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1、1专业技术报告(第二篇)2010 年 6 月，本人毕业于河海大学水利水电学院，获得毕业证和工学学士学位证书。并于同年 7 月进入中国水利水电第十四工程局有限公司工作。2011 年 7 月取得助理工程师专业技术资格证书。工作至今，我参加了科卡科多辛克雷水电站（以下简称 CCS 水电站）项目的建设，一直从事水利水电工程专业技术管理工作。在CCS 项目技术部、厂房施工部独立完成和参与完成了 CCS 水电站的多项技术管理工作。先后负责 CCS 水电站项目的国内设计技术管理工作，工程计量审核工作，设计图纸会审，施工措施评审及编制工作；2015 年 7 月起，任 CCS 厂房施工部架子队技术主管，先后负责
2、引水及排水廊道片区、控制楼及出线场片区现场的施工技术工作。我利用自身所学的水利水电工程专业知识，通过在 CCS 水电站项目的工作实践，逐渐成长为一名具有水利水电工程施工经验的专业技术人员，较全面、系统地掌握水利水电工程专业的理论知识。同时，本人熟悉水电工程施工规范、设计规范，并能运用行业规范解决专业技术问题。下面将 CCS 水电站大断面长隧道双护盾 TBM 掘进技术进行介绍。一、概述CCS 水电站位于厄瓜多尔 Napo 和 Sucumbios 省之间的 Coca 河流域，电站装机 1500MW，发电引水流量 222m3/s，最大工作水头617.24m，共布置 8 台单机 187.5MW 的高水
3、头冲击式机组。项目 EPC2合同总工期 66 个月，其中，首批四台机组在开工后第 60 个月发电，后四台机组在第 66 个月发电。项目开工日期为 2010 年 7 月 28 日。EPC 合同额超过 23 亿美元。主要由五大部分组成：首部枢纽工程、输水隧道工程、调节水库工程、引水发电系统工程和出线工程。输水隧洞总长 24.78km，纵坡为 0.173%，埋深 300700m，为无压明流洞设计，采用管片衬砌，管片设计采用通用型小楔形管片，厚度 30cm，环宽 1.8m，全环 7 块不等分块。衬砌后内径为 8.2m，引水流量为 222m3/s。其中 94.3%洞段采用两台 TBM 同时掘进，5.7%
4、洞段采用钻爆法开挖。输水隧洞全长以 2#支洞为界，TBM1 由 2A 支洞向上游掘进至1#支洞出洞，掘进长度 10.8km，TBM2 由输水隧洞出口（调节水库）直接进入主洞，到增设的 2B 支洞出洞，掘进长度 13.75km。二、工程地质条件输水隧洞穿越区内，河流众多，沟谷比降较大，岸坡陡峻。地势总体西高东低，西部最高海拔 2000m 左右，东西部平均相对高差约 600m。工程区位于火山和地震多发区，地质构造运动较剧烈，工程地质条件较复杂。输水隧洞沿线穿越规模不等的断层共 25 条。隧洞围岩类别主要为、三类，分别占隧洞长度比例为60%、20%、20%。输水隧洞围岩岩性以侏罗系白垩系 Misah
5、ualli地层（J-Km）安山岩、凝灰岩为主，岩体完整性总体较好。三、TBM 设备选型在 TBM 选型时对各种不利地质情况充分评估，对工程地质条件3是否适宜掘进机和影响开挖效率的因素进行评估，并对可能产生的不利因素从设备源头进行改进和防止。具体采取以下措施：3.1 刀盘设计对地质具有较强的适应性刀盘和刀具应具有良好的破岩开挖能力和地层适应能力。针对本工程地质条件复杂、围岩强度变化较大，TBM 刀盘设计和刀具配置要既能适应最大单轴抗压强度为 230Mpa 的硬岩掘进，又能适应饱和抗压强度为 6Mpa 的破碎软岩掘进。刀盘设计有足够的强度、刚度、耐磨性。并对刀盘在设计和制作时对材料和工艺进行了严格
