大伙房水库输水隧洞工程施工方法应用探析

第１０期（总第４０１期）　［文章编号］１００９—２８４６（２０１５）１０—００６０—０３　吉　林水利　２０１５年１Ｏ月　大伙房水库输水隧洞工程施工方法应用探析　胡精美　（辽宁润中供水有限责任公司，辽宁　沈阳　１１００００）　［摘要】针对大伙房水库输水隧洞工程施工所采用的ＴＢＭ法技术，探寻该施工方法在隧洞施工中的选型适用性　分析、支洞布设参数、单机掘进深度参数设定等方面应遵循的原则．同时针对性地提出采取ＴＢＭ法施工的组　织管理对策，研究可为同类型水库输水隧洞工程的施工与管理提供决策依据。　［关键词］大伙房水库；输水隧洞工程；ＴＢＭ法施工；应用探析　［中图分类号］ＴＶ　６７２￣．１　［文献标识码］Ｂ　大伙房水库输水隧洞工程采用ＴＢＭ法掘进技　术开展施工．该施工方法采用全断面隧洞掘进机　岩塌落等因素的威胁，地质条件十分复杂｝１　大伙　】房水库输水工程特长隧洞采取ＴＢＭ法施工技术．　械，完成掘进、出渣以及衬砌等联合工序的连续掘　隧洞断面主要采取马蹄形与圆形．在工程ＩＩＩ—ｖ　类围岩普遍采用模筑３０ｅｍ厚混凝土．同时喷锚支　护喷涂ｌ２—１６ｅｍ混凝土衬砌．每隔１６ｍ布设环向　进施工，是融合了现代计算机控制、激光定位导　向、电子传感测量、超前地质勘探以及远程通讯工　程等多种高自动化功能的隧洞施工技术．具备施　工数据采集、管理、姿态调控以及数据实时传输等　信息化施工特征，同时较传统钻爆法具有快速、高　效、安全、低成本以及环保等优点。因此，ＴＢＭ法被　广泛应用于交通、铁路、水利以及电力等隧洞的掘　施工缝并设止水。ＴＢＭ法施工技术具有经济合理、　安全可靠且施工迅速等优点，通过优化ＴＢＭ选型、　选定合理的施工参数．从而实现在实际工程实践　中有效避免该区域特殊地质条件可能引发的施工　风险　进施工中　笔者通过探析ＴＢＭ法在大伙房水库输　水隧洞工程施工中应用的若干技术要点．以期为　类似工程的施工与管理提供有益借鉴　２　ＴＢＭ法在输水隧洞施工中的选型适用性　分析　由于ＴＢＭ法施工具有的连续掘进、机械型号　１工程概况　大伙房水库输水隧洞工程旨在解决辽宁省中　部以及南部区域水资源短缺的问题．该工程横跨　辽宁省本溪与抚顺两市．输水隧洞一期工程为长　选型固定且施工受区域地质条件约束较大等特　征．ＴＢＭ法施工常设计采用开敞式ＴＢＭ与护盾式　ＴＢＭ两种施工机型．且施工选型依赖于前期的地　质勘探资料来确定ＴＢＭ设备配置与具体施工方　法．因此．施工区域地质外因与机械设备内因的配　８５．３２ｋｍ．洞径８．０３ｍ的特长水工隧洞．该隧洞将凤　鸣与西江水电站尾水输送至大伙房水库．设计引　水流量７０ｍ３／ｓ．担负着向辽宁省南部以及中部地区　７城镇输运生活与生产用水的重任　输水二期工程　隧洞段全长２９．１ｋｍ．洞径６ｍ。设计流量６０ｍ３／ｓ。担　置选型条件优劣将直接影响到ＴＢＭ法施工的造价　成本甚至施工安全。鉴此．有必要针对ＴＢＭ法在　大伙房水库输水隧洞施工的护盾式、开敞式等多　种选型进行探讨．具体选型应综合考量如下条件　确定。　２．１破碎、软弱岩层中的选型适用性　大伙房水库输水工程特长隧洞在实施涉及破　负着由大伙房水库往目标城市输水的任务　该隧　洞施工须穿越数十条岩石断裂带以及多个地质单　元与向斜构造，隧洞掘进时遭受透水、渗流以及围　碎、软弱地层当中的掘进施工，因开挖面岩石粘合　［收稿日期］２０１５—０８—２１　［作者简介］胡精美（１９８３一），女，锡伯族，辽宁沈阳人，本科，助理工程师，研究方向：水利水电工程。　０　—６０—　吉林水利　大伙房水库输水隧洞工程施工方法应用探析　胡精美　２０１５年ｌＯ月　性较差．易造成围岩破碎等问题。开敞式ＴＢＭ设　备在掘进此类地层过程中须花费较长时间进行围　开敞式ＴＢＭ设备则更适用于该工程的掘进施工。　岩支护．同时软弱围岩也未能给撑靴提供足够的　反支撑力．因此不适于此类地层的掘进施ＳＥｎ。