TBM施工与常规钻爆法施工比较1

1 横江某横江某电电站引水隧洞站引水隧洞 TBM 施工与常施工与常规钻规钻爆法施工方案比爆法施工方案比较较 受伊力集团横江发电有限公司委托 四川省水利电力工程局一行人员到 甘肃引洮一期供水工程总干渠 9 洞 青海引大济湟工程调水总干渠 1 洞进行 了硬岩全断面掘进机 简称 TBM 施工考察 根据实地考察结果 结合横江流 域实际情况编制了 TBM 施工与常规钻爆法施工进行简单比较 本比较仅作参 考 若需进一步论证 需请专业咨询公司或设计院做比较方案 一 横江某电站引水隧洞工程情况 横江某电站位于云南省昭通市境内 为引水式电站 电站水头约 70m 引 水隧洞总长 16000m 开挖半径 R 5 64m S 100 m2 由于该电站引水隧洞轴 线靠近内昆铁路 水麻高速公路 且埋深厚度基本在 300m 以上 处于陡峭的 峡谷中 施工条件受限 本引水隧洞石方洞挖约 160 万 m3 围岩类别暂按 类 9 6 km 60 4 0km 25 类 2 4 km 15 考虑 本比较方案没有考 虑围岩类别变化引起的洞挖半径及砼衬砌的变化 二 施工方案 1 TBM 法施工 双护盾 采用双护盾 单护盾 TBM 施工 内燃机车有轨出渣 洞外二次转运 1km TBM 开挖直径为 11 28m 采用 C40 预制管片进行衬砌 管片钢筋按 110kg m3计算 安装好后管片外围与刀具切割的围岩面空隙 15cm 空隙采用 豆砾石及灌浆充填 强度不得低于 C15 管片采用预制六边形 厚度 35cm 管 片外弧半径 5 49m 内弧半径 5 14 m 环宽 1 6m 每环共 6 块 预制成品每块 2 重 7 79t 管片之间采用导向杆及定位销连接 管缝之间设置微膨胀止水条 2 常规钻爆法施工 采用风钻造孔 光面爆破 装载机或挖掘机装自卸汽车运至洞外弃渣场 因主洞长 16km 在施工时考虑 4 个支洞 平均每个支洞长 800m 加进出口共 10 个工作面 每个工作面平均掘进 1 6km 支洞为城门洞型 成洞宽 4 8m 高 6 0m 洞身采用临时支护 主洞洞身砼衬砌采用标号 C25 砼 钢模台车上半弧 240 度范围内衬砌 待掘进完成后进行下半弧 120 度衬砌 因该隧洞为有压隧洞 砼衬砌厚度考虑 为 类 40cm 类 50cm 类 60cm 临时支护参数分别为 类 240 度范围内喷射 C20 砼 10cm 系统锚杆 25 L 3 0m 梅花型布置 间距 1 5m 类喷射 C20 砼 15cm 6 钢筋网间 距 20cm 系统锚杆 25 L 4 0m 梅花型布置 间距 1 5m 为 2 类时增设 16 钢支撑 间距 1 2m 类 18 钢支撑 间距 0 8m 喷射 C20 砼 20cm 6 钢筋网间距 10cm 系统锚杆 25 L 4 5m 梅花型布置 间距 1 5m 增设随机锚杆 25 L 4 5m 必要时采取管棚注浆 隧洞衬砌每 12m 设伸缩缝 采用橡胶止水 缝间采用沥青木板填缝 厚 2cm 洞身设 PVC 预埋排水孔 洞顶回填灌浆 岩层破碎处洞身周围采取固 结灌浆 砼拌和系统考虑两套 砼洞外平均运距 5km 洞内平均运距 1 0km 三 工期 1 TBM 施工 双护盾 3 施工准备期 TBM 订货 制造 运输周期约 11 个月 拟采用国内制造 TBM 安装调 试 3 个月 后配套及配套设备设计 制造和装配 周期与主机相同 施工场区 的各种临时设施修建可与设备制造 运输同期进行 主要生产设施为管片加工 厂 约需 5 个月 可与设备制造同期进行 因此施工总准备工期需 14 个月 掘进效率和工期 根据横江流域的岩石特性 主要为灰岩及玄武岩 根据 TBM 相关技术参 数 TBM 对该类型的岩石施工最为适合 根据本次考察资料及结合实际情况 TBM 开挖小时的生产率可达 3 5m h 而受支护方式 运输 物资供应 机械的保养维护 管线安装 