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      錦屏二級(jí)水電站引水隧洞巖爆段TBM穿越技術(shù)

      2012-10-23 05:11:50彭邦興
      水電站設(shè)計(jì) 2012年1期
      關(guān)鍵詞:護(hù)盾洞段巖爆

      袁 亮,彭邦興

      (1.四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川成都610072;2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,四川成都 610072)

      1 前 言

      錦屏二級(jí)水電站為引水式地下電站,引水系統(tǒng)并排布置4條引水隧洞和1條排水洞,單條隧洞長(zhǎng)約16.67km。其中,1號(hào)、3號(hào)引水洞和排水洞東段采用TBM掘進(jìn),TBM直徑分別為12.4m、12.4m、7.2m。排水洞TBM先于引水隧洞TBM掘進(jìn),因遭遇不可預(yù)見的極強(qiáng)巖爆設(shè)備毀滅性損壞而停止掘進(jìn)。參建各方及時(shí)總結(jié)巖爆段施工經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的摸索和實(shí)踐,在引水隧洞TBM掘進(jìn)過(guò)程中,逐步形成了相對(duì)成熟的巖爆段TBM穿越技術(shù),使2臺(tái)超大直徑TBM分別掘進(jìn)了5 859m、6 295m,安全至鉆爆開挖交界部位。

      2 工程地質(zhì)

      引水隧洞和排水洞自東向西分別穿越鹽塘組大理巖、白山組大理巖、三迭系上統(tǒng)砂板巖、雜谷腦組大理巖、三迭系下統(tǒng)綠泥石片巖和變質(zhì)中細(xì)砂巖等地層。隧洞平均埋深1 500~2 000m,最大埋深2 525 m。隧洞區(qū)以自重應(yīng)力為主,實(shí)測(cè)最大主應(yīng)力值達(dá)42.11MPa。據(jù)回歸分析,隧道全線最大和最小主應(yīng)力值分別達(dá)63 MPa和26 MPa;圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比大多小于2,實(shí)測(cè)巖爆傾向指數(shù)為1.32~5.8,具備發(fā)生高地應(yīng)力破壞的強(qiáng)度條件。

      根據(jù)地質(zhì)資料分析,引水隧洞TBM所掘進(jìn)洞段的潛在巖爆分布長(zhǎng)度見表1。

      表1 巖爆分布長(zhǎng)度 m

      3 TBM支護(hù)設(shè)備

      本工程采用開敞式TBM,其支護(hù)區(qū)分為L(zhǎng)1區(qū)和L2區(qū)。其中L1區(qū)距離刀盤6~17m的范圍,主要配備有鋼拱架安裝器、2臺(tái)錨桿鉆機(jī)、頂部鋼筋網(wǎng)安裝平臺(tái)、混凝土應(yīng)急噴射裝置和錨桿注漿設(shè)備;L2區(qū)距離刀盤17~60m的范圍,主要配備有掛網(wǎng)平臺(tái)、兩臺(tái)錨桿鉆機(jī)和混凝土噴射小車。L1區(qū)和L2區(qū)所配備的錨桿鉆機(jī)以施工3.8m短錨桿為主,長(zhǎng)錨桿的施工效率和質(zhì)量較差。

      4 巖爆洞段的圍巖破壞

      TBM掘進(jìn)過(guò)程中破壞了圍巖原有的三維應(yīng)力狀態(tài),使圍巖內(nèi)部發(fā)生應(yīng)力重分布。在應(yīng)力重分布和調(diào)整過(guò)程中,不同部位圍巖因地應(yīng)力的分部格局、應(yīng)力量級(jí)、巖體結(jié)構(gòu),以及TBM施工擾動(dòng)程度的不同,圍巖應(yīng)力調(diào)整的表現(xiàn)形態(tài)也不盡相同,有的圍巖內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整過(guò)程比較緩和,調(diào)整后趨于穩(wěn)定,但有的圍巖調(diào)整過(guò)程中發(fā)生不同形式的圍巖破壞,以釋放部分應(yīng)力實(shí)現(xiàn)應(yīng)力平衡。根據(jù)圍巖破壞特征和強(qiáng)度的不同,將巖爆分為以下4種:

