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2016年第1期东北水利水电工程施工

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[文章编号]1002-0624(2016)01-0025-03

科卡科多水电站TBM卡机处理方法探讨

屈天放

(中国水利水电第六工程局(四分局),辽宁沈阳110179)

[摘要]科卡科多水电站引水隧洞施工过程中发生双护盾TBM卡机现象，根据TBM掘进记录和地质情况分析是受断层破碎带的影响。为使TBM脱困，采取开挖TBM上方岩体，钻设超前小导管、挂钢筋网、喷混凝土、支钢拱架等方法使围岩保持稳定，再清理TBM护盾上方散落的岩石，终使TBM脱困并通过断层破碎带。

[关键词]双护盾TBM;断层破碎带；科卡科多水电站

[中图分类号]TV53

1概述

厄瓜多尔科卡科多-辛克雷水电站安装8台发电机，装机的容量为1500MW,年发电量88亿kW·h,引水隧洞长24.8km,开挖洞径约9.2m,采用2台双护盾掘进机(TBM)和钻爆法开挖施工。

2014年1月25日TBM1在掘进至桩号2+202m时前盾被卡，采取加大推力、灌注膨润土等措施均未能脱困。2014年2月2日施工方开始在伸缩盾处清渣，但在2月8日清渣过程中因受前期塌方及施工扰动影响，隔水层破裂导致盾体左侧突发塌方和涌水现象，塌方和涌水持续了数小时，水与块石一同涌入隧洞，形成泥石流。塌方体中的块石岩性主要为安山岩及少量角砾岩，磨圆较差，块径大小不一，多为2~10cm,涌水初期水质浑浊，约10h后，涌水才变清。这次塌方和涌水导致清渣工作暂停、伸缩盾、尾盾等设备被掩埋，尾盾后方1~10环管片渗水，1~4环管片破损下沉，为了使TBM脱困以便继续开挖施工，必须分析事故原因并采取适当的处理措施。

2原因分析

根据TBM掘进参数记录，TBM在掘进至4846环时推力由13000~15000kN下降至10000kN以下，最低降到6700kN,扭矩由3.26MN·m大幅下降至1.5MN·m,贯入度却由15mm/r上

[文献标识码]B

升至18mm/r,由此推断从4846环开始岩石变差。打开伸缩盾，在TBM右侧及顶部看到两个断层，其中一个断层宽约20cm,另一个断层宽约10cm。断层与隧洞掘进方向成约60°的倾角。断层位置相对干燥，无明显渗水。断层处的围岩为强风化的安山岩、玄武岩，岩石破碎有夹泥，围岩类别为IV~V类，极易塌方、掉块、卸荷。根据TBM掘进记录和地质资料分析，断层破碎带是导致TBM被卡的主要原因，应该采取工程措施对TBM护盾和TBM前方20m范围内的围岩进行处理，使TBM脱困并能继续开挖施工。[

3处理方法

3.1加强已完工程的防护

因为TBM尾盾后的管片已经出现破损情况，为了防止塌方对已安装好的管片的影响，防止事故进一步扩大，需对尾盾后1~5环管片进行水泥灌浆加固，对尾盾后第1~9环管片在隧洞内部用钢支撑进行加固。

安装3组收敛变形计，一组安装在盾尾盾体上，监测塌方对盾体产生的变形影响；另两组分别安装在盾尾后第3环、第11环管片上，用来监测管片变形情况。

3.2开挖排水洞

为了排除地下水，减少渗水对施工作业的影响，在掘进方向右侧盾尾后第10环管片处向刀盘

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工程施工东北水利水电2016年第1期

方向开挖PD2支洞，作为塌方段的排水洞，开挖断面1.8m×2.0m(局部地质钻超前勘探部位及打排水孔部位扩挖断面至2.0m×2.5m)。在导洞开挖完成后采用地质钻机钻两个深20m的排水孔，一个排水孔垂直顶拱，另一个排水孔与隧洞轴线成60。

3.3开挖TBM开挖断面上方的岩体

开挖断层破碎内TBM开挖断面上方的岩体，并形成可靠的支护体，使TBM在支护体的防护下开挖并通过断层破碎带。为了到TBM护盾前方进行开挖与支护作业，在掘进方向左侧盾尾后第10环管片上开洞PD1,从第10环管片向刀盘方向开挖，开挖断面1.8m×2.0m。PD1支洞开挖至刀盘前掌子面，开始处理刀盘、盾体部位塌方区，在盾尾部分塌方区域处理完成后，开始对伸缩盾内、尾盾内掉落石渣进行清理，并对设备进行检查和恢复。开挖过程中根据地质情况决定增设PD1-B支洞，用于刀盘前0+19~0+6.5m断的开挖支护施工辅助支洞。

刀盘前至TBM尾盾部位扩挖段总体方案如图1所示。