处理对工期影响分析,施工中不确定因素估计和方案优化,不确定因素估计和方案优化,在实际施工中，由于复杂地质条件、施工干扰等诸多不确定因素影响，工期评估和测算可能会很不准确。在分析地下水处理对工期影响过程中，主要应当考虑如下因素：,不确定因素估计和方案优化,多变地质条件，可能会产生如下结果：,对涌水点数量、分布测算不准确；,突水、突泥次数和采取措施较难评估；,地下水超前预注浆量和时间很不确定；,高水头、大流量、强交替、突发性地下水特点带来处理难度。,互为平导、互为探洞：,可以减小滞后洞预报工程量，同时加快超前洞施工循环，减少地质预报对总工期影响。,适当增加横通道数量，可以减小突水突泥处理对掘进干扰。,通过方案优化，能够减小地下水处理对工期影响：,50m,、,80m,长超前钻孔可以在横通道内，减小对掘进掌子面施工干扰；,利用横通道进行取芯探孔，探孔深度可以由,80m,增加到,200m,以上，这样可以减少挪机等其它辅助时间。,第二部分,TBM,方案,全断面岩石掘进机主机主要包括刀盘、推进系统、驱动系统、支撑系统、液压和控制系统、导向系统等部分。在地质良好条件下，当洞径为,3.5m,8.0m,，对中硬岩层,国际先进掘进机开挖速度可达到月平均,1000m,以上；单机单头掘进隧洞长度可达,14.5km,；作业率（作业率为设备掘进时间与整个隧洞工程开挖时间比值）超过,50%,。,目前掘进机使用情况,我单位采用掘进机施工工程实例,工程名称,工程情况,掘进机型号,掘进距离,平均进尺,最高月进尺,西康线秦岭隧道,隧道最大埋深,1600,米，隧道通过岩石为混合片麻岩和混合花岗岩，地质灾害严重。其中主要地质灾害有：断层、涌水、高地应力岩爆、高地热、高辐射、特硬岩等多种地质灾害。隧道全长,18046,米，岩石为花岗岩和混合片麻岩，岩石单轴抗压强度最高达,350MPa,。,德国,WIRTH8.8,米全断面敞开式掘进机,5600,米,350,米,/,月,509,米,/,月,西南线桃花铺隧道,隧道地层为泥盆系云母石英片岩夹少量大理岩，岩石抗压强度,2750MPa,隧道全长,7234,米，其中掘进机掘进,6400,米。,德国,WIRTH8.8,米全断面敞开式掘进机,6432,米,320,米,/,月,558.2,米,/,月,TBM,施工方案,方案,1,：,采用,13,米掘进机一次掘进成形，钻爆法和,TBM,相向施工。,1,、在,TBM,掘进开始隧洞出洞口位置，提前开挖,TBM,出发洞、组装洞室。,2,、,TBM,在组装洞室内组装，组装完毕开始掘进。,3,、钻爆法在具备施工条件情况下即开始掘进施工，根据施工工期综合考虑，在掘进机开挖到拆卸洞室时完成钻爆法段扩挖和衬砌施工。,方案,1,TBM,施工方案,方案,2,：,采用,8.8,米掘进机施工，等掘进机施工贯通后进行隧洞扩挖施工。,在,TBM,掘进开始隧洞出洞口位置提前施工出发洞和组装洞室。,TBM,在洞内组装，组装完毕开始掘进施工。,钻爆法施工开挖到拆卸洞室，并完成拆卸洞室施工后，逐步由内向外开始扩挖施工。并在,TBM,到达拆卸洞室前完成扩挖施工，能够保证拆卸顺利进行。,TBM,施工贯通后，在,TBM,拆卸同时在隧洞中部开始扩挖施工。,方案,2,TBM,施工方案,方案,3,：,采用,6.5,米掘进机施工，等掘进机施工贯通后进行隧洞扩挖施工。,在,TBM,掘进开始隧洞出洞口位置提前施工出发洞和始发洞室。,TBM,在洞外组装，组装完毕开始掘进施工。,钻爆法施工开挖到拆卸洞室，并完成拆卸洞室施工后，逐步由内向外开始扩挖施工。