      (1)輕微巖爆。巖石表層發(fā)生爆裂脫落、松弛和碎裂現(xiàn)象,零星間斷發(fā)生破壞,深度小于0.5m,內(nèi)部有噼啪、撕裂聲,持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。錦屏二級(jí)TBM穿越T2y5地層過(guò)程中圍巖發(fā)生此類破壞現(xiàn)象較為突出。

      (2)中等巖爆。圍巖爆裂脫落、剝離現(xiàn)象較為嚴(yán)重,圍巖表層時(shí)常呈板裂化,深度為0.5~1.0m,有少量彈射,伴有清脆的響聲,多發(fā)生在隧洞水流方向左側(cè)的拱肩部位。TBM在埋深超過(guò)1 000m以上的圍巖洞段中掘進(jìn),發(fā)生中等巖爆幾率逐步增加。

      (3)強(qiáng)巖爆。TBM掘進(jìn)至埋深超過(guò)1 500m,在接近褶皺的核心部位地段掘進(jìn),圍巖大片爆裂脫落,出現(xiàn)強(qiáng)烈彈射,影響深度1~3m。持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),并向圍巖深度發(fā)展。

      (4)極強(qiáng)巖爆。TBM在接近或超過(guò)2 000m處于褶皺的核心區(qū)域掘進(jìn)過(guò)程中,圍巖易發(fā)生大片嚴(yán)重爆裂,往往容易沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生大面積的崩塌。其振動(dòng)強(qiáng)烈,有沉悶的聲響,迅速向圍巖深部發(fā)展,影響深度超過(guò)3m;其能量巨大,對(duì)TBM構(gòu)成嚴(yán)重威脅,甚至摧毀設(shè)備和工程。2009年11月28日,排水洞TBM在SK9+283m部位就遭遇到罕見的極強(qiáng)巖爆,直接導(dǎo)致TBM毀滅性破壞。

      在掘進(jìn)過(guò)程中除巖爆強(qiáng)度和形式不同外,巖爆發(fā)生的空間部位也不一樣,一般沿TBM縱向可分為TBM掌子面巖爆、刀盤及護(hù)盾部位巖爆、護(hù)盾后巖爆;按照巖爆相對(duì)TBM橫截面的位置分為頂拱巖爆、側(cè)墻巖爆和底拱巖爆。TBM掘進(jìn)過(guò)程中底拱基本沒(méi)有發(fā)生巖爆現(xiàn)象。

      5 巖爆對(duì)TBM施工的危害

      巖爆發(fā)生的形式和空間部位不同,對(duì)TBM施工有不同的危害,一般有以下5方面:

      (1)損壞TBM設(shè)備結(jié)構(gòu)件。譬如掌子面巖爆,一方面容易直接砸損刀具或鏟齒;另一方面因掘進(jìn)過(guò)程中巖爆造成掌子面的不平整,致使刀具、鏟齒及刀盤易受沖擊荷載作用發(fā)生非正常損壞。護(hù)盾后頂拱巖爆,直接砸傷液壓及機(jī)械部件。

      (2)刀盤及護(hù)盾部位若發(fā)生強(qiáng)至極強(qiáng)巖爆,大量塌方體擠壓刀盤或護(hù)盾,導(dǎo)致刀盤或護(hù)盾卡機(jī)。

      (3)威脅人員安全,影響作業(yè)人員心理。巖爆發(fā)生時(shí)伴有飛石或塌方,威脅作業(yè)人員安全,易造成作業(yè)人員產(chǎn)生“談爆色變”的恐懼心理,不利于人的身心健康和作業(yè)隊(duì)伍穩(wěn)定。

      (4)制約TBM正常掘進(jìn)。大量的塌方體堆積于TBM底部,影響TBM軌道鋪設(shè)和行進(jìn);側(cè)墻巖爆易形成爆坑,影響撐靴的正常工作,制約TBM掘進(jìn)進(jìn)度。

      (5)毀滅TBM設(shè)備,造成人員群體傷亡事故。邊頂拱發(fā)生極強(qiáng)巖爆,可能損毀工程或設(shè)備,并有造成人員群體性傷亡事故的風(fēng)險(xiǎn)。譬如2009年11月28日排水洞TBM遭遇的極強(qiáng)巖爆,直接導(dǎo)致TBM毀滅、人員群體傷亡的慘痛事件。