与　开敞式ＴＢＭ设备不同．双护盾式ＴＢＭ设备可依托　安装的管片支撑机械完成掘进开挖，适用于破碎、　３　ＴＢＭ法施工参数探析　３．１　ＴＢＭ法施工支洞布设参数设定　采用ＴＢＭ法施工大伙房水库特长输水隧洞工　程，为最大限度满足施工通风、设备检修、出渣运　软弱岩层中的施工．且该选型下的施工作业人员　处于管片与盾壳的的封闭保护空间中．作业环境　更加安全。　输以及电压稳定等基本施工条件参数．宜依据如　下措施设置施工支洞：①尽量缩短作业面通风距　２．２中、硬岩层中的选型适用性　大伙房水库输水特长隧洞的开挖涉及中、硬　岩层中的掘进施工。该类岩层围岩自稳性强。岩体　完整度高　作为配置了支撑靴的双护盾式ＴＢＭ设　备，虽具备在中、硬岩层中掘进的能力，但其须依　靠掘进参数与岩渣特征方可进行配筋率管片的安　置。且该选型设备辅助工序复杂、管片安置耗时　长，施工掘进中随意性很大，因此不适合中、硬岩　层的掘进施工［３］。鉴此．开敞式ＴＢＭ设备所具有的　盾壳短且可使得掘进面尽早暴露的掘进特点便显　现优势　开敞式ＴＢＭ设备可简化对暴露岩面的支　护．同时坚固的围岩也可为该类选型设备提供足　够的反支撑力，从而推动刀盘顺利掘进。　２－３涌水岩层中的选型适用性　在大伙房水库输水隧洞施工地质勘探显明具　有大规模涌水．且涌水量不大于０．５ｍ３／ｍｉｎ的岩层　施工时．可采取少量钻孔并在刀盘前方进行全封　闭式预灌浆处理　此时．开敞式ＴＢＭ设备可通过　加长主梁与顶、侧护盾，同时配置２台凿岩钻机进　行预灌浆．即可正常掘进施工　。然而，双护盾式　ＴＢＭ设备因其盾壳与钻孔距离较长、钻孔角度大，　造成掘进机械内部无法布设钻孔设施且钻孔成本　较高，从而无法实现全封闭预灌浆处理。无法适用　于涌水段的掘进开挖施工。　２．４环境与占地影响选型适用性　双护盾式ＴＢＭ设备采取预制混凝土衬砌管　片．相较于开敞式ＴＢＭ设备普遍须占有大量的堆　料场、预制厂房、蒸养设备与料源开采地。据测算，　单台双护盾式ＴＢＭ设备每个施工标段需预制混凝　土管片１３．２ｘ１０４ｍ　．单独布设混凝土衬砌管片预制　厂与存放处需占地１．１ｘｌｏ４ｍｚ．在对施工周边地表　建筑物产生潜在威胁的同时．将加剧区域土壤侵　蚀、水土流失以及地下水人渗圈。因此，综合大伙房　水库输水工程特长隧洞施工的地质与环境条件．　离，保证通风效果，降低风量损失。且可将通风支　洞保留为永久支洞以满足后期隧洞输水对补气的　需求。②支洞设置应便于对ＴＢＭ设备的检修与保　养，保证单机掘进深度的基本要求，同时可为钻爆　法施工提供作业面，以弥补ＴＢＭ法施工因地质、设　备条件制约所带来的风险同。③支洞应以缩短出渣　输运带的运输距离降低设备造价．缩短供电距离　降低电压损失为重要考量对象．从而在降低工程　造价的同时为掘进施工提供可靠的电力保障　３．２　ＴＢＭ单机掘进深度参数设定　针对大伙房水库输水工程深埋隧洞的掘进施　工．须在确定ＴＢＭ法施工洞轴线长度之后．采取综　合经济技术指标论证对比．设定ＴＢＭ设备单机的　掘进深度参数。从而确定ＴＢＭ设备所需台数ｍ。　ＴＢＭ设备单机掘进深度可由下式计算：　单机掘进深度＝设计运转时间．净掘进速率／安　全系数　（１）　净掘进速率＝Ｉｂ・Ｋｄ・Ｋｓ・转速・６０／１０００（ｍ／ｈ）　（２）　其中．净掘进速率为额定功率下ＴＢＭ所有刀　盘掘进１ｈ的进尺：Ｉｂ表示每转基本掘进量（ｍｍ／　ｒ）；Ｋｄ表示岩体节理类型与间距修正系数；Ｋｓ表　示刀盘直径修正系数。　由式１与式２可知．影响大伙房水库输水工　程隧洞ＴＢＭ法施工单机掘进深度的制约因素包括　岩石强度指标、岩体裂隙密度、围岩特征、ＴＢＭ推　力强弱、刀盘尺寸与形状以及相应的转矩与转速　等指标。据此，大伙房水库输水隧洞工程ＴＢＭ法　实际施工中的单机掘进深度按２０ｋｍ控制为宜．相　关主轴承的设计与配件供应亦按此要求　４　ＴＢＭ法施工组织管理对策　在大伙房水库输水工程隧洞ＴＢＭ法施工过程　一６１—　吉林水利　大伙房水库输水隧洞工程施工方法应用探析　胡精美　２０１５年１０月　中．