并在,TBM,到达拆卸洞室前完成扩挖施工，能够保证拆卸顺利进行。,TBM,施工贯通后，在,TBM,拆卸同时在隧洞中部开始扩挖施工。,方案,3,方案比选,方案,1,优点：,洞室一次成形，总体施工难度减小。,隧道成洞质量好，超欠挖少。,二次衬砌施工减少，减少资源浪费。,方案,1,缺点：,掘进机单机制造成本大，一次投入资金很大。,大直径掘进机使用经验少，施工风险较大。,施工场地要求高，配套设备成本大 。,方案比选,方案,2,优点：,此类型掘进机使用经验多，国内已经有使用实例。,掘进机和配套设备为现有设备，不需要重复购置，只需要对现有机械进行整修即可投入使用。,扩挖施工可以利用已经施工辅助洞室施工导洞进行，多工作面作业。,方案,2,缺点：,还需要对施工过隧洞进行二次扩挖，一定程度上加大设备和资金投入。,扩挖施工地段全部需要二次衬砌施工。,洞内施工工作面多，施工干扰大。,方案比选,方案,3,优点：,此类型掘进机使用经验多，国内已经有使用实例。,扩挖施工可以利用已经施工辅助洞室进行，多工作面作业。,方案,3,缺点：,还需要对施工过隧洞进行二次扩挖，一定程度上加大设备和资金投入。,扩挖施工地段需要二次衬砌施工，加大资金投入。,洞内施工工作面多，施工干扰大。,方案比选（工期比较）,钻爆法施工段工期,TBM,施工段工期,扩挖段和二次衬砌段工期,总工期,方案,1,隧洞掘进时间为,30,个月。拆卸洞室施工需,2,个月时间，扩挖和二次衬砌时间为,15,个月时间。,掘进机每月施工平均完成,300,米，工期为,44.2,个月。掘进机组装和拆卸以及掘进机运输要,6,个月时间,洞内衬砌施工为,5,个月时间 。,总体工期为,55.2,个月时间。,方案,2,隧洞掘进时间为,22.8,个月，拆卸洞室施工,2,个月，扩挖和二次衬砌时间为,12,个月。,TBM,掘进每月,400,米，完成需要,29,个月。掘进机组装、拆卸、和运输时间,4,个月。,TBM,掘进段扩挖施工和二次衬砌施工时间为,20,个月。,总体工期,53,个月。,方案,3,4,公里隧洞掘进时间为,18.2,个月，拆卸洞室施工,2,个月，扩挖和二次衬砌时间为,12,个月，,TBM,掘进每月完成,750,米，完成掘进需要,16.8,个月，掘进机组装、拆卸、运输为,4,个月时间。,TBM,掘进段扩挖施工和二次衬砌施工施工时间为,30,个月。,总工期为,50.8,个月,三种掘进机平均月进尺（预计）,钻爆法施工各类围岩施工进度,掘进机,混凝土设备,石渣运输设备,通风设备,供水设备,衬砌设备,配电设备,钻爆法扩挖设备,方案,1,13,米全断面敞开式掘进机,HZS50A,型混凝土自动计量拌合站 供应混凝土,大功率低污染内燃机车牵引矿车出渣、洞外设翻车机卸渣并用自卸车二次倒运,采用变频风机,3,台串联供风，洞内利用大直径软风管和掘进机连接,采用高压水池供水,局部衬砌采用小模板衬砌，并和不进行衬砌地段过渡,洞外专设变电站提供掘进机需要电源、场地其他设备用电另设变压器,无,方案,2,8.8,米全断面敞开式掘进机,HZS50A,型混凝土自动计量拌合站 供应混凝土,大功率低污染内燃机车牵引矿车出渣、洞外设翻车机卸渣并用自卸车二次倒运,采用变频风机,3,台串联供风，洞内利用大直径软风管和掘进机连接,高压水池供水,采用针梁式台车进行衬砌,洞外专设变电站提供掘进机需要电源、场地其他设备用电另设变压器,液压凿岩台车、履带式挖装机、混凝土喷射三联机,方案,3,6.5,米全断面敞开式掘进机,HZS50A,型混凝土自动计量拌合站 供应混凝土,低污染内燃机车牵引矿车出渣、洞外设翻车机卸渣并用自卸车二次倒运,采用变频风机,3,台串联供风，洞内利用软风管和掘进机连接,高压水池供水,采用针梁式台车进行衬砌,洞外专设变电站提供掘进机需要电源、场地其他设备用电另设变压器,液压凿岩台车、履带式挖装机、混凝土喷射三联机,推荐采用方案,根据,3,个方案工期和资金使用情况比较，推荐采用方案,2,进行本工程施工。