6、控制。本工程刀盘总重达 230t。刀具采用直径为 19的滚刀，刀箱采用背装式刀箱可以实现平滑的岩石切割表面，而且可以实现刀具快速更换的目的。3.2 采用变频电机驱动，可保证连续掘进采用变频驱动，其具有可靠性高、传动效率高、能耗经济、针对不同的围岩具有良好的调速性能和破岩能力等优点。刀盘可以双向旋转，顺时针旋转掘进出碴，在换刀和脱困时可以逆时针旋转。在地质稳定、均匀的地层采用高转速，以获得较高的掘进速度和效率；在地质破碎、不稳定地层采用低转速，可以获得较高的扭矩，同时可以更好地保护刀具，保持掘进的连续性。3.3 TBM 选型时采取如下措施适应不良地质3.3.1 渗水或涌水地段适应性针对隧洞可能存
7、在渗水和涌水，在 TBM 选型设计时采取以下措施：采用电法探测系统 BEAM4 超前预报，预报系统预报前方地质4体有大涌水迹象，采用 360 度自控钻机超前钻机（最大钻孔深度80m）钻孔减压排水。采取堵排结合的处理方式。配置双液化学灌浆泵可以对渗水段进行化灌，减少涌水并对岩体裂隙灌浆。另外在伸缩缩位置布置流量不小于 70L/s 的自吸式污水泵，将渗水抽排至后配套外。主轴承密封设计可以承受 4.5bar 的喷水压，保证在涌水时主轴承密封不受影响，保证了主驱动的使用寿命。主驱动变频电机、导向系统激光标靶电气防护等级为 IP67，其它电气设备系统防护等级为 IP56。TBM 上配备 500kw 应急
8、发电机，能保证控制系统和抽排水系统正常。3.3.2 缩径地段掘进适应性本工程存在 8%缩径地层，为有效应对该地层给 TBM 带来的风险，TBM 设计时采取如下措施：TBM 的锥型盾体，尽可能地缩短的机身长度设计。主驱动可实现整体抬高的设计，在围岩发生收敛变形地段，抬高主轴承可扩大开挖面，从面降低卡机的风险。在刀盘设计时要求刀盘具有超挖功能，超挖半径不小于 100mm。刀盘设计采用高强度的结构设计，刀盘脱困扭矩、主推进或辅助推进力在设计上有足够的能力储备。能在 TBM 被卡机时提供足够大的推力和扭矩。3.3.3 断层、塌方地段掘进适应性针对本工程隧洞有可能穿越断层、易塌方地段，TBM 设计时采取
9、如下措施：封闭式的刀盘设计。TBM 刀盘采用封闭式设计，能有效地支撑掌子面，防止围岩发生大面积的坍塌。刀盘设计采用5高强度的结构设计，具有高耐磨性。刀盘脱困扭矩、主推进或辅助推进力在设计上有足够的能力储备。能在 TBM 被卡机时提供足够大的推力和扭矩。主驱动的启动扭矩为额定扭矩的 1.25 倍，最大扭矩为额定扭矩的 1.5 倍，脱困扭矩为额定扭矩的 1.7 倍。且脱困时其扭矩能在短时间内达到。撑靴接地比压可调，在遇断层时，其接地比压小于 3Mpa。四、TBM 双护盾掘进技术4.1 TBM 掘进模式及掘进工工艺说明双护盾 TBM 掘进根据地质条件采用双护盾和单护盾两种模式。双护盾掘进模式在围岩稳
10、定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘和前护盾提供反力，在主推进油缸的作用下，使 TBM 向前推进。TBM 作业循环为: 掘进与安装管片撑靴收回换步再支撑再掘进与安装管片。在此模式下，掘进与安装管片同时进行，施工速度快。单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段。在软弱围岩地层中掘进时，洞壁不能提供足够的支撑反力。这时，不再使用支撑靴与主推进系统，伸缩护盾处于收缩位置。刀盘的推力由辅助推进油缸支撑在管片上提供，TBM 掘进与管片安装不能同步。作业循环为:掘进辅推油缸回收安装管片再掘进。在掘进过程中，操作手要根据围岩变化，及时调整变换掘进模式。掘进时操作手需根据掌子面的围岩状
11、态、渣料变化情况，选择恰当的推力、撑靴压力、刀盘转速等掘进参数，并适时调整。 64.2 长距离滑行方式选择，为 TBM 顺利掘进创造条件本工程滑行洞段为火山灰地层，滑行基础采用钢筋混凝土基础，在基础设计时考虑一定富余。为减少滑行时盾体与基础的摩擦阻力，在基础施工时，在底拱 50 度两侧安装 H300 型钢，在滑行前，在型钢上涂抹黄油润滑脂。为防止在滑行过程中盾体防偏转，在 TBM 前盾和撑靴盾分别焊接防滚动改造装置。连接桥行走轮问题，采取在连接桥台车轮组靠后的位置焊接两组走支撑，支撑距混凝土表面50mm，支撑在混凝土面的滑行采用 50mm 钢棒。TBM 反力始发采用反力支撑钢架来为 TBM 始