施工组织管理水平将直接影响施工掘进的质　量、进度、造价以及安全，ＴＢＭ法施工宜遵循如下　施工组织管理措施　４．１信息反馈管理措施　应现场搜集地质情况、围岩类型等多种施工　大伙房水库输水隧洞工程采取ＴＢＭ法掘进施　工。实现了隧洞全线高精度贯通的目标。表明采用　５　结语　进度影响信息．据此及时调整掘进参数。另外，　ＴＢＭ法施工现场工程师应对设备制定周、月工作　计划以及配件购买计划．保障备件供给．同时开发　适用于ＴＢＭ备件储存与管理信息库．构建常用易　ＴＢＭ法施工可满足特长隧洞掘进过程中遇到的隧　洞涌水、围岩支护稳定要求，拥有较强的中、硬岩　体施工适用性。同时掘进采取锚喷支护、模筑混凝　土衬砌结构等措施既科学合理，又符合工程实际。　损备件合理库存量预警制度　大伙房水库输水隧洞工程的顺利实施为类似工程　４．２设备维护管理措施　的实施积累了宝贵经验．为相关施工规范的修改　在ｒＩ’ＢＭ法施工过程中．应强化针对ＴＢＭ主机　与编制提供了实践依据。口　设备以及关键配套部件的检修、保养力度，严格控　参考文献：　制掘进作业每日工作量在１８ｈ之内．实行每日４～　【１】颜秉仁．浅谈ＴＢＭ法在大伙房水库输水工程中的应用【Ｊ】．吉林水　６ｈ的强制性保养制度　同时设立ＴＢＭ工地检测　利，２００９，（２）：３６—３７．　【２］王跃峰，王立选，邵月顺．深埋特长隧洞ＴＢＭ施工初探［Ｊ１．水利技　室，结合光谱、铁谱分析，对相关系统、部件的动态　术监督，２００５，（４）：４２—４５．　运行状态进行监控与诊断．从而确保ＴＢＭ施工机　【３】孙千．开敞式全断面硬岩掘进机ｆｒＢＭ）在长大隧洞施工中的应用　械的良好工作状态　［１１．Ａｃ＃，ｌ规划与设计，２０１５，（６）：１．　４．３技术应用管理措施　【４］唐庆海，曲连辉．喷射混凝土在配合ＴＢＭ法施工支护中的配制与　为充分发挥ＴＢＭ法施工快速掘进的优势．现　应用【Ｊ】．吉林水利，２００９，（２）：２８—３１．　场技术人员应选定合理的连续皮带机出渣形式．　【５］李文富，伊长友，狄鑫卓．大伙房水库水库输水工程ＴＢＭ施工管理　方法叨．华北水利水电学院学报，２０１１，３２（４）：６１—６４．　单台　Ｉ’ＢＭ掘进机出渣强度宜设置在９００ｔ／ｈ以上．　［６】蔡文华，刘长喜．引洮总干ｇ９－－＃￣洞ＴＢＭ设备施工应用及技术　最长距离宜设置在１０ｋｍ以上『８１。同时，掘进施工　探讨【Ｊ】．水利规划与设计，２０１２，（２）：６１—６４．　中宜采取变频电动机来驱动达１９英寸的大直径　【７】贺红效．ＴＢＭ４￣隧洞施工质量控制的关键技术［Ｊ］．水利技术监督，　刀盘，从而提升工程施工的质量与进度。　２００８，（１）：１０—１１＋１９．　【８１张军伟，梅志荣，高菊茹，唐与，章元爱．大伙房水库输水工程特　长隧洞ＴＢＭ选型及施工关键技术研究［Ｊ】．现代隧道技术，　２０１０，４７（５）：１－１０．　（上接第５１页）　个相当敏感的问题．因此．水资源管理部门一定要　省人均占有量８２０ｍ３的１２％．约为全国人均占有　结合地方实际，做好规划和配置，使有限的水资源　量的４．３％：亩均水资源量２４３．５ｍ３。为辽宁省亩均　发挥更大的效益，从而推动地方经济的发展。口　占有量的３７％．仅为全国亩均占有量的１２．４％。水　参考文献：　资源的短缺直接影响了当地经济的发展　［１］辽宁省朝阳市水资源管理处，辽宁省朝阳市水文局．《朝阳市水　４．２供水设备陈旧、漏失现象严重　资源》［Ｇ］，沈阳：辽宁大学出版社，２００８．　［２］ＪＺ宁省朝阳市水务局．朝阳市水资源公报［Ｒ］．２０１１．　城区大多市政水源配套设施陈旧．输水管线　［３］辽宁省水文水资源勘测局．《朝阳调水工程水资源论证报告》，　老化，跑、冒、滴、漏现象严重。　２００５．　双塔区作为一个行政中心．用水问题会是一　一６２一