,掘进机选型,在不同地质条件下，选择适合工程条件掘进机将是决定工程成功关键。,根据本工程地质条件，推荐选用敞开式硬岩掘进机。掘进机装配通风除尘设备、锚杆钻机和钢拱架安装设备、供电设备以及混凝土输送、喷射系统等辅助作业设备。在主机掘进时，可以同时进行装卸石渣、喷锚支护、铺设仰拱和轨道等多项工序立体作业。,掘进机组装方案,首先在辅助交通洞室施工同时，在引水隧洞出洞口平整场地，硬化主机组装场地并进行,TBM,组装用吊机组装。同时进行掘进机施工用设备、厂房（包括配电设备、出渣设备、底部混凝土预制块生产厂）安装和建设。,在交通洞施工完成后，组织掘进机运输，运输单位要具备大型设备运输资质并承担过类似运输任务，将设备安全运送到组装场地。,如果组装场地不具备可以将掘进机主机部分在洞内组装，后配套在洞外装配。此时需要在施工组装洞室并在洞室内安装组装设备。,掘进机洞外组装场地布置示意,掘进机洞内组装,施工方法,开挖方法,掘进机自隧洞出洞口开始向进洞口方向掘进，此时掘进机是上坡掘进，方便施工排水和石渣运输。,在隧洞进口处利用钻爆法施工相向施工，并在地质条件良好地段施工,TBM,拆卸洞室。,运输方法,采用有轨运输方式运输石渣。牵引机车采用大功率低污染内燃机车，矿车采用大容量矿车。,在洞外场地设翻车机倾卸石渣。利用装载机装渣到自卸车运输到弃渣地点。,施工方法,超前地质预报,采用区域性隧洞工程物探方法，进行大尺度工程物探。,TSP203,系统长距离预测；地质雷达短距离预测；红外探水仪前方探水。,通风,在掘进机开挖洞时外设,3,台轴流式风机串联向洞内送风，洞内通风管采用高强度大直径软风管，并和掘进机上二级接力风机连接向掌子面供风。同时利用掘进机安装除尘风机自掌子面向外抽风，加快施工区域空气流动，保持施工区域空气良好。,施工方法,排水,隧洞处于富水地段，施工中可能有集中涌水和大量渗透水，首先在掘进机掘进到此位置之前，利用超前地质预测预报结果及涌水量、与引水隧洞相对位置，通过辅助洞分别采用超前注浆、周边注浆、帷幕注浆封堵。同时在掘进机上安排足够能力排水设备及时将涌水和渗透水排出。并加强,TBM,设备防水措施。,初期支护,利用掘进机配备锚杆钻机和钢拱架安装机构及时根据围岩状况施作锚杆或安装钢拱架。并及时进行锚喷支护，如需要，可进行超前喷射混凝土支护。,我单位采用掘进机在各类围岩施工中进度分析,工程名称,掘进机型号,掘进长度（米）,各类围岩平均进尺（,m/,月）,最高月进尺（,m,）,级围岩,级围岩,级围岩,级围岩,西康线秦岭隧道,德国,WIRTH8.8,米掘进机,6400,280,380,320,240,509,西南线桃花铺隧道,德国,WIRTH8.8,米掘进机,6432,320,400,300,220,558,采用掘进机施工主要技术难点和拟采取对策,序号,技术难点,处理对策,1,地下水处理,根据地质超前预报成果，在掘进机施工到位前超前注浆封堵；隧洞开挖后，针对渗漏水情况，进行后注浆，封堵渗漏水，使初期支护渗漏水量达到规范要求。同时在掘进机上配备足够能力排水设备及时将渗透水排出。