设备 移动辅助作业 停工 新机组 包括劳动组织 的 磨合 水电供应的中断 机械 故障 特殊地质现象 工作疏漏及校正等因素影响 TBM 日纯掘进时间利用 率约 40 左右 通过对引洮 引大济湟工程的考察及国内外近些年对 TBM 施工程统计 每月隧洞掘进天数按 25 天考虑 每天 TBM 掘进 30m 则隧洞掘进平均进尺 按 750m 月 双护盾 TBM 施工法在不影响掘进的同时 进行了管片的安装 充填豆砾石及灌浆工作 因此洞身的永久支护基本不占用直线工期 TBM 拆 除工期按常规考虑 1 5 个月 根据以上数据统计 TBM 施工 双护盾 施工期约为 37 个月 含准备期 详见云南昭通某水电站引水隧洞工程施工进度计划表 TBM 法 4 2 常规钻爆法 施工准备期 考虑进场 施工道路 施工贝蕾桥 洞口挂口 施工供电及其他临建设施 布置影响 施工准备期引水隧洞进出口段考虑 4 个月 支洞考虑 3 个月 工期 根据常规钻爆法施工及结合目前施工单位已施工的中江人民渠七期石垭 隧洞工程 泸定沙嘴电站引水隧洞工程及乡城县洞松水电站引水隧洞工程 为 缩短施工工期 采用边开挖 边衬砌的施工方案 即在掘进的同时 使用台车 对隧洞洞身上半弧进行砼衬砌 受砼衬砌影响及隧洞长度影响 开挖及洞内临 时支护按隧洞长度递减 洞身衬砌按每 6 天一个循环 12m 即每月 60m 计算 完成开挖后按每月 72m 计算 在对洞身上半弧完成衬砌后进行下半弧的砼浇 筑及洞内洞内回填及固结灌浆 根据以上数据统计 常规钻爆法施工期约为 58 个月 含准备期 详见云 南昭通某水电站引水隧洞工程施工进度计划表 钻爆法 四 综合比较 TBM 施工相对常规钻爆法施工比较而言 具有施工工期短 安全 对环 境影响小的特点 虽投资相对钻爆法稍高 但考虑对于本电站引水隧洞所处的 自然环境及周围的水麻高速 内昆铁路的影响 且考虑到相邻电站隧洞二次利 用 TBM 提前发电带来的效益等因素 故本工程引水隧洞推荐使用 TBM 施 工 5 TBM 施工与施工与钻钻爆法施工爆法施工综综合合对对比表比表 钻爆法TBM 法 双护盾 序号 项目 名称 优点缺点优点缺点 备注 1工期 58 个月 受 地质影响情 况较大 工 期长 掘进速度较快 可以实现连续掘进 能同时 完成破岩 出碴 支护等作业 效率较高 施工总工期 37 个月 每月平均掘进 支护 750m 与钻爆法相比可提前工期 21 个月 2安全 安全隐患较 大 用 TBM 施工 改善了作业人员的洞内劳动 条件 减轻了体力劳动量 避免了爆破施工 可能造成的人员伤亡 事故大大减少 3 开挖 质量 及地 质适 应情 况 具有机 动灵活 的优越 性 对围岩的扰 动破坏性较 大 非人为 造成的超挖 量较大 TBM 采用滚刀进行破岩 避免了爆破作业 成洞周围岩层不会受爆破震动而破坏 洞 壁完整光滑 超挖量少与钻爆法相比安全 高效 改善了施工作业环境 地质适应性较差 对于大型 的岩溶暗河发育的隧道 高 地应力隧道 软岩大变形隧 道 可能发生较大规模突水 涌泥的隧道等特殊不良地质 隧道 不适合采用 TBM 施工 4 环保 需开设 4 个 支洞 修建 道路 对环 境影响较大 TBM 施工不用炸药爆破 施工现场环境污 染小 减少了长大隧道的辅助导坑数量 保 护了生态环境 如果使用双护盾 TBM 还可 以减少隧道内水的流失 有利于环境保护 和减少水土流失 5 对周 围建 筑物 影响 对周边的水 麻高速公路 内昆铁路影 响较大 受 外界干扰因 素较大 对周边建筑物基本无影响 受外界干扰因 素小 6 劳动 力及 设备 投入 人力资源投 入大 设备 投入台件多 高峰期 1080 人 人力资源投入小 高峰期 250 人 7管理 自动化 信息化程度高 TBM 具有施工数 据采集功能 TBM 姿态管理功能 施工数 据管理功能以及施工数据实时远传功能 可实现信息化施工 7 投资 及适 用性 投资相