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XX局集团有限公司ChinaRailway18thBureau(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ChinaRailway18thBureau(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 选择方案的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条引水洞组成的洞群中，第一条隧洞的贯通意义重大。无论是超前预报，还是超前处理，都能起到决定性的作用。提前确保首条隧道的贯通作为导洞，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的核心问题钻爆法方案的优势钻爆法方案的总体思路 钻爆法方案的核心问题——保障安全、快速施工1、施工区段的划分2、地下水的处理3、复杂多变地质问题的处理4、长大隧道的施工通风问题5、施工的机械配套6、施工组织及项目管理7、快速施工的其他保证措施中铁十八局集团有限公司ChinaRailway18thBureau(Group)Co.,Ltd. 钻爆法方案的优势采用钻爆法经济上是合理的有利用钻爆法充分展现其优势（快捷、灵活、适用性强）通过支洞的设置超前、有效解决地下水的处理难题。成本低特种设备投入少，要明显优于TBM法 钻爆法方案的优势采用钻爆法风险是可控的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。施工阶段的超前地质预报工作将进一步查明地质，对症下药。施工阶段的超前处理措施，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的依据。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的施工经验较多。 钻爆法方案的优势钻爆法技术更有利于结构设计与耐久性不同的地段、不同的地层、不同的水压应该采用不同的衬砌结构型式，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，其防水的耐久性要优于TBM法。 钻爆法方案的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，没有长时间的前期准备。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。 钻爆法方案的总体思路将4条引水洞与2条辅助洞作为一个施工体系整体部署。充分利用辅助洞的超前作用，通过有针对性的横通道的设置，超前对地下水进行处理。充分利用4条引水洞的相互协作，灵活机动的安排施工程序。CBAD辅助洞引水洞 二、地下水的处理施工组织管理预测预报应对策略 地下水的处理——施工组织管理 地下水的处理——超前预报超前洞室的预报作用超前钻孔TSP地质预报系统红外线探水 超前洞室的预报作用辅助洞的超前预报作用超前引水洞的预报作用 超前钻孔钻孔方案：利用横通道或扩大断面的中长钻孔利用钻孔台车开挖时的加长钻孔不同长度的钻孔组合预报内容：预测工作面前方的地质构造和岩性、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。 超前钻孔的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-80m90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φ75台车加长钻孔15m-30m76掌子面台车钻孔不取芯 不取芯钻探利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化，配合回水颜色及岩屑的观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方的地质状况。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的水压及水量资料。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的地质资料，从而做出较正确的地质判别。岩芯取出后，可经由实验室施作该岩块的物理、化学试验进而得其相关力学参数。钻探完成后的孔洞也可以当成排水孔，对于穿越含高压地下水层的岩体而言，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的工作面，以减少超前探孔对正常施工掘进的干扰，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的超前探孔。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长的探孔采用管棚钻机钻孔，先用φ120钻头开孔，然后换用小钻头施钻。80m长的探孔采用MK-5型全液压钻机钻孔，取芯直径φ75mm，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，以减少对施工进度的影响。 超前钻孔——开挖时的加长钻孔15-25m 超前探孔法采用超前钻探的方式进行调查，可以取得最直接依据。施工现场最易实施的是采用沿掌子面布置3～7个超前的深孔，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的。 TSP地质预报系统 地质雷达超前预报作为TSP203超前地质预报的补充，在高水压地段对TSP203预报的异常点，比如确定异常体的规模、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的探测，但对于地下水的活动、尤其是掌子面上探测溶洞，准确率却不太高。目前，对地下水的探测，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的准确率较高，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。 超前地质预报的组合模式 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1TSP203地震法利用地震波的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50m~300m1、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的变化来预测掌子面前方是否有含水体存在的。25m~30m1、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的广谱（1MHz~1GHz）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的反射波，通过对反射波的分析，从而推断地质情况。