第8章TBM施工方法课案(5)

2019-03-29 12:45

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在连续皮带储存机构中储存的皮带即将使用完前,利用卷扬机构将500m皮带缠绕成规整的一卷放在硫化台位置,在硫化台位置断开连续皮带,并硫化第一个接头,而后利用皮带储存机构将500m皮带平缓、规则的输送到皮带仓内储存,而后在硫化台完成第二个接头的硫化,硫化完成后利用皮带储存机构的张紧装置将皮带调整张紧到正常施工状态。

8.2.5.4 连续皮带机使用注意事项

(1)设专门人员沿途检查连续皮带机的固定支架、皮带托辊,固定支架必须稳固、托辊必须保证完好,发现问题及时处理,避免因此而影响施工进度。

(2)皮带沿途布置紧急停机拉线和急停开关,以在发现胶带损坏、石渣溢出等情况下按连续皮带机、TBM皮带机的顺序及时停机。另外在皮带机终端的石渣转接位置和辅助驱动石渣转接位置设立防护罩,防止石渣掉落。

(3)由于连续皮带机的参数可反映在TBM操作室内,TBM操作人员在掘进过程中一方面要和连续皮带机的监控人员保持联系,同时要监控皮带驱动马达压力的变化,发现异常要停机检查,对损坏、断裂、失效的托辊等进行更换。

(4)掘进超过一定距离后,皮带将出现一定程度的磨损,可能出现局部胶层剥落,甚至皮带被砸穿,要利用整备时间对破损处及时修补,以延长皮带寿命。

8.2.5.5 钻爆法石渣在连续皮带上的运输

钻爆法施工的石渣破碎后通过2#隧洞内的连续皮带机和施工横通道内的支洞皮带机将石渣倒运到1#隧洞的连续皮带机上运出,由于2#隧洞钻爆法的石渣可能会有部分作为砂石料的料源,对于该部分的石渣将通过破碎站破碎后从2#隧洞经横通道利用支洞皮带机运到1#隧洞TBM连续皮带,利用连续皮带运行出渣间隙择机进行运输,通过连续皮带机、转渣皮带机、分料机构、固定皮带机输送到料场。

8.2.5.6 施工材料运输

(1)每循环掘进施工运输量统计

TBM掘进1m初期支护喷射混凝土量为5.8m3,另外考虑回弹量为混凝土总量的20%,完成1m隧洞的喷射需要混凝土量为7.3m3。每个掘进循环(1.82m)需要喷射混凝土量约为13.5m3。即每个掘进循环需要喷射混凝土3罐车(7.5m3混凝土罐车一次可装载6.5m3混凝土),另外的其它材料还包括有锚杆、钢拱架、钢轨、轨枕等。

(2)TBM运输轨道及道岔的安设

为满足TBM快速施工的要求,施工中TBM开挖洞内采用有轨运输材料。为了保

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证TBM在全速掘进中所需供应材料(喷射混凝土、锚杆、钢拱架、钢轨、轨枕等)及时运到现场,洞内布置四轨两线,钢轨采用43kg/m标准轨;轨距为900mm。为满足排放施工可能遇到的突发大流量涌水的需要,运输轨线支撑轨枕底面抬高到隧底以上1.2m。为此,轨枕采用I25a工字钢,中间加设竖向支撑,轨枕间距按照平均500mm布置,以满足结构受力的需要。TBM施工段衬砌施工时需要布置道岔以满足多台台车同时施工,需要在衬砌台车前后各布置一组道岔,以保证轨道运输的畅通。洞内轨道布置见图8-12。

图8-12洞内轨道布置示意图

轨面高度确定: ①过水断面的计算

隧洞直径D:12.4m;隧洞纵坡i:0.365%;假定隧洞内水深h:1.0m;1m深的过水面积A:4.58m2;湿周X:7.14m;水力半径R=A/X=0.641

糙率n:0.025;

谢才系数C=R1/6/n=37.1 过流量Q=AC(Ri)1/2=8.2m3/s

由此计算当隧洞中的水面高度到达1m高度时,可以满足隧洞中8.2m3/s的水量顺利的流出。

②型钢长度的要求

型钢作为轨道的支撑和衬砌台车的支撑,一方面要满足洞内双线轨道的布置,同时要满足隧洞内大流量的出水的过流。由于型钢上轨道的布置受限于TBM后配套尾拖板的限制,轨道布置状态基本确定,衬砌台车的侧面钢结构机、走行机构以及

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有轨运输轨道连续皮带机 280 图中单位:厘米雅砻江锦屏二级水电站东端1#、2#引水隧洞工程实施性施工组织设计

模板要求轨道外侧轨到隧洞洞壁的距离不小于1.5m,因此设计型钢的长度为7.5m,型钢至隧洞底部的高度为1.2m。可满足隧洞中8.2m3/s的水顺利流出。

(3)材料运输组织

施工作业所用材料,包括锚杆、轨枕、混凝土等材料通过编组机车的形式进行供应。机车采用25t内燃机车,车辆采用与TBM相配套的混凝土罐车(3台)和平板车。每列车另外挂平板车运送锚杆、钢筋网、钢拱架等。一般编组列车示意图如图8-18。钢轨、水管等有一定储备的材料可另用专门的机车编组进行运输。

8.2.6 涌水洞段TBM掘进

8.2.6.1 涌水洞段TBM施工原则

(1)及时实施超前预报预测

利用TBM自带的超前钻探系统、BEAM系统对掌子面前方的围岩进行探测,了解前方的地质详情,为TBM开挖施工提供指导。根据超前的排水洞的地质情况以及超前孔了解地下水的活动规律,判定涌水量、压力,防止突然涌水。对有可能对施工人员、设备安全造成较大威胁及对工期造成较大影响的掌子面前方的地下水进行超前处理。

