超长隧洞TBM地下扩大洞室施工

第３０卷　增刊　云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　Ｐ０ＷＥＲ　６３　超长隧洞ＴＢＭ地下扩大洞室施工　李世民，张世杰，俞学辉，陈国庆，栾纯立　（中国水利水电第十四工程局有限公司大理分公司，云南大理公大理分　摘６７１０００）　要：介绍埋深超过４８０　ｍ的超高、超宽开敞式ＴＢＭ地下扩大洞室施工技术。超长隧洞ＴＢＭ地下扩大洞室在功能上划分为组　装、拆卸扩大洞室和中转检修洞室，规划布置在支洞与主洞交叉的主洞段，以连续实现两个ＴＢＭ掘进段施工。该标段的两个扩大　洞室施工组织和施工方案的优化，施工工序简单而紧凑，有利于快速施工，经济上较为合理，施工工期提前３８　ｄ。　关键词：超长隧洞；开敞式；ＴＢＭ；组装、拆卸扩大洞室　中图分类号：ＴＶ５５４．　３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０１４）Ｓ１—００６３—０４　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１４．Ｓ１—０２０　１　概述　吉林省某水利工程引水隧洞工程，主洞包括３．４　ｋｍ钻爆段和３７．６９　ｋｍＴＢＭ掘进段，４条施工支洞　把主洞划分为４个ＴＢＭ施工段。主洞选用２台开　敞式ＴＢＭ掘进施工，ＴＢＭ　和ＴＢＭ２分别由４号、６　２×１００　ｔ和２×１５　ｔ　２台桥机用于主机和后配套组　装和拆卸，组装间前４５　ｍ承担着主机组装、后３５　ｉｎ　和服务区承担后配套吊装调试，并在ＴＢＭ步进始发　后，组装间规划连续皮带出渣系统、有轨运输转运　场、临时材料堆存区等，服务区规划布置拌合系统和　集中抽水泵站。　两台西８．５０　ｍ开敞式ＴＢＭ由海瑞克公司生产，　号支洞运人在组装、拆卸扩大洞室组装，向上游逆水　流方向掘进至３号和５号洞中转检修洞室检修，再　掘进至２号和４号洞拆除洞室；ＴＢＭ最大独头掘进　长度１１．４４　ｋｍ。　整机长１８８　ｍ，主机２４　ｍ，连接桥３５　ｍ，７节后配套　１２９　ｍ，刀盘整体吊装最大质量１８９　ｔ，文中着重阐述　４号、６号支洞组装、拆卸扩大洞室施工，扩大洞室布　置如图１，扩大洞室开挖断面特征见表１。　２工程概况　与支洞相交的扩大洞室包括组装间、检修间、下　３工程地质情况　４号、６号支洞扩大洞平均埋深６００　ｍ和４８０　（上）游服务区、通过洞、出发洞等结构洞室，４号、６　号洞扩大洞室是ＴＢＭ组装、拆卸洞室，与支洞交角　分别为４９．２３。和３４．５９。；３号、５号洞扩大洞室是　ＴＢＭ中转检修洞室，在规划布置上较４号、６号支洞　ｍ，岩石分别是肉红色的侵入花岗斑岩和青灰色的　混合岩，岩石微风化至新鲜，节理裂隙较发育，两个　简单，不具备大件吊装条件。　组装间由于岩锚梁应用宽度为１２．９　ｍ，安装了　组装间岩体多呈整体至次块状结构，主要受缓倾向　的节理裂隙和挤压破碎带影响，洞室地下水属于基　－１　］厂］＿＿＝１　据　一　彳　　ｌ］‘ｌ　ｌ　ｃ　．。