双护盾TBM施工潜在的风险及解决方法
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三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 (2)解决方法 我部已联系过厂方技术人员到工地进行了探讨,厂方技术人员主 要对现目前通风管路的顺直及漏风情况做了要求,我部现目前只能加 强通风管理,防止通风管路漏风、保证通风管路的顺直。对于进一步 预案的确定我部需请集团及股份公司专家的支援。
二、目前遇到的问题及解决方案
2.3 不良地质 (1)断层破碎带 ①2008年4月3日~2008年4月30日:施工桩号K17+146,属F5断层,开挖时因 围岩收敛变形速度过快造成TBM被卡。 ②2008年5月1日~2008年6月27日:在掘进过程中岩体塌方将盾壳压住。 ③2008年6月28日~至今:刀盘前方围岩塌方将盾壳卡住。 解决方案: 解决方案: ①采用常规施工方法进行开挖,将盾壳周围围岩清理形成一定高度的空 间。②利用上次TBM脱困的盾壳外既有通道,进行适当扩挖及加固,开挖 长度为进入掌子面后2~5m。③对既有支护结构进行加固,开挖至原来掌 子面后,继续向前开挖至离塌腔范围5m后施做超前地质钻探。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 根据我部对目前桩号设备上的风速进行测量:伸缩盾内1.22m/s, 管片安装机位置1.46m/s,主机室1.85m/s,设备上接力风机口 15.86m/s,满足洞内需要。桩号K17+135位置风机参数对比见表4,由 表4可以看出,理论应该使用的风机参数在本工程所处的高原环境下无 法满足洞内施工生产需要。根据洞内的风量测量及现场的施工人员数 量,目前选取的风机参数比较合适。根据通风方案,TBM独头掘进至通 风竖井(K9+820)位置时,风机方转移至通风竖井位置,由此通风, 则设计通风的最大距离为14400m,根据表3同时结合表4,很明显可以 看出目前通风设备很难完成TBM独头掘进通风任务,因此通风设备的能 力及通风方案需要重新评估验证。
一、工程概况
1、工程范围
出口明渠 (K24+165.83~K24+711.83): 546m 出口钻爆段隧洞(K22+965.83~K24+165.83):1200m,实际完成263米。 TBM段隧洞 (K3+025~K22+965.83):19.94083km TBM拆卸洞 (K3+000~K3+025): 25m 通风竖井(K9+820):325.162m
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.3 不良地质
f14断层,宽86m 14断层, 86m 断层
断层, 51m f12’断层,宽51m
我部拟采取的措施: 13断层 64m 我部拟采取的措施:f13断层,宽64m 断层, ①采用地质素描、超前钻探相结合的手段确定断层带的规模、断层充填 物、涌水、隧洞轴线与断层走向、倾向的组合关系等情况。 ②充分利用双护盾TBM本身对断层的适应性,结合本工程TBM穿越断层的 经验,重点做好双护盾TBM掘进参数的控制,防止TBM低头或刀盘被卡。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.1 运输方案 (1)存在的问题 目前TBM施工运输编组采用45T变频机车,其参数见表1。截至2008 年8月15日,TBM掘进至桩号K17+135,则编组运输距离约为7530m,根 据我部实测,45T机车电瓶充电电压达到580~610V时,编组在轨线上 运输>2<3个来回就需要更换电瓶。根据表1提供的参数显示,45T机 车电瓶连续工作时间为100km,而现场实际为30km<电瓶工作时间< 45km,考虑到编组运行坡度及编组运行状况,当运输距离达到15km时, 充满电的编组在洞内运输一个来回后就需要更换电瓶。以此计算,当 掘进距离达10km时此运输方案难以保证。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.3 不良地质 ③对于地下水丰富,围岩极破碎且不稳定的断层,采用新买的XY-1B 钻机实现超前帷幕固结灌浆堵水,然后掘进通过。 ④对于通过超前预灌浆加固处理后TBM仍然不能施工的区域性断层, 造成刀盘被卡等灾难性后果时启动应急预备,从侧面打绕洞进入刀盘前面 钻爆法处理,TBM步进通过的方案或借鉴目前已采用过的施工方法施工。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.1 运输方案 表1 项 目 机车型号 粘着重量 变频器额定容量 传动方式 电池容量 额定功率 起动牵引力 45t电瓶机车技术参数表 技术参数 JXK-45 45t 250kVA DC—AC 700Ah/只 220kw 130kN 项 目 持续牵引力 持续速度 最高速度 轨距 最小转弯半径 外型尺寸 电瓶连续工作时间 技术参数 110kN 15 km/h 25 km/h 900 mm 25 m 7983×1528×215 8 mm 100km
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 表2
序号 名称
风机型号及技术参数表
型号 GAL14-900/900 2x90kW 400V 50Hz φ1400mm 1500rpm IP54 (30-45 m3/s; 5100-1300 Pa) SDS14 ED+SG 14 UeF14/P18 适用于2x90 kW 数量
轴流风机 消音器Schalldaempfer 集流器+防护栅 扩散器 2 变频调速控制箱
1 2 1 1 1
1
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 该通风机为手动变频控制,每500m根据柯夫曼所列频率参数表调整 一次,以达到节能并保证通风量的效果,目前为了保证洞内供风量,风 机频率已经调整到35.29Hz。通风具体频率参数见表3。 表3 风机频率调整参数表
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 表4 桩号K17+135位置风机参数对比表
项
目Leabharlann 里程/m风管口风速m3/s
风机口风速m3/s
风机频率/Hz
理论应该使用风机参数
7500
21.20
17.77
28.31
实际使用风机参数
10500
17.00
22.15
35.29
设计最大使用距离
14400
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二、目前遇到的问题及解决方案
2.3 不良地质 (2)高地应力 a、岩爆地层 2007年11月19日~2007年11月27日:桩号K18+784~K18+767发生 塌方,造成TBM卡机,该段围岩岩性为黑色片麻岩与白色石英片岩,岩 石坚硬,呈互层状,埋深750~817m,该段埋深较深,地应力大,局部 产生岩爆。 解决方案: 解决方案: 清理左侧滑动岩体,减除左侧侧压力,同时利用观察孔清理底部 和周边岩体。 b、软岩塑性变形地层 2008年4月3日~2008年4月30日:该段隧洞埋深大,受高地应力影 响,开挖时因围岩收敛变形速度过快造成TBM被卡。 解决方案: 解决方案: 采用常规施工方法进行开挖,将盾壳周围围岩清理形成一定高度 的空间。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风 (1)存在的问题 本工程地处高原高寒地区,TBM连续掘进距离长达20.877km,同时 隧洞穿越的地层还可能含有瓦斯等有害气体,长距离隧洞施工通风是 本工程施工的一大难点,也是工程施工的重点所在。 目前TBM施工中选取德国柯夫通风技术有限公司制造的通风设备, 设备参数见表2;选用4T直交变频牵引机车、渣土运输车等与TBM后配 套相匹配的设备进行洞内运输;结合双护盾TBM施工的特点,同时考虑 隧洞存在瓦斯等有害气体,工程施工中拟采用二阶段通风方式:①第 一阶段:TBM独头掘进至通风竖井9+820m前,采用1台对旋式轴流通风 机通风。②第二阶段:TBM掘进通过通风竖井后,将原有的1台对旋式 轴流通风机移至通风竖井位置进行通风,详见下图。 目前TBM施工至桩号K17+135,属第一阶段通风。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.3 不良地质 (1)断层破碎带 根据设计文件显示,本工程隧洞穿越大小断层24条,一般断层宽 度10~30m,最大断层宽度300m,工程区段岩体中紧密褶皱较为发育达 坂山北缘断裂带(F1、F2),大坂山南缘断裂带(F4、F5、F6)、金 子沟断层带(f11、f12’、f12)、特别是煤窑沟断层带K8+300附近 (f13)和磨扇沟断裂带(f14)断层宽且处于沟谷地段,断层充填物 为碎裂岩夹断层泥,可能存在较强的涌水,TBM通过断层带时很容易造 成刀盘前面和拱部坍塌,容易发生TBM刀盘及盾壳被卡,目前已经经过 的断层有f21、F7、f22、f23、f20、f24、F5,其中TBM在F5断层中发 生卡机至今。
