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尾水隧洞开挖体型控制综合技术研究

目录

一、研发背景背景 1

1.1、研发背景背景 1

1.2、主要依托和应用工程概况 1

1.3、项目研究的目的及内容 1

1.4、项目研究意义 2

1.5、国内外研究概况 2

二、技术指标 3

2.1、技术指标 3

2.2、经济指标 3

三、技术创新点与难点 4

3.1、技术创新点 4

3.2、技术难点 4

四、研究总体思路 5

4.1、研究思路 5

4.2、技术路线 5

五、研究方法、措施及实施情况 6

5.1、研究方法 6

5.2、研究实施情况 6

六、主要研究成果 7

6.1、预期成果 7

6.2、研究成果 7

七、经济效益和社会效益 9

7.1、经济效益 9

7.2、社会效益 9

八、应用情况及效果 10

一、研发背景背景

1.1、研发背景背景

卡鲁玛尾水隧洞工程是中国电建集团在乌干达承建的大型洞室工程，共两条，总长17.315km，开挖断面155.7~196.48m2，属超长、大断面隧洞。由于工程处于非洲不发达地区，施工成本高，特别是混凝土成本非常高。所以就要求工程施工中尽量减少超欠挖，获得好的开挖轮廓，从而减少出渣工程量及后期混凝土回填工程量，从而达到降低施工成本的目的。因此，进行尾水隧洞开挖体型控制有着重要的现实意义，需要进行深入的探索、研究。

1.2、主要依托和应用工程概况

本课题依托乌干达卡鲁玛水电站尾水隧洞项目对尾水隧洞开挖体型控制技术进行研究。

卡鲁玛水电站尾水隧洞工程位于乌干达境内的卡尔扬东哥地区卡鲁玛村，距离乌干达首都坎帕拉270km。尾水隧洞共两条：1#尾水洞长8705.505m，2#尾水洞长8609.625m，开挖断面呈平底马蹄形，宽13.60～15.20m，高13.45～15.05m，围岩主要为花岗片麻岩，以II类围岩为主，f=8~10，极少量III~IV类围岩。隧洞总开挖方量295.8万m3、土石方明挖147.9万m3、混凝土衬砌38.3万m3，总投资5.9亿美元，是目前世界上规模最大的尾水隧洞工程。

尾水隧洞由中国水电五局承担的开挖任务总长14584.2m，其中1#长7327.8m，2#尾水洞长7256.4m，布置8#、9#、10#三条施工支洞，共形成12个开挖作业面。8#施工支洞与2#尾水洞相交于TRT（2）2+735.764，全长1167.52m，底坡9.5%；9#施工支洞与2#尾水洞相交于TRT（2）5+463.571，全长732.68m，底坡10.42%；10#施工支洞与2#尾水洞相交于TRT（2）8+434.940，全长415.32m，底坡11.58%。三条支洞开挖断面除洞口段少量（30~70m）V类围岩呈马蹄形，宽10.64m，高9.40m外；其余洞段为II~IV类围岩，开挖断面均呈城门洞形，宽8.16～8.44m，高7.38～7.52m。施工支洞围岩主要为花岗片麻岩，II~III类围岩为主，少量IV~V类围岩。

1.3、项目研究的目的及内容

由于乌干达卡鲁玛水电站尾水隧洞项目主要承担的是1#、2#尾水隧洞的开挖及

支护，洞身长（2条尾水洞总长约17km），洞径大（13.7m~14.8m），因此工程的性质决定了对体型的控制直接影响到项目的利益。通过对隧洞开挖体型控制进行试验及研究，选出最适合项目的实际开挖方式，为项目减少成本投入，并为类似水电站工程项目在特长隧洞施工时的体型控制提供一定经验支持。

1.4、项目研究意义

隧洞开挖周边轮廓的好坏直接影响到项目部的施工形象和经济效益。为获得好的开挖轮廓，项目部对尾水隧洞体型控制技术进行研究，具有以下几方面的意义：

⑴以前隧洞工程中，以交通隧洞为多，水利水电工程隧洞一般短洞身，小洞径为主，本课题2条隧洞共计约15km，能够为水利水电工程隧洞项目类似长洞身、大洞径工程提供有效参考。

⑵体型控制能够有效减少施工投入、提高经济效益；减少超挖处理时间、提高工作效率；有效提高隧洞内开挖进尺时间，有效保证履约顺利性。

⑶隧洞开挖时，体型控制不好，将产生大量不必要的超挖方量及混凝土回填，造成大量经济损失；本课题能为隧洞体型控制提供一定计算经验。

1.5、国内外研究概况

目前，体型控制主要应用在交通隧洞，且多为短洞身、小洞径隧洞。一般水电工程隧洞开挖体型控制，受隧洞洞身长、洞径大、不良地质段较多、较杂等因素影响，施工方法、爆破技术的不同，比较难确定合理的开挖爆破参数。

对