０／１３７ｍ　ｌ　｝卜一＿ｌ　１　卜　一　一　／ｚ　，ＣＥ　艋　　８ｌ　ｌ８Ｃｃ　Ｉｍ　２２５／２００ｍ　～４５ｍ　下游服务区　图１　扩大洞室布置示意图　上游服务区　组装间通过、出发段　收稿日期：２０１４—０８—１０　作者简介：李世民（１９８４一），男，云南昭通人，工程师，主要从事水利水电工程施工技术管理工作。　６４　云南水力发电　２０１４年ｓｌ　岩裂隙水、渗水呈滴水至线流状，岩石属中硬岩；４　号洞围岩等级为Ⅱ一Ⅲ　，施工过程中发生了轻微岩　爆，６号洞围岩等级为Ⅲ　一Ⅲ　。　４组装、拆卸扩大洞室施工　４．１钻爆施工　根据隧洞规模、结构等因素，扩大洞室属于大断　面至特大断面，结合施工围岩类别、施工机械、施工　支洞前期条件，４号、６号洞组装、拆卸扩大洞室采取　人工和凿岩台车钻爆、新奥法施工。　４．１．１钻爆开挖方法　结合自制钻爆平台架和３５３Ｅ凿岩台车等设备　特点，４号、６号组装、拆卸扩大洞室钻爆开挖方法如　下：　１）服务区：上下两层人工钻爆，下层预留约３．　０　ｍ；凿岩台车全断面钻爆，局部分上下层。　２）通过、出发段：人工全断面钻爆。　３）组装间上层：城门洞型中导洞超前、两侧水　平光爆修边跟进，人工和凿岩台车钻爆中导洞尺寸　８．０　ｍ×９．０　ｍ和７．０　ｍ　Ｘ９．０　ｍ（高×宽）。　４）组装间２层：分层高度为６．０　ｍ和４．０　ｍ，中　部水平拉槽，拉槽宽度８．９　ｍ，两侧预留２．０　ｍ保护　层水平光爆修边。　５）组装间下层：分层高度为３．０　ｍ和６．０　ｍ，施　工方法同２层。　６号洞ＴＢＭ，组装间施工示意见图２。　一　卜＿—————　奎三　厦趔豆　］　造　厦　图２组装间开挖程序示意圈　４．１．２钻爆开挖程序　上游服务区、组装间、通过段、出发段是ＴＢＭ１　扩大洞室施工重点，岩锚梁调整在下层开挖完成时　与通过段钻爆平行施工。关键线路施工程序如下：　上游服务区一爬坡中导洞开挖一组装间上层一组装　问２层一岩台开挖一组装间３层一岩锚梁锚杆和混　凝土通过、出发段钻爆平行施工＿÷通过段、组装间、　上游服务区铺底一桥机吊装一ＴＢＭ　具备组装条　件。　钻爆平台架灵活性差，导致斜坡段顶拱反挖、岩　锚梁锚杆施工时出现了工序衔接不紧凑等问题。因　ＴＢＭ，组装间开挖完１５　ｄ后ＴＢＭ：才进入主洞施　工，且ＴＢＭ　较ＴＢＭ　设备进场到货滞后３个月，对　６号洞扩大洞室施工方案进行了如下优化调整：　１）在６号支洞距主支洞交叉口５６．４　ｍ处布置　宽５．０　Ｉｎ×５．０　ｍ、长２２５．７６６　ｍ的接应洞，创造工　作面使通过段人工钻爆与组装间台车钻爆平行施　工。接应洞布置示意见图３。　图２接应支洞布置示薏图　２）６号支洞投影长度２　４５５　ｍ，较４号支洞长　６００　ｍ，支洞压人式接力通风系统（２×５５　ｋＷ风机和　４，１ｏｏ　ｅｍ风带）延伸至主洞，并在接应支洞口布置１　台３７　ｋＷ轴流风机和４，８０　ｃｍ风带，以满足通过出　发段通风、散烟。　３）上层导洞水平开挖高度缩小至７　ｍ，降低上　层斜坡反挖段和岩台施工难度。　４）凿岩台车顶拱锚杆支护时，组织手风钻岩台　预裂，孔径４２　ｍｍ、孔深３．５　ｍ、孔距４５　ｃｍ，线装药　密度１３７．５～２５０　ｇ／ｍ。　李世民，张世杰，俞学辉，陈国庆，栾纯立超长隧洞ＴＢＭ地下扩大洞室施工　５）为降低岩锚梁锚杆和混凝土施工难度，２层　开挖高度调整为４．０　ｉｎ，岩锚梁混凝土浇筑完毕再　进行下层开挖。　