,2,岩溶地段施工,TBM,在岩溶地段掘进时，采用超前探测方法确定岩溶地点、大小，在掘进机通过该地段时控制掘进机状态和掘进方向，防止,TBM,出现低头、偏移现象。对,TBM,底部和支撑位置小型岩溶及时填充，保证,TBM,可靠支撑。,3,岩爆地段施工,根据以往经验，在掘进机施工中岩爆发生在距离掌子面,5060,米区域，岩爆点在圆形断面拱腰处。采用掘进机自身配备锚杆钻机在该区域钻应力释放孔，并及时喷洒水和网喷混凝土。,4,超长距离通风和运输,掘进机施工超过,5,公里后，采用串联,23,台风机加大风压供风。每,4,公里设置会车道岔，使车辆顺畅通行。加强车辆调度合理安排车辆进出。,通过交通洞开挖施工导洞，减少通风和运输距离。,5,断层破碎带施工,充分发挥掘进机支护设备功能，加强地质预报。,严格控制掘进机施工方向，避免造成超欠挖造成后续施工困难。,6,大直径掘进机施工,对施工人员进行岗前培训，使工程人员了解掘进机工作方法和原理，并熟练应用掘进机和其他施工设备。,采用掘进机施工针对涌水施工对策,对一般裂隙水，采用周边注浆堵水。,对大规模孔隙水、断层、富水破碎带，采用帷幕注浆堵水。,采用掘进机施工针对涌水施工对策,突、涌水处理对策,以堵为主，堵排结合,对预计较大涌水，在掘进机施工前方提前通过辅助洞室进入,TBM,掘进洞室进行注浆处理预计涌水位置，掘进机掘进通过。,采用掘进机施工针对岩爆施工对策,岩爆发生部位,岩爆多发生在掘进机刀盘后,3050,米范围内，发生在右图区域。,处理方法,采用掘进机配备锚杆钻机在该区域施作应力释放孔，并喷洒水减弱岩体脆性，降低岩爆剧烈程度。,施作锚杆后网喷混凝土。,及时清理松动岩石，增加设备和人员防护。,采用掘进机施工针对断层破碎带施工对策,施工对策,依据地质超前预报结果并结合施工中掘进机掘进参数变化等情况，对前方可能出现不良地质做出及时、准确判断，利用,TBM,上超前钻机施作迈式锚杆或超前管棚，并注浆固结围岩，避免塌方发生或防止塌方范围扩大。,围岩支护：如果发生塌方，尽量降低撑靴对围岩压力，并采取锚、喷、网、安装钢支撑联合支护方式。,出现较大塌方时，首先喷射混凝土封闭坍塌面，待塌腔稳定后用钢板封闭塌腔，确保主机安全，并在钢板与围岩衔接处喷,10cm,厚混凝土，防止混凝土漏至刀盘凝固刀体；压注混凝土回填塌腔，待混凝土初凝后继续掘进，同时进行支护。,采用掘进机施工针对断层破碎带施工对策,岩石破碎地带,TBM,方向控制,采用低支撑比压水平支撑，及时根据推进力变化调整水平支撑撑紧力。,及时调整推进速度、刀盘转数，控制掘进出渣量从而减少对周边岩石和掌子面岩石扰动。,利用推进主梁上垂直油缸和刀盘顶支撑、侧支撑下部、下支撑同时作用可以调整掘进机垂直方向。,掘进机施工工序时间表,每行程（,1.8,米）掘进,掘进机换步,锚杆支护,安装钢拱架,锚喷支护,安装仰拱预制块,安装钢轨,卸渣,30,分钟,10,分钟,24,分钟,35,分钟,28,分钟,25,分钟,35,分钟,30,分钟,掘进机效率分析,掘进机在围岩类别为,、,级时掘进效率发挥最好，在岩石过硬如秦岭隧道中遇到,级围岩施工进度每月只有约,200m,，在地质条件较差地段如,级围岩由于支护量加大，施工进度更为缓慢。