10m~25m1、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的配合下进行。30m~100m1、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8~20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的配合下进行。15m~30m1、不增加设备；2、占用工时少；3、对施工干扰小。单孔用时约1~2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的超前预报15m~20m1、测量速度快；2、预报准确。一次测量需占用2小时 地下水的处理策略 地下水处理的原则一、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的钻孔设计和布置进行注浆，形成足够体积的水泥结石和岩石组成结构体，有效地隔离地下水，从而保证隧洞开挖的顺利进行。堵排水标准及注浆中止标准的界定——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的。隧洞工程地质复杂多样，单靠目前的技术手段和方法，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的地下水的危害性，尚没有一种完全可靠准确的预测手段。对超前探测未探知，或已探知、但未能完全封堵的突水、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、突发性的特点，准备好遭遇突发性涌水突泥的施工预案。 地下水风险的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 突泥涌水的安全措施针对隧洞可能发生的突泥涌水，在做好预防和处理的措施的同时，还要制定相应的安全防范措施，确保一旦发生突泥涌水时，人员和设备的安全。掘进施工时，随时保证人员快速撤离通道的畅通。利用平行隧道的有利条件，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，迅速通过最近的横通道撤离到另一条隧道。对于预测到可能发生高压涌水的部位，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。储备充足的抢险物资。 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。在不影响前方掘进的前提下认真处理，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 施工中采用的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１０～１５ｍ的钢管，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：１１４３ｍｍ设置范围：１２０（５０～１８０）设置角度：５（４～３０）纵断方向钻孔长度：１２．５ｍ（４～４０ｍ）纵断方向注浆长度：１２５ｍ（４～４０）搭接长度：３．５ｍ超前残余长度：３．５ｍ（１．０～７．５ｍ）设置间距：４５０ｍｍ（２００～１０００ｍｍ） 适用于地质条件较差的地段和隧道进出口地段。洞口段采用Φ108mm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:30~40m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，特别强调的是设置垫板十分必要，有助于充分发挥“锚”的作用。 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个月的有害气体监测，结果表明，施工过程中产生的有害气体主要有CO、NO2、H2S和粉尘等。其中CO、NO2和粉尘来自掘进作业，H2S来自臭大理岩。施工中将重点放在有害气体监测上，并通过制定合理的通风方案进行控制。 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的巷道式通风方式。 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KR80412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Ⅱ类围岩III类围岩Ⅳ类围岩V类围岩正常情况下测量30303030钻孔180160120120装药放炮60606060清理危石30305050临时支护3040120120通风排烟60606060出碴240240180180循环时间630620620620循环进尺4433日进尺9.19.37.07.0月进尺273279210210其它影响因素平均到每循环地质超前预测预报70705050地下水处理60604040突水突泥处理55553535综合考虑循环时间815805745745日进尺7.077.166.806.80月进尺212215204204 突涌水(泥)处理对工期的影响分析地质超前预报对施工的影响分析地下水超前预处理对工期的影响分析突水突泥处理对工期的影响分析施工中不确定因素的估计和方案优化 不确定因素的估计和方案优化在实际的施工中，由于复杂的地质条件、施工干扰等诸多不确定因素的影响，工期的评估和测算可能会很不准确。在分析地下水处理对工期的影响过程中，主要应当考虑如下因素： 不确定因素的估计和方案优化多变的地质条件，可能会产生如下结果：对涌水点数量、分布测算不准确；突水、突泥的次数和采取的措施较难评估；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、突发性的地下水特点带来处理难度。互为平导、互为探洞：可以减小滞后洞的预报工程量，同时加快超前洞的施工循环，减少地质预报对总工期的影响。适当增加横通道数量，可以减小突水突泥处理对掘进的干扰。通过方案优化，能够减小地下水处理对工期影响：50m、80m长的超前钻孔可以在横通道内，减小对掘进掌子面的施工干扰；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。在地质良好的条件下，当洞径为Φ3.5m—Φ8.0m，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的比值）超过50%。目前掘进机的使用情况 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，隧道通过的岩石为混合片麻岩和混合花岗岩，地质灾害严重。