扩大洞室初期支护与开挖交叉作业，采用自制　平台架施工，施工重点是组装间系统支护和出发段　撑靴范围网喷质量，施工难点是岩锚梁锚杆。在施　优化调整后的ＴＢＭ　扩大洞室开挖及支护施工　工准备阶段应给予高度重视，严格按设计要求，避免　程序见图３。　支洞及主支　洞交叉段　旁支洞　ｌ　ｌ　上游服务区卜＿＿—＋ｌ下游服务区　通过段、出发段ｌ　ｌ　爬坡（中导）洞　（萎　含反挖）　ｌ　——　ｌ＝：：：：：：：：　通过段、出ｌ发段铺底　ｌ　Ｉｌ　　２层中部拉槽、修边跟进　（含边墙预裂）　岩台开挖、　下层中部拉　岩锚梁锚杆　槽、修边跟进　Ｔ　装条件　ＩＨ’　ｌ　篓瓣装调试　ｌＨ’　ｌ　装间铺底　图３　ＴＢＭ２扩大洞室开挖、支护程序图　４．２初期支护　根据Ⅱ、Ⅲ类（Ⅱ类围岩取小值）围岩类别采取　钢拱架喷锚网联合支护方式，各结构洞室支护参数　如下：　１）组装间：系统锚杆Ｌ＝３．５、４．０　Ｉｎ　４，２５＠　１　２００　ＩＴｌｍ，挂　８＠１５０　ｍｍ×１５０　ｍｍ钢筋网、喷　Ｃ３０Ｗ１２混凝土２０　ｃｍ，拱肩梅花型交错布置９根预　应力中空注浆锚杆Ｌ＝４．０、６．０　Ｉｌｌ　４，２８＠８００　ｍｍ。　２）岩台：岩壁角４０。、宽１．６　ｍ、高１．９０８　ｍ、斜　面长２．４９２　Ｉｎ，岩锚梁锚杆设２排Ｌ＝７．２　Ｉｌｌ西３２＠　７００　ｍｍ受拉锚杆和１排Ｌ：６．７　ｍ　４，２８＠１　０００　ｍｍ　受压锚杆。　３）服务区：系统锚杆Ｌ＝３．５、４．０　ｍ　４，２５＠　１　２００　Ｉｎｍ、挂　８＠１５０　ｍｍ×１５０　ｍｍ钢筋网、喷　Ｃ３０Ｗ１２混凝土１５～２０　ｃｍ，主支洞交叉段ＨＷ１５０　钢拱架间距１．０　ｍ。　４）通过段：喷Ｃ３０Ｗ１２混凝土８（３ｍ，４，２２、Ｌ＝　２．５　ｉｎ随机锚杆和随机挂　８＠１５０　ｍｍ×１５０　ｍｍ钢　筋网。　５）出发段：随机支护同上，左右腰线上下３１。撑　靴范围挂双层钢筋网、样架筋，喷Ｃ３０Ｗ１２混凝土　２０　ｃｍ。　出现坍塌、挤压碎裂脱落，影响ＴＢＭ始发。　４．３混凝土浇筑　扩大洞室混凝土施工包括了岩锚梁和铺底混凝　土施工，组装间岩锚梁优化边墙柱式薄壁结构，主要　减少石方洞挖６４０　ｎａ　、钢筋混凝土６４１　ｉｎ　、钢筋制　安２０　ｔ。　４．３．１　岩锚粱　岩锚梁混凝土技术指标Ｃ３５Ｗ１２Ｆ２００，顶宽１．８　ｍ，一期钢筋混凝土最大高２．０　Ｉｎ，悬臂三角体素混　凝土高１．２７５　ｎｌ，二期钢筋混凝土高５０　ｃｍ，岩台因　地质缺陷等原因采取了补强措施，浇筑分为补强混　凝土、岩锚梁一期钢筋混凝土和二期钢筋混凝土。　岩锚梁逆水流方向调仓浇筑，典型分仓长度为　１２　Ｉｎ，非承重排架搭设高度分别为ｌ２．５　ＩＴＩ和６．５　Ｉｎ，泵送人仓、人工平仓振捣。岩台及岩锚梁结构见　图４。　＼２５　　２０．　生　２　焦　浆锚杆锚入一　二　岩石Ｌ＝６０００　混凝土　＠７００×５００　曲２８水泥砂　浆锚杆锚入　岩石Ｌ＝６０６０＠１　台补强素混凝土　喷射混凝土　。Ｃ。‘‘。‘３。‘０。。。。。１。’。￣’　’。２。。。０。。。。。０。——　图４岩台及岩锚梁结构示薏图　４．３．２铺底混凝土施工　扩大洞室铺底混凝土包括出发段和通过段、组　装间和上游服务区、下游服务区。