,施工建议,合理选择适合本工程掘进机,确定适合本工程总体施工方案,加强对地质灾害预防及处理,选择精良施工队伍进行施工,第三部分,类似工程,我公司主要类似工程业绩（一）,序号,项目名称,隧道名称,隧道全长,（,m,）,我公司,施工长度（,m,）,工程造价,（万元）,工期,备注,一、铁路工程,1,西康铁路,秦岭隧道,218456,28942,75000,1995.1-2000.7,2,西安南京铁路,东秦岭隧道正洞,12268,6134,48778,2000.2-2004.5,3,西安南京铁路,东秦岭隧道平导,12270,6129,48778,2000.2-2004.5,4,渝怀铁路,彭水隧道,9028,9028,19892,2001.3-2005.6,5,西安南京铁路,桃花铺一号隧道,7234,7234,28626,2000.2-2004.4,6,朔黄铁路,寺铺尖隧道,6407,3255,6512,1996.8-1999.10,7,内昆铁路,朱嘎隧道正洞,5194,2597,7120,1998.10-2001.9,8,内昆铁路,朱嘎隧道平导,4312,2462,7120,1998.10-2001.9,9,水柏铁路,白龙山隧道,4845,2285,8650,1997.11-2001.3,10,达万铁路,分水隧道,4747,4747,8513,1998.3-2000.9,11,广大铁路,红岩坡隧道,4302,4302,5162,1992.8-1998.4,12,候月铁路,II,线,桃坪二号隧道,4219,4219,15630,1994.3-1996.11,我公司主要类似工程业绩（二）,序号,项目名称,隧道名称,隧道全长（,m,）,我公司,施工长度（,m,）,工程造价,（万元）,工期,备注,13,株六复线,新茨冲隧道,3680,3680,7152,1998.6-2000.7,14,株六复线,新三家寨隧道,2147,2147,3875,1998.10-2000.3,二、公路工程,15,包北公路陕西段,终南山隧道,18020,4636,16320,2002.3-2003.12,16,京福国道,FA1,标,美菰岭隧道,11147,5450,22675,2001.12-2004.2,双线,17,大运高速公路,雁门关隧道,10395,5175,24113,2002.9-2003.8,双线,18,广渝高速公路,华蓥山隧道,9390,2232,7521,1999.9-2000.12,双线,19,渝合高速公路,尖山子隧道,8100,2025,8918,1999.6-2002.6,双线,20,福宁高速公路,赤岭隧道,6745,6745,27944,2000.8-2002.3,双线,21,渝黔高速公路,真武山二号隧道,5195,5195,9292,1997.12-2000.12,双线,22,罗长高速公路,红山隧道,3880,3880,10210,2000.5-2002.5,双线,23,铜黄一级公路,蒿庄梁隧道,3625,3625,33560,1998.3-2001.5,双线,24,渝黔高速公路,分水隧道,3411,3411,8696,2002.6-2002.11,双线,我公司主要类似工程业绩（三）,序号,项目名称,隧道名称,隧道全长,（,m,）,我公司,施工长度（,m,）,工程造价,（万元）,工期,备注,25,甘肃谗兰高速公路,新庄岭隧道,2877,2877,7025,1999.9-2001.7,双线,26,陕西,108,国道,土地岭隧道,2440,2440,4320,1997.5-1999.8,27,大保高速公路,山王庙隧道,2217,2217,8230,1999.5-2001.10,双线,28,大连市东北路,椒金山隧道,2145,2145,7998,1995.8-1996.11,双线,29,重