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某引水隧道TBM施工方法与工艺流程

1、TBM设备在锦屏引水隧洞中的施工特点

1.1开挖断面大

1#引水隧洞采用的掘进机开挖断面大（直径为12.4米的圆形断面）为我国自引入TBM后的最大断面施工设备，因此对TBM设备性能要求比较高，配备大推力系统、高效支护系统等。

1.2地下涌水量大、压力高、突发性强

根据辅助洞情况，涌水方式有裂隙性岩体中的渗滴水、线状流水，透水性断层带以及溶蚀裂隙中的集中涌水、喷水等。有的涌水点水量比较大，达7.3m3／s，水压大，喷距有50m之远。这对设备、施工带来较大的影响：一是需要TBM设备具有较好的防水性能，许多部件需要较高的防水保护，提高电机防水级别等；二是涌水量大对TBM设备前方人员施工造成很大的困难，比较大的影响工作效率；三是水量较大，对后方的支护材料运输、人员进出带来比较大的影响。

1.3存在极强岩爆

由于工程所在地埋深较深，地应力较高，存在岩爆现象。发生岩爆时一般先有轻微响声，然后发生剥落，强烈岩爆时发生岩块弹射，对设备、人员将产生一定的危害，这就要求TBM设备所配的支护设备能够及时的对其进行处理，并具有一定的防击打能力。

1.4长距离掘进

TBM设备在1#引水洞掘进长度为12915.615m，且独头掘进，要求TBM设备具有良好的性能、较长的使用寿命及充足的配件和刀具储备，同时要求有高效的运输设备。

由于长距离的施工要求TBM设备的通风系统能力强，运行稳定，以及可靠的供电系统、供水和排水系统。

1.5施工场地紧张、TBM设备地下组装

引水隧洞位于锦屏山内，埋深多为1500m~2000m，西端接电站进水口，东端接地下厂房调压室，施工主要通道为东引1#、2#支洞，东端支洞口外部场地狭小，基本上无天然的施工场地，经开挖后形成的1560平台，因面积有限、且需布置多种临时施工设施，不具备TBM设备地面组装的地形和场地条件。而且支洞多为混合支洞，弯道较多，承担多个标段的运输任务，采用洞外组装，支洞步进的条件也不具备，因此TBM设备的组装场地需布置在地下洞室内。

1.6地质条件适于TBM设备掘进

1#引水隧洞从东到西分别穿越的围岩以碳酸盐岩为主，岩性多为大理岩，约占总长度的70～80％；其干单轴抗压强度一般为40～90MPa、饱和单轴抗压强度一般为30～80MPa，围岩类别以Ⅱ～Ⅲ类为主。但：在穿越的围岩中，三迭系上统（T3）的岩性为钙质粉砂岩、局部为薄层板岩，其石英含量70～85％，因岩石的强度高、石英含量高，将影响TBM设备的掘进施工速度和刀具损耗量。

总体而言，1#引水隧洞地段的围岩以Ⅱ～Ⅲ类围岩为主，岩石的强度适中，地质条件适合TBM设备的快速掘进和围岩稳定。

1.7掘进进度要求高，持续高产时间长

根据总工期的计划，TBM设备月平均进度400m左右，属于大直径的掘进施工，支护工作量相对较大，材料的供应、出渣运输等后勤工作量非常繁重，TBM设备的有效利用率相对降低。因此在本工程中要求TBM设备不但具有较高的掘进速度，还需配置能力较强的支护设备、运输设备，并且具有较高的可靠性。

1.8软弱地层快速掘进及支护

不同地层采用不同的支护方式，本次标书设计中对支护的要求是比较高的，包括喷射素混凝土、掺加纳米材料的混凝土、喷射钢纤维混凝土等；锚杆种类为普通砂浆锚杆、垫片砂浆锚杆、中空注浆锚杆、预应力锚杆、自钻式锚杆、胀壳式预应力锚杆、水胀式锚杆、预应力锚索等，在部分洞段需要加设钢筋网、钢拱架，同时在不良地质洞段需要加设超前钻孔、超前注浆措施等；支护工作量大，将直接影响掘进速度，这要求TBM设备具有良好的支护手段和设备，熟练的支护人员。

1.9TBM设备洞内组装和拆卸，施工难度大

TBM设备是大型的、先进的隧洞施工设备，通过机械方式进行破岩，所以TBM设备部件既有比较笨重的钢结构件，也有精密的控制设备、仪器和复杂的电气、液压、风水等各种管路，属于大型的集成设备。因此需要大型的起重运输设备、各种专用工具和技术熟练的设备安装人员来完成组装和调试工作。尤其在隧洞内组装，空间受到极大限制，在洞内组装TBM设备是一项极具困难的工作，需要周密的计划、场地布置和熟练的组装技术人员。

2、TBM设备概况

根据招标文件规定，本合同工程1#引水隧洞使用的TBM(隧洞掘进机)由美国罗宾斯公司负责生产，第一批设备计划2007年10月底运至漫水湾转运站(其中部分重大件设备必要时可直接运至组装洞)，最后一批设备2007年12月底运至漫水湾转运站。

表8-1发包人提供使用的TBM设备

设备名称

型号及规格

设备状况

数量

移交地点

TBM设备(隧道掘进机)

硬岩掘进机

12.4m

全新

1台

漫水湾转运站

后配套设备系统

*

全新

1套

漫水湾转运站

连续皮带输送系统