      6 巖爆段TBM總體施工思路與措施

      在總結(jié)排水洞TBM巖爆施工經(jīng)驗(yàn)后,采取了“規(guī)避災(zāi)害性的強(qiáng)至極強(qiáng)巖爆、防治中等及輕微巖爆、降低部分強(qiáng)巖爆至可接受程度的原則”進(jìn)行巖爆段施工,確保TBM設(shè)備和人員的安全。

      6.1 多種手段的巖爆綜合預(yù)測(cè)

      為做到巖爆的事前預(yù)防,主動(dòng)進(jìn)行巖爆防治,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和專家咨詢,采用以下手段進(jìn)行巖爆的綜合預(yù)測(cè):

      (1)宏觀分析判斷法。根據(jù)隧洞埋深、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造和地形條件等從宏觀預(yù)測(cè)巖爆的等級(jí)、烈度及分布情況,尤其是對(duì)可能發(fā)生強(qiáng)至極強(qiáng)巖爆的區(qū)域進(jìn)行初步預(yù)測(cè),基本確定8~11km區(qū)段易于發(fā)生強(qiáng)至極強(qiáng)巖爆段。

      (2)圍巖性質(zhì)預(yù)測(cè)法。根據(jù)揭露的圍巖特性,譬如巖石的顏色、硬度、脆性、完整性,以及圍巖表面的滲水等現(xiàn)象判斷前方巖爆的可能性。施工過(guò)程中當(dāng)遇見白色完整的大理巖表面無(wú)滲水或少有滲水的情況下,及時(shí)提醒現(xiàn)場(chǎng)作好巖爆預(yù)防。

      (3)根據(jù)TBM掘進(jìn)的渣料塊度、形狀,以及掘進(jìn)出露的巖面情況判別巖爆發(fā)生的可能性。一般正常的掘進(jìn)渣料呈梭片狀、塊度小于或接近刀間距,或出現(xiàn)渣料呈板塊狀、塊度大于滾刀間距的現(xiàn)象時(shí),表明該區(qū)域存在巖爆跡象或可能性。

      (4)微震監(jiān)測(cè)定位預(yù)測(cè)技術(shù)。微振檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)收集巖體內(nèi)應(yīng)力重新分布過(guò)程中的微震事件,通過(guò)多角度采集信號(hào)進(jìn)行微震點(diǎn)的定位和頻度統(tǒng)計(jì),并依據(jù)微震事件點(diǎn)的頻率和集散度,判別潛在巖爆的級(jí)別和發(fā)生幾率的一項(xiàng)巖爆預(yù)測(cè)技術(shù)。其成像顯示見圖1。此項(xiàng)技術(shù)是錦屏二級(jí)引水隧洞后期巖爆預(yù)測(cè)的主要手段之一。

      6.2 改進(jìn)設(shè)備,增強(qiáng)被動(dòng)防護(hù)能力

      為增強(qiáng)設(shè)備的抗巖爆能力,降低巖爆對(duì)TBM設(shè)備及人員的威脅,在TBM穿越巖爆段前對(duì)TBM設(shè)備進(jìn)行必要的改進(jìn):

      (1)針對(duì)TBM L1區(qū)支護(hù)設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn),提高支護(hù)設(shè)備的作業(yè)效率,減少圍巖的暴露時(shí)間。譬如對(duì)401-319設(shè)備的L1區(qū)指形護(hù)盾進(jìn)行了截短,優(yōu)化L1區(qū)鋼筋網(wǎng)安裝器,將錨桿鉆機(jī)前移,縮短錨桿鉆機(jī)與掌子面的距離,以便能盡早對(duì)出露的圍巖實(shí)施錨桿支護(hù)。

      圖1 微震監(jiān)測(cè)成像示意

      (2)對(duì)TBM關(guān)鍵部件和易損部件進(jìn)行防護(hù)性改造。如將鉆機(jī)等支護(hù)設(shè)備的液壓油管和閥門移位至鋼結(jié)構(gòu)件下部,對(duì)鉆機(jī)滑軌和撐靴油缸加設(shè)可伸縮的防護(hù)裝置等,增強(qiáng)設(shè)備自身的抗巖爆能力。