其中主要的地质灾害有：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WIRTHφ8.8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27~50MPa,隧道全长7234米，其中掘进机掘进6400米。德国WIRTHφ8.8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φ13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的出发洞、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的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的扩挖和衬砌施工。 方案1 TBM施工方案方案2：采用φ8.8米掘进机施工，等掘进机施工贯通后进行隧洞的扩挖施工。在TBM掘进开始的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，并完成拆卸洞室的施工后，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，能够保证拆卸的顺利进行。TBM施工贯通后，在TBM拆卸的同时在隧洞的中部开始扩挖施工。 方案2 TBM施工方案方案3：采用φ6.5米掘进机施工，等掘进机施工贯通后进行隧洞的扩挖施工。在TBM掘进开始的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，并完成拆卸洞室的施工后，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，能够保证拆卸的顺利进行。TBM施工贯通后，在TBM拆卸的同时在隧洞的中部开始扩挖施工。 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，国内已经有使用的实例。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的辅助洞室施工导洞进行，多工作面作业。方案2缺点：还需要对施工过的隧洞进行二次扩挖，一定程度上加大设备和资金的投入。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，国内已经有使用的实例。扩挖施工可以利用已经施工的辅助洞室进行，多工作面作业。方案3缺点：还需要对施工过的隧洞进行二次扩挖，一定程度上加大设备和资金的投入。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。拆卸洞室的施工需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。掘进机的组装和拆卸以及掘进机的运输要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34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1Φ13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2Φ8.8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3Φ6.5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个方案的工期和资金使用情况的比较，推荐采用方案2进行本工程的施工。 掘进机的选型在不同地质条件下，选择适合工程条件的掘进机将是决定工程成功的关键。根据本工程的地质条件，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的立体作业。 掘进机组装方案首先在辅助交通洞室施工同时，在引水隧洞的出洞口平整场地，硬化主机的组装场地并进行TBM组装用吊机的组装。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）的安装和建设。在交通洞施工完成后，组织掘进机的运输，运输单位要具备大型设备运输的资质并承担过类似的运输任务，将设备安全的运送到组装场地。如果组装场地不具备可以将掘进机的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的运输。在隧洞进口处利用钻爆法施工相向施工，并在地质条件良好的地段施工TBM的拆卸洞室。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。在洞外的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，并和掘进机上的二级接力风机连接向掌子面供风。同时利用掘进机安装的除尘风机自掌子面向外抽风，加快施工区域的空气流动，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的渗透水，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的排水设备及时将涌水和渗透水排出。并加强TBM设备的防水措施。初期支护利用掘进机配备的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的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）Ⅱ级围岩Ⅱ级围岩Ⅱ级围岩Ⅱ级围岩西康线秦岭隧道德国WIRTH8.8米掘进机6400280380320240509西南线桃花铺隧道德国WIRTH8.8米掘进机6432320400300220558 采用掘进机施工的主要技术难点和拟采取的对策序号技术难点处理对策1地下水的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的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，采用超前探测的方法确定岩溶地点、大小，在掘进机通过该地段时控制掘进机的状态和掘进方向，防止TBM出现低头、偏移现象。对TBM底部和支撑位置的小型岩溶及时填充，保证TBM的可靠支撑。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50—60米的区域，岩爆点在圆形断面的拱腰处。