双护盾TBM水工隧洞施工质量控制_李文海.pdf
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1、从当前地层掘进作业实际情况来看,双护盾 TBM 得到了广泛应用并获得了较为显著的应用效果,具有适应性强、效率高与掘进性良好等优势。而在地里环境十分复杂的地质环境中,人们要采取科学合理的方法来提高水工隧洞施工的连续性和安全性,这也是双护盾 TBM 施工中的一项重点内容。同时,随着社会的不断进步与发展,水力发电成为了一种十分环保的发电方式,而在水利发电发展过程中需要建设水工隧洞,但在实际建设过程中经常会出现各种各样的问题。对此本文将分析双护盾 TBM 水工隧洞施工理论基础,结合双护盾 TBM 水工隧洞施工管理重难点,提出科学有效的施工质量控制策略。关键词:水工隧洞施工;双护盾 TBM;掘进参数;施
2、工质量控制DOI:10.19569/119313/tu.202318010与火电和核电相比,水电是一种清洁型能源,具有运行费用低、无污染和可再生等特点,有利于电力调峰和资源利用效率的提升。现如今,我国在水能资源储藏量方面占据首位,在多种资源逐渐紧张的形势下,水能资源得到了重点开发。同时,随着人们对电力需求的不断扩大,水电站建设项目数量也在不断增加,水工隧道发挥着至关重要的作用。在引水隧洞掘进施工中,必须要综合考虑其设备承荷能力与工程地质等情况,进而选择合适的掘进参数和掘进模式。其中,双护盾TBM技术凭借高效率的施工优势,在水工隧洞施工中得到了广泛应用,需要相关技术人员充分发挥其优势,做好施工质
3、量控制工作。1 双护盾TBM水工隧洞施工重点与难点1.1 掘进距离长,设备寿命和可靠性无法保证大部分水工隧洞的施工洞泾非常小,而双护盾TBM独头掘进距离和通风距离较长,连续皮带的输送距离较远,通风和出渣系统的技术要求较为严格。因此,这也是确保设备能够长期使用的重要条件,直接关系着隧洞是否能够按期贯通1。1.2 施工布置与运输存在难度水工隧洞施工要求TBM设备与物料都要从明挖段的基坑进入,但由于基坑内场地空间较小,所以需要进行合理协调布置,确保TBM设备能够顺利完成掘进施工。并且,TBM设备还要从明挖段基坑组装角度出发,在现场组装期间,必须要合理安排TBM与配套设施的进场顺序,了解通风系统、轨道
4、系统和主机等系统安装程序。在此基础上,轨道运输也需要完成合理布置,对道岔和配置编组合理的列车。所以优化洞内外统筹布置和施工运输直接关系着TBM在水工隧洞后期高效施工中的作用,也是需要重点考虑的问题之一。1.3 TBM设备零部件与参数优化匹配在水工隧洞掘进施工中,必然会遇到坚硬且严实硬度较高的围岩地质。如果遇到这样的施工状况,TBM设备刀具的磨损和换刀时间明显增加,主轴承和刀盘承受着较大的力,很容易出现刀盘开裂的风险问题。所以,水工隧洞TBM施工重点任务之一就是要重视刀盘刀具和主轴承检查维护保养工作。除此之外,因为大部分围岩洞施工段都十分坚硬且完整,而TBM掘进贯入度非常小,在刀盘转速和推动力方
5、面都需要持续优化,确保在提高推尺速度的基础上延长设备使用寿命,这也是当前水工隧洞掘进施工的关键要点之一2。在此基础上,还应当重视TBM管片拼装和施工运输管理,提升TBM设备掘进效率,减少因TBM设备延误的时间。1.4 穿越不良地质存在安全隐患水工隧道在开挖期间随时都会遇到复杂地质环境,甚至还会遭遇断层破碎带。断层胶结质量较差,很容易破碎和损坏,而且绝大部分都是顺着冲沟不断发展,还有一些会紧挨着山塘水库,是十分良好的储水体和导水体。而这些断层很容易造成塌方事故,刀盘和护盾都有可能出现被卡被埋的风险。如果软弱破碎围岩伴随着涌水问题,那么TBM就会出现被困沉陷的情况,需要相关人员进行超前处理3。也就
6、是说,这些不良施工段都是影响TBM水工隧洞施工进度的关键性技术问题。2 导致TBM掘进发生偏差的主要因素2.1 地质如果遭遇地质条件十分复杂且容易老化的施工段,尤其是一些大随动,岩体软硬不均匀,那么TBM就很容易出现偏向岩石较软一侧的问题。这时就必须要控制好TBM的掘进速度,始终在掘进期间适当调整方向。2.2 机械如果双护盾TBM水平支撑液压系统出现了故障问题且支撑力不均匀,那么机身就会偏向于支撑力软弱的一侧,此时的机头也会发生偏转4。除此之外,如果TBM主推进缸系统出现了故障问题,那么刀盘就会受力不均匀,机头同工程管理29样会倾斜于推力较弱的一侧。正是由于这些突发状况的发生,导致人员发出的质
7、量都无法发挥效果。2.3 人为因素人为影响因素主要是指TBM操作人员缺少较高的专业水平,经常会发出一些错误指令,尤其是在单独操作过程中,很容易出现此类问题。最初这些问题很难察觉,但随着时间的推移,就会日积月累形成严重误差,在后续发觉的时候,TBM掘进已经偏离了正确方向。3 双护盾TBM在水工隧洞施工中理论基础3.1 对监理工作提出的要求双护盾TBM掘进技术在二十世纪六十年代开始逐渐发展,在长时间研究过程中,技术应用也变得越来越成熟,成为了衡量水工隧洞掘进施工掘进速度的关键技术方法。比如:我国首次成功贯通运用的引大入秦隧洞工程,日进尺为72.4m;万家寨引黄工程的总干线隧洞和南干线隧洞施工,在应
8、用TBM之后也能够保持日进尺99m的记录。但TBM掘进设备的掘进速度和围岩类别存在直接关联5。3.2 控制隧洞开挖和安装精度因为双护盾TBM自身构造存在特点,始终与开挖混凝土预制管片形成衬砌关系,并且整体结构属于非刚性连接,在隧洞掘进施工期间承受着巨大的山岩压力与管片自重,并且也承受着TBM掘进系统形成的轴向压力,所以水工隧洞施在管片安装精度方面十分严格。在实际安装过程中,通常会采取TBM后护盾抓紧装置,根据围岩的实际情况,合理安排管片轴向压力,避免在管片安装之后出现严重形变情况。3.3 对水文地质的适应性根据国际针对TBM开展的研究结果表明,TBM适用于水工隧洞不同围岩的掘进施工中6。但是,
9、如果对抗强度超过了100Mpa,那么整体构造就会破碎或出现抗压强度不足的问题。所以设计人员一定要根据以往的地质勘测结果,选择合适的TBM机型。在水工长隧洞施工中,出现没有勘测的特殊地质条件十分常见。当出现这一问题时,不会出现更换机型来适应地质情况的问题。在水工长隧洞施工期间,特殊勘测地质十分常见。当出现此类问题时,要求水工隧洞工程监理工程师要严格检查承包商处理措施,及时排除施工障碍问题,使其可以恢复到正常状态。另外,在监理工程师检查施工组织进度计划的时候,还要充分考虑地质条件因素,确保承包商能够掌握先进的电子探测能力,进而可以提前了解容易出现的各种地质问题。3.4 豆砾石回填和灌浆隧洞开挖、豆
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