二、目前遇到的问题及解决方案
2.1 目前现状
前盾
伸缩盾
观察孔
尾盾
观察孔
刀 盘
观察孔
观察孔
60
×60
割孔
K17+126.897
K17+131.635
K17+135.235
说明:
图中标注均以mm为单位;
TBM脱困侧面图
二、目前遇到的问题及解决方案
2.2 工程进度滞后 截止2008年7月25日早8:00管片生产完成8976环,累计完成量占管片 总量13928环的64.4%。TBM掘进6767.546m,占掘进总长度20877.83m的 32.41%,并完成相应的管片衬砌、豆砾石回填灌浆施工;通风竖井主体 工程完成。 截止2008年8月18日总工期合计延误574天。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.2 施工通风
一阶段
隧 道 出 口
对旋轴流风机
掘进到达通风竖井前
二阶段
通风竖井 隧 道 出 口
对旋轴流风机
50m L≤6910m
说明: 1、风管均采用φ1800的阻燃风筒。 2、为减少风管漏风,尽量选用节长为200m一节的风管。 3、风机离洞口的距离为50m。
TBM通风布置图
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.3 不良地质 (2)高压富水地层 隧洞通过的含水地层长度约4591m,K4+619~K4+911、K10+037~ K10+838、K12+210~K12+442、K12+839~K15+292隧洞段初期最大涌水 量超过30000m3/d,在K6+402~K6+758地段共150m为高承压水含水地 层,易引起含炭页岩、煤层塌方。有790m含水洞段水压力高,在上述 含水洞段中,隧洞涌水主要发生在断层及影响带、侵入岩接触带。本 工程隧洞设计纵向底坡度i=0.00054529,根据TBM施工到目前的情况, 隧洞自排水能力较差,当施工距离较长或出现高压富水地层,洞内排 水不畅时,可能造成灾难性事故。
一、工程概况
2、工程地质及水文地质
工程地质
水文地质:孔隙水、 水文地质:孔隙水、基岩裂隙
水及冻结层水. 水及冻结层水.
二、目前遇到的问题及解决方案
二、目前遇到的问题及解决方案
二、目前遇到的问题及解决方案
2.1 目前现状 刀盘前方开挖采用马蹄形断面,开挖分两步走,先进行变截面开 挖,变截面开挖结束里程K17+131.635,再进行固定截面开挖,固定 截面开挖结束里程为K17+126.897。 在桩号K17+128.47、中线偏左25cm位置施做φ91的超前地质钻孔 取芯,截止2008年8月18日夜班钻孔深度76.48m。
三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
3.1 运输方案 (2)解决方法 目前尽量维持现场洞碴运输的需要,已请股份公司张宁川副总工 程师帮助项目将电瓶车洞内接碴的点动方式改为其它驱动方式,以此 来节约电瓶的电能,目前此项工作正在进行中。但仅如此也不能解决 长距离运输的需要,故我项目的运输方案还需集团及股份公司专家给 予研究解决。
双护盾TBM施工潜在的风险及 双护盾TBM施工潜在的风险及解决方法 施工潜在的风险
00八年八月 二00八年八月
一、工程概况 二、目前遇到的问题及解决方案 三、潜在的风险及我部考虑的解决方法
一、工程概况
一、工程概况
“ ”工程是青海省内一项跨流域大型调水工程,地处 大陆腹地、中纬度高原地区,高寒少氧,为典型的半干 旱大陆气候,一年夏秋季短,冬季长且寒冷,冰冻期长。 年平均气温2.8℃,极端最高气温29.3℃,极端最低气 温-33.1℃。 本工程TBM施工范围为K3+000~K23+902.83,TBM独 头掘进20902.83m,进口底板高程2955.60m,出口洞底 高程2941.70m;平面设计为直线,纵向底坡度 i=0.00054529,隧洞开挖直径5.93m,采用管片衬砌, 隧道净空5m。