      (3)改善工人的作業(yè)條件,增強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。譬如在L1區(qū)護(hù)盾下方增設(shè)和加寬作業(yè)平臺(tái),作業(yè)人員在護(hù)盾防護(hù)下安裝網(wǎng)片;在L1區(qū)增設(shè)防護(hù)支架,人員可在防護(hù)支架下完成錨桿的鉆孔和錨桿安裝等工作,減少人的安全風(fēng)險(xiǎn)。

      6.3 強(qiáng)至極強(qiáng)巖爆段TBM穿越方案

      結(jié)合排水洞TBM遭遇極強(qiáng)巖爆的危害,以及2號(hào)引水隧洞極強(qiáng)巖爆的表現(xiàn)特征,經(jīng)過(guò)專家咨詢和參建各方的研究分析,一致認(rèn)為錦屏二級(jí)的極強(qiáng)巖爆是TBM難以承受的施工風(fēng)險(xiǎn),在施工中應(yīng)規(guī)避極強(qiáng)巖爆。通過(guò)多方面論證和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),確定TBM在潛在極強(qiáng)巖爆段采取以鉆爆先開挖導(dǎo)洞,然后由TBM進(jìn)行剩余斷面掘進(jìn)的開挖方案。通過(guò)鉆爆開挖導(dǎo)洞預(yù)處理釋放應(yīng)力,完成隧洞頂拱系統(tǒng)支護(hù),然后在頂拱相對(duì)安全的條件下,TBM完成下部圍巖的開挖,以規(guī)避TBM在極強(qiáng)巖爆段的施工風(fēng)險(xiǎn)。本工程極強(qiáng)巖爆段采用的鉆爆法與TBM法聯(lián)合開挖的斷面見圖2。

      6.4 巖爆段支護(hù)措施

      圖2 鉆爆法與TBM聯(lián)合開挖斷面示意

      TBM在巖爆段掘進(jìn),主要以防治頂拱巖爆為主,重點(diǎn)在L1區(qū)有針對(duì)性地采取各種強(qiáng)支護(hù)措施進(jìn)行防治;在L2區(qū)以完善系統(tǒng)支護(hù)為主,進(jìn)行側(cè)墻的系統(tǒng)砂漿錨桿和系統(tǒng)噴射混凝土施工。其中L1區(qū)的支護(hù)措施如下:

      (1)預(yù)應(yīng)力短錨桿+網(wǎng)片聯(lián)合支護(hù)。針對(duì)輕微巖爆,如以應(yīng)力松弛破壞為主的圍巖洞段,普遍采用長(zhǎng)3.8m、φ28mm的預(yù)應(yīng)力脹殼式短錨桿與預(yù)制網(wǎng)片相結(jié)合的支護(hù)方案。當(dāng)圍巖出露護(hù)盾后即被網(wǎng)片覆蓋,按間距1~1.2m施工錨桿,形成網(wǎng)+錨釘?shù)闹ёo(hù)結(jié)構(gòu),抑制圍巖的彈射或松弛破壞的進(jìn)一步發(fā)展,并使失穩(wěn)的圍巖塊體堆積在網(wǎng)片內(nèi),避免掉落砸損設(shè)備和人員,減少了底拱的清渣量。

      (2)網(wǎng)片+預(yù)應(yīng)力錨桿+局部拱架或全圓拱架。對(duì)于頂拱潛在中等巖爆,或者圍巖出露護(hù)盾或在護(hù)盾內(nèi)已經(jīng)局部板裂化破壞的圍巖,一般采用網(wǎng)片與拱架結(jié)合的支護(hù)方式。該結(jié)構(gòu)較網(wǎng)片與錨桿的結(jié)構(gòu)承載能力更強(qiáng),當(dāng)圍巖板裂化程度較高,錨桿難以成孔時(shí)采用局部拱架或全圓拱架形成較強(qiáng)的被動(dòng)支護(hù)體系,防止了圍巖掉落砸損設(shè)備或堆積于隧道底部制約掘進(jìn),有效地抑制了巖爆的破壞。