庆黄花园大桥,石黄隧道,2041,1036,5730,1997.11-1999.12,双线,30,云南玉元公路,扬武隧道,2047,2047,9092,1997.6-2000.6,双线,31,渝长高速公路,华山隧道,1721,1721,6527,1997.9-2000.4,双线,32,陕西国道项目,J,标,秦岭二号隧道,12200,6100,23275,2002.10-2006.3,双线,33,陕西国道项目,K,标,秦岭三号隧道,11220,5610,16815,2002.11-2006.1,双线,三、水利水电项目,34,引硫济金工程,冷龙岭隧道,8866,6820,8200,1996.6-2002.6,35,清江水布垭水利枢纽,水布垭导流隧洞,2262,1000,12301,2001.2-2002.10,36,太平驿水电站,太平驿引水隧洞,10800,5486,9474,1991.4-1994.8,渝怀铁路彭水隧道,洞长,9028m,施工方法,全隧道按进口工区、出口工区、斜井工区组织施工。,II,、,III,级围岩采用全断面法开挖，,IV,、,V,级围岩采用正台阶法施工，微震控制爆破技术，瓦斯工区煤系地层采用瓦斯隧道爆破技术。软弱围岩地段采用管棚双液预注浆加固地层，短台阶法施工。钻孔台车钻眼，锚喷网联合支护，有轨运输与无轨运输相结合方式出碴；衬砌采取自动计量拌和集中供料，无轨砼罐车运输、输送泵以及大模板整体式衬砌台车衬砌。反坡排水采用多级泵站排水。,总工期,2001.3-2005.6,平均月进尺,单口平均月掘进,260,米。,最大月进尺,单口最高月掘进,358 m,。,主要地质问题及处理措施,彭水隧道穿过剥蚀、溶蚀中低山区，地质构造复杂，穿越褶皱、断层，岩溶、煤层、瓦斯等不良地质，集长隧、大跨、暗河、岩溶、断层、向斜、突水、突泥、瓦斯、岩爆、顺层滑坡等于一身，施工难度极大 。,施工图片,312,挖掘装载机作业,梭矿出碴,隧道突水,隧道突泥,清江水布垭导流洞工程,下半断面开挖,无轨出碴,衬砌,技术实力,技术类别,本集团成熟隧道综合施工技术,钻爆法,快速施工,1,、重型有轨机械化施工技术,5,、大跨度隧道开挖技术,2,、特硬岩隧道光面爆破技术,6,、电脑台车导引技术,3,、长药卷工艺,7,、连续高效装碴系统,4,、水封爆破施工工艺,掘进机施工,1,、,TBM,法综合施工技术,2,、悬臂掘进机施工技术,不良地质,1,、,TSP203,预测预报技术,6,、断层破碎带综合施工技术,2,、短、中、长期施工阶段地质综合预测预报技术,7,、喀斯特地质条件下各类溶洞综合施工技术,3,、秦岭特长隧道岩爆预测与防治技术,8,、瓦斯综合防治技术,4,、隧道高地温预测与防治技术,9,、向斜地层隧道施工技术,5,、隧道突、涌水预测与预报技术,10,、黄土质、粉细砂、膨胀岩等特殊地质隧道施工技术,支护,1,、全封闭帷幕注浆施工技术,5,、超混杂纤维、钢纤维喷射混凝土工艺,2,、周遍注浆工艺,6,、预应力锚杆、可缩钢架、洞内锚索施工工艺,3,、湿式喷射混凝土施工工艺,7,、挤压、大变形隧道支护技术,4,、中、长管棚施工技术,辅助作业,1,、特长隧道施工通风技术,4,、特长隧道反坡排水技术,2,、特长隧道同轴电缆、洞内无线列调技术,5,、高原隧道独头,7km,通风增氧技术,3,、变频恒压供水技术,谢 谢！,Thank you!,中铁十八局集团有限公司,China Railway 18th Bureau (Group) Co., Ltd.,123,