采用掘进机自身配备的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超长距离的通风和运输掘进机施工超过5公里后，采用串联2~3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的支护设备功能，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的工作方法和原理，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的施工对策对一般的裂隙水，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的施工对策突、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的涌水位置，掘进机掘进通过。 采用掘进机施工针对岩爆的施工对策岩爆发生部位岩爆多发生在掘进机刀盘后30~50米范围内，发生在右图的区域。处理方法采用掘进机配备的锚杆钻机在该区域施作应力释放孔，并喷洒水减弱岩体的脆性，降低岩爆的剧烈程度。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的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，对前方可能出现的不良地质做出及时、准确的判断，利用TBM上的超前钻机施作迈式锚杆或超前管棚，并注浆固结围岩，避免塌方的发生或防止塌方范围的扩大。围岩支护：如果发生塌方，尽量降低撑靴对围岩的压力，并采取锚、喷、网、安装钢支撑的联合支护方式。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厚的混凝土，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的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，及时的根据推进力的变化调整水平支撑的撑紧力。及时的调整推进速度、刀盘的转数，控制掘进的出渣量从而减少对周边岩石和掌子面岩石的扰动。利用推进主梁上的垂直油缸和刀盘的顶支撑、侧支撑的下部、下支撑同时作用可以调整掘进机的垂直方向。 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Ⅲ、Ⅳ级时掘进效率发挥的最好，在岩石过硬如秦岭隧道中遇到的Ⅰ级围岩施工进度每月只有约200m，在地质条件较差的地段如Ⅵ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的掘进机确定适合本工程的总体施工方案加强对地质灾害的预防及处理选择精良的施工队伍进行施工 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2×184562×8942750001995.1-2000.72西安南京铁路东秦岭隧道正洞122686134487782000.2-2004.53西安南京铁路东秦岭隧道平导122706129487782000.2-2004.54渝怀铁路彭水隧道90289028198922001.3-2005.65西安南京铁路桃花铺一号隧道72347234286262000.2-2004.46朔黄铁路寺铺尖隧道6407325565121996.8-1999.107内昆铁路朱嘎隧道正洞5194259771201998.10-2001.98内昆铁路朱嘎隧道平导4312246271201998.10-2001.99水柏铁路白龙山隧道4845228586501997.11-2001.310达万铁路分水隧道4747474785131998.3-2000.911广大铁路红岩坡隧道4302430251621992.8-1998.412候月铁路II线桃坪二号隧道42194219156301994.3-1996.11 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3680368071521998.6-2000.714株六复线新三家寨隧道2147214738751998.10-2000.3二、公路工程15包北公路陕西段终南山隧道180204636163202002.3-2003.1216京福国道FA1标美菰岭隧道111475450226752001.12-2004.2双线17大运高速公路雁门关隧道103955175241132002.9-2003.8双线18广渝高速公路华蓥山隧道9390223275211999.9-2000.12双线19渝合高速公路尖山子隧道8100202589181999.6-2002.6双线20福宁高速公路赤岭隧道67456745279442000.8-2002.3双线21渝黔高速公路真武山二号隧道5195519592921997.12-2000.12双线22罗长高速公路红山隧道38803880102102000.5-2002.5双线23铜黄一级公路蒿庄梁隧道36253625335601998.3-2001.5双线24渝黔高速公路分水隧道3411341186962002.6-2002.11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2877287770251999.9-2001.7双线26陕西108国道土地岭隧道2440244043201997.5-1999.827大保高速公路山王庙隧道2217221782301999.5-2001.10双线28大连市东北路椒金山隧道2145214579981995.8-1996.11双线29重庆黄花园大桥石黄隧道2041103657301997.11-1999.12双线30云南玉元公路扬武隧道2047204790921997.6-2000.6双线31渝长高速公路华山隧道1721172165271997.9-2000.4双线32陕西国道项目J标秦岭二号隧道122006100232752002.10-2006.3双线33陕西国道项目K标秦岭三号隧道112205610168152002.11-2006.1双线三、水利水电项目34引硫济金工程冷龙岭隧道8866682082001996.6-2002.635清江水布垭水利枢纽水布垭导流隧洞22621000123012001.2-2002.1036太平驿水电站太平驿引水隧洞10800548694741991.4-1994.8 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的方式出碴；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358m。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的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、涌水的预测与预报技术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！Thankyou!中铁十八局集团有限公司ChinaRailway18thBureau(Group)Co.,Ltd.'