12、发提供反力。而 TBM 滑行期间的材料供应，由于没有形成系统的轨道系统，材料采用吊车吊罐或者其它方式供应。4.3 设计选用通用型管片，提高施工效率本工程选用通用型管片，管片设计分左右环两种管片。每一环管片分 7 块不等分块，采用小楔形块设计。采用通用型管片只需要一种模具，减少模具投入。且管片数量计算、生产、调度比较容易，只需要调整管片楔形块拼装位置就可以实现左转、右转、直线施工要求的特点。且管片生产组织、场地堆放非常容易。管片拼装选型利用 TBM 上配置的 VTM 测量系统来确定管片拼装顺序，通过计算机计算，提高拼装生产效率，在该工程得到成功运用。4.4 加强管片拼装质量控制管片拼装是双护盾
13、TBM 掘进隧洞质量控制的关键，管片拼装中存在以下通病：（1）破碎。 （2）安装椭圆度超过设计值。 （3）错台。7（4）环缝间隙过大。针对管片拼装通病，采取以下措施：管片预制过程中，每周至少对模具精度检查 12 次。控制生产的管片的尺寸精度，避免管片预制尺寸误差造成管片安装通病。控制 TBM 掘进姿态。TBM 姿态有偏差时，要勤测管片与盾尾的间距，并按实测间距调整管片拼装顺序。豆砾石回填提前至盾尾后第 23 环管片，减少管片椭圆度变形。TBM 换步时，控制油缸推进速度和推力。并经常检查辅推油缸组行程快慢和受力是否均衡。安装管片时管片螺栓要先拧紧，在 TBM 换步时，要对螺栓复紧。加强盾尾后抽水
14、，减少砂浆被渗流水带走和底部渗水对管片造成的上浮。4.5 配套设施系统优化配置为了充分发挥 TBM 效能，对 TBM 洞内、外配套设施进行系统优化配置。 （1）合理组织列车编组，在隧洞中部 2/3 位置布置错车平台。车辆编组计算按各种工况进行计算模拟配置牵引机车。牵引机车选用功率大、牵引力大、性能优越、故障率低的机车。 （2）轨道系统采用工 20 轨枕。轨道连接采用螺栓可靠连接。 （3）抽水设备采用变频恒压恒流水泵，减少水压压力和流量不稳定。供水管路采用管路压槽机压槽，抱箍快速连接。 （4）洞外砂浆搅拌车采用强制式搅拌机，每盘拌和能力达 2m3。 （5）管片储存场地满足一天掘进需要，且管片装车
15、龙门吊有足够的富余度。 （6）散装水泥储存量大于7 天使用量，水泥装车采用优化的螺旋输送机，减少装车难度，并控制装车扬尘。 （7）高压电缆进洞采用新型高压快速电缆连接。84.6 物料高效组织，加快施工进度物料运输组织的好坏对 TBM 掘进速度至关重要。TBM 物料组织主要包括以下：渣料运输管理：渣料需与皮带输送能力相匹配，当围岩条件变化造成渣料增加或减少，操作手要及时调整掘进参数。同时需对皮带进行实时监控。管片拼装及回填所需材料调度：为保证掘进和管片拼装工作的连续性，洞内管片拼装材料至少保证储存 2 环管。同时考虑砂浆初凝时间，避免砂浆初凝。而要满足以上要求，须合理编制列车编组和调度，同时考虑
16、辅助设施洞内充足储存。在洞外布置上力求物料组织高效、流畅。掘进所需材料，需提前组织和储备。管片生产工作超前于 TBM掘进，管片储存量至少为月平均掘进量的 3 倍。其它诸如水泥、砂石骨料储量能满足 7 天掘进需要。辅助材料延长管理：轨道、皮带架延伸、电缆挂件、风筒材料每班根据掘进进度提前储备，并安排专人负责延伸。水管、电缆利用 TBM 自带管线自动延伸，TBM 自带管线和电缆用完后，统一安排时间延伸。辅助设施的延伸在 TBM 换步期间专人要检查并延长。4.7 加强备品备件管理，降低施工成本加强 TBM 备品、备件管理是保障 TBM 掘进施工的需要，是降低施工成本，加速资金周转。由于备品备件采购手续繁琐（要先下订单、再签采购合同） 、交货周期长。备件必须提前下订单采购，订单9需按计划分期、分类确定，避免 TBM 设备停下来等待备件，对于一些急件临时采购需空运。同时备件管理要立足自身，加强现场改造和加工。对于外购件的采购要提前计划提前