出发段和通过段　由内向外分块通仓浇筑，组装间和服务区分左右半　幅浇筑，设计结构线以下超挖先浇筑垫层混凝土，混　凝土运输车人仓浇筑，浇筑时提前做好步进导向槽、　轨道、道岔、预留坑槽等埋件的预埋工作。　ＴＢＭ临时步进方式是滑移板步进，非滚轮步　进。因此，施工中严格控制铺底混凝土表面平整度，　云南水力发电　２０１４年Ｓ１　使滑移块与混凝土表面充分接触，以确保ＴＢＭ临时　步进工作。　４．４桥机组装及调试　岩锚梁上安装两台ＱＥ型双梁式双小车吊钩桥　多批次４３　ｋｇ／ｍ重型钢轨，承重吊框为自制吊篮。　５结语　两个组装、拆卸扩大洞室施工组织和施工方案　机，工作级别Ｍ４，跨度１４　ｍ，最大起吊高度１１　ｍ，桥　机最重件主梁质量约２０　ｔ，小车总质量为１４．６　ｔ。　的优化，施工工序简单而紧凑，有利于快速施工，经　济上较为合理，施工工期提前３８　ｄ。是继大伙房隧　洞工程在超长隧洞开敞式ＴＢＭ施工的又一次成功　实践。　桥机起吊采用５０　ｔ汽车吊兜吊组装，并按制定　的试验方案进行空载、静载、动载试验，起吊荷载为　÷｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝＿暑・Ｈ・｝　・｝　・｝斗｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝｛・｝十｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝　－｝－｛・｝＿｛・｝＿｛・Ｈ・｝÷｝一｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・Ｈ・｝＿｛・｝＿｛．｝　（上接第５９页）　年７月完工并通过验收，２０１４年６月已正式投入运　行。　参考文献：　及时与监理单位联系让其安排人员帮助处理。如施　工影响光电缆安全时，及时叫停施工，保证光电缆安　全。遇有协调事宜必须及时与现场监理联系；坚持　每日早晚交接班制度；及时向监理单位汇报情况；及　时发现问题及时解决问题。项目部施工前应准备好　充足的应急抢修器材，确保出现意外事故时能及时　处理。　［１］ＤＩＭＴ５１１０—２０００水利水电工程模板施工规范［ｓ］．　［２］ＧＢ５０２０４—２００２混凝土机构工程施工质量验收规范［ｓ］．　［３］ＤＩＭＴＳ１１—２００１水工混凝土施工规范［ｓ］．　［４］　周景峰．ＪＴＧＤ６０南水北调中线天津干线工程输水箱涵结构计　算分［Ｊ］．河海水利，２００９．５：８７—８９．　［５］　李文江，朱永全．南水北调工程下穿高速公路暗涵施工控制技　术［Ｊ］．石家庄铁道大学学报．２０９５—０３７３（２０１０）０２—００９８—　０６．　８应急抢修预案　施工过程中一旦发生问题，要求现场施工人员　立即停止施工。迅速查找并告知管线管理单位障碍　地点，以便管线管理单位迅速处理，项目部成立应急　抢修领导小组：即设立组长（含电话号码）、副组长　（含电话号码）和组员即现场施工人员。　［６］　钱勇，杨选波，杨振花，等．大五山隧洞穿越对龙河浅埋暗挖方　案［Ｊ］．南水北调与水利科技，２０１４．１２（２）．１６７２—１６８３（２０１４）　０２—０１７８—０３．　［７］崔炜，付云生，陈重华，等．