(2)渗滴水型和线状渗水

对于渗滴水和线状渗水出水洞段,为保证TBM快速施工,考虑在隧洞开挖过后以自排为主,暂不作注浆处理,掘进通过后再择机注浆处理,不影响隧洞掘进进度。

对隧洞洞壁边墙、顶拱附近的渗滴水和线状渗水状出水设置引排设施,设置导水盲管等,将出水沿隧洞洞壁引导到隧洞底部排水通道中,以免由于水长期淋在TBM设备上影响设备的正常工作。并在混凝土衬砌前择机进行有效的封堵。

(3)高压、集中涌水

根据超前地质预报的预报结果以及辅助洞、排水洞的隧洞开挖情况,在可能出现高压、集中涌水的洞段首先进行TBM设备的防水防护,方可开挖进入该洞段。当预计工作面前方的高压大流地下水排放不会影响围岩稳定,可采取超前钻孔、开挖导水洞、钻孔卸压等措施对大流量、高压的涌水进行排放,或安装钢瓦片先挡水在引流排放达到TBM施工的要求后进行TBM的开挖施工。

如涌水的排放影响围岩的稳定,则需要对涌水进行超前灌浆处理。超前处理达到洞室稳定和开挖安全要求后,才能掘进通过。

(4)不同出水点位置对TBM施工的影响及应对措施

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采用TBM施工时,由于TBM关键设备高度上均处于安全的位置,隧洞边墙和底部的低压出水对TBM设备没有较大的影响,施工中在底部轨道安装位置要保证水流能够顺利流出,同时将型钢轨枕和钢轨按照规定位置安装,锚杆施工按照正常施工进行。喷射混凝土施工前首先将边墙上的出水引流到隧洞的底部并确定符合混凝土喷射要求后方可进行混凝土喷射作业。顶部出水需要进行适当引排,方可继续施工。

对于隧洞中的高压出水,由于TBM设备均在水流冲击之下,必须采取措施保证TBM不遭受高压水流的直接冲击,特别要根据超前预报的结果在TBM即将进入可能出现大涌水的洞段时,提前在TBM的关键设备上提前做好防护,防止出现高压出水时水流直接冲击TBM的设备。必要时安装钢瓦片进行挡水,同时利用锚杆钻机施工泄水孔,降低出水点的出水压力。

TBM开挖待水流压力减弱、流量减小后再重新开始,锚杆和喷射混凝土施工待涌水释放或者压力降低后采用引流方式引水到隧洞底部后,检查工作面是否满足施工要求,方可进行施工。

8.2.6.2 大流量、高压涌水的处理方法

TBM施工遭遇到涌水时的工作流程如图8-13。 (1)钢瓦片防水

隧洞中出现高压、集中涌水时,涌水可能会影响TBM上相关电气设备的运行,施工中首先对高压水进行适当排放后方可继续开挖施工。引水隧洞中采用的TBM钢拱架安装起可以进行钢瓦片安装,操作人员在挡水护盾(防水蓬)的防护下利用该设备可以对出水进行临时封堵,避免大压力的涌水直接冲击到TBM设备上。保证施工设备、人员的安全,待水流压力不影响TBM施工时继续进行掘进施工。

(2)开挖横向排水洞排放大压力、大流量的涌水

出现超大压力、流量的涌水时,可能造成TBM施工受阻,无法继续进行开挖施工。此时钢瓦片不能有效地起到挡水的作用,需要开挖排水横洞直到排水洞排放隧洞中大流量涌水,直到涌水点的水压力和流量不影响TBM正常施工。

(3)TBM掘进参数的选择

在出现大量的涌水洞段,由于底部部分刀盘可能处于水中,施工如仍选择正常旋转速度,大量的水将被带到皮带上,影响到TBM施工。因此需要开启底部下支撑的排水闸门,同时降低刀盘转数,保证刀盘卷起的水在上升的过程中流出,不会倾泻到皮带机上。

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图8-13 出水状态下TBM施工流程图

满足TBM施工要求 是 TBM继续掘进 满足TBM施工要求 是 安装钢瓦片挡水 否 否 开挖横向排水通道 不影响TBM施工、对出水进行引流 影响TBM施工,需采取措施处理 TBM掘进施工受阻 出水状态判定 渗滴水、线状滴水 压力、流量较大涌水 高压、大流量涌水 超前地质预报 是否进入易 发生高压涌水段 是 否 进行正常掘进施工 TBM加装防护设备、继续掘进施工 8.2.7 岩爆洞段TBM掘进 8.2.7.1 岩爆预测

根据引水隧洞的地质条件,岩爆的预测需采用多种手段进行综合预测。拟采用的方式为宏观预报、仪器法、围岩性质预测法。根据我单位已有的施工经验,岩爆可能发生在岩石新鲜、完整和干燥;岩性脆硬,抗压强度大的洞段。在断层带附近的完整岩体部位易发生岩爆。另外复杂的地质构造带容易发生岩爆。而且在拱肩或腰部发生较多。

(1)进入埋深大、地应力高、可能发生岩爆的区域施工时,首先利用超前钻孔、Beam系统等进行超前预报,并结合超前TBM隧洞的辅助洞、排水洞的围岩情况,了解隧洞前方的围岩情况,并根据预报预测的结果提前制定通过方案。

(2)根据招标文件中对辅助洞的岩爆分析,目前所开挖的辅助洞所发生的岩爆以轻微(Ⅰ级)为主,部分为中等(Ⅱ级)岩爆;强烈岩爆发生在东端的T2y5及西端T31砂岩、T2b白山组洞段;局部极强岩爆仅发生西端T2b白山组洞段。因此在引水隧洞

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