      (3)鋼筋排架+拱架。針對(duì)圍巖出露護(hù)盾前或出露護(hù)盾隨即發(fā)生中等巖爆甚至部分強(qiáng)巖爆,鋼筋網(wǎng)片的剛度和完整性不足以支撐上部落渣,存在大量失穩(wěn)和掉落的巖塊,不具備施工錨網(wǎng)結(jié)構(gòu)的圍巖洞段時(shí),采用鋼筋排架直接從護(hù)盾下緣拖拉出來(lái)封閉出露護(hù)盾的巖體,以間距1.0m施工全圓拱架,形成剛性被動(dòng)支撐結(jié)構(gòu),阻止圍巖掉落和圍巖破壞的進(jìn)一步發(fā)展,保證了L1區(qū)下部的設(shè)備和施工人員安全,避免失穩(wěn)巖渣掉落堆積于隧洞底部。

      (4)長(zhǎng)錨桿與應(yīng)急噴射混凝土。針對(duì)圍巖出露護(hù)盾的實(shí)際情況,及時(shí)噴射混凝土封閉巖面,并與錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼筋排架等結(jié)構(gòu)形成整體支護(hù)結(jié)構(gòu),也是TBM L1區(qū)采取的巖爆防治措施之一。但是,噴射混凝土對(duì)設(shè)備污染大,L1區(qū)的噴射混凝土大多只應(yīng)用于已經(jīng)發(fā)生巖爆破壞的區(qū)域,抑制巖爆破壞的進(jìn)一步發(fā)展。

      針對(duì)部分強(qiáng)巖爆或預(yù)測(cè)出強(qiáng)巖爆的部位,在上述已實(shí)施措施的基礎(chǔ)上,在L1區(qū)加密布置長(zhǎng)6m的脹殼式中空預(yù)應(yīng)力錨桿,以增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響深度,增加圍巖自穩(wěn)能力。

      (5)水漲錨桿、中空預(yù)應(yīng)力錨桿、摻仿鋼纖維納米混凝土以及柔性鋼絲網(wǎng)在巖爆段的應(yīng)用。水漲錨桿是一種中空的薄壁鋼制錨桿,在高壓充水時(shí)折疊的桿壁伸展與孔壁緊貼,是一種能快速支護(hù)且有利于圍巖應(yīng)力調(diào)整的摩擦型錨桿。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)其外露的錨桿端頭加設(shè)大墊板,利用摩擦錨桿的抗拉作用,限制錨桿孔周圍巖體彈射和脫落。其施工快捷、操作簡(jiǎn)單,利用錨桿端頭在撐靴撐壓作用下可彎曲貼緊巖面不損傷撐靴的特點(diǎn),較好地解決了L1區(qū)邊墻錨桿施工安全風(fēng)險(xiǎn)高和錨桿頭外露損壞撐靴的問(wèn)題,在1號(hào)引水隧洞TBM巖爆段掘進(jìn)中被廣泛應(yīng)用。

      為減少TBM施工的錨桿數(shù)量,在隧洞頂拱使用了可將L1區(qū)臨時(shí)支護(hù)與L2區(qū)系統(tǒng)支護(hù)錨桿相結(jié)合的中空預(yù)應(yīng)力錨桿,即在L1區(qū)快速完成中空預(yù)應(yīng)力錨桿的安裝和預(yù)應(yīng)力施加,然后在錨桿到達(dá)L2區(qū)平臺(tái)時(shí)進(jìn)行錨桿注漿,作為系統(tǒng)砂漿錨桿使用,大大降低了錨桿總體工程量,提高了TBM的掘進(jìn)效率。

      在噴射混凝土中添加納米仿鋼纖維,利用其凝固速度快和能提高混凝土韌性、增大抗拉裂能力的特點(diǎn),快速封閉和加固圍巖,抑制巖爆的發(fā)生。

      在巖爆多發(fā)洞段,為防止巖爆彈射損傷設(shè)備和人員,在局部洞段側(cè)墻使用柔性鋼絲網(wǎng)代替鋼筋網(wǎng)片,一方面可提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性,減少了網(wǎng)片搭接質(zhì)量不可靠和塌方部位網(wǎng)片安裝困難的問(wèn)題;另一方面柔性鋼絲網(wǎng)直接從上向下快速鋪設(shè),形成一道防護(hù)網(wǎng),然后施工錨桿將柔性網(wǎng)拉緊巖面,作業(yè)效率高,人員安全。

      6.5 掘進(jìn)操作控制

      (1)巖