浅埋暗挖输水隧洞的施工可行性和　安全性研究［Ｊ］．南水北调与水利科技，２００６，４（３）：１５—１９．　［８］李云，何伟，朱国金．输水线路关键技术问题初探［Ｊ］．人民长　江，２０１３．４４（１２）：３１—３６．　处理原则：当相关管线发生故障时，现场管理人　员立即通知监理单位和管线管理单位，并保护好现　场，禁止进一步的破坏，严禁在没有征求管理单位同　意的情况下私自处理。　［９］　曹会利．针对输水箱涵与铁路工程穿越施工的实践与思考　［Ｊ］．南水北调与水利科技，２０１３．１１（１）：１２１—１２３．　［１０］钮新强，符志远，郑立平．南水北调中线穿越黄河输水隧洞技　术研究［Ｊ］．人民长江，２００６．３７（７）：０１—０３．　９结语　天津干线箱涵穿越京九铁路施工组织设计方　案，是一种较常用的穿越施工方案，穿越京九铁路施　工，存在干扰因素较多，在施工中既采用了惯用的方　［１１］　侯艳娟，张顶立．浅埋大跨越隧道穿越复杂建筑物安全风险　分析及评估［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００７．２６（２）：３７１８—　３７２６．　［１２］高秀梅．大断面箱涵顶进技术在下穿铁路工程中的应用［Ｊ］．　铁路勘测，２００９（１）８２—８４．　法，又根据现场环境的特点采取了切实可行的保证　措施，使得工程能够顺利、安全完工。该工程２０１３　‘｝　・｝　・｝　・｝　・｝　・｝　’｝　‘｝　・｝　・｝　・｝　・｝＿亏・｝　・｝＿；。｝　‘｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝＿亏・｝　・｝　・｝　‘｝　・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝　・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝　・Ｈ・｝　・｝　・｝＋｝＿｛‘｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝÷｝　・｝＿｛。｝　乌东德３号导流洞混凝土衬砌完成　由水电十四局承建的乌东德水电站右岸３、４、５号３条导流洞，　搏，３号号导流洞共完成石方洞挖４３×１０　ｍ　；锚杆５００００余根；回填　分别由断面ｌ６．５　ｍ×２４　ｍ×１　４６３．３　ｍ（宽×高×长）、１６．５　ｍ×２４　ｍ×１　６０４．５　ｎｌ和１２　ｍ×１６　Ｉｎ×１　６９１　ｒｔｌ的城门洞形隧洞组成。是目　前国内断面和规模最大的导流洞群之一。工程于２０１２年５月开工，　计划于２０１４年底完工。其中，３号导流洞于２０１２年５月开始开挖，　灌浆１．９×１０　ｍ　，锚筋桩１　０００余束；锚索１　２３３束；固结灌浆５．２×　１０　ｉｎ；钢筋制安８　２００多ｔ；金结安装１　６４Ｏ　ｔ。目前，４号导流洞仅剩　最后１仓混凝土，计划在本月完成，５号导流洞还剩ｌ９仓混凝土，计　划于８月底完成，灌浆、金结安装等工程施工正在按计划稳步推进。　２０１３年８月进入混凝士浇筑，经过十四局广大员工两年多的顽强拼　（摘自《云南水力发电工程学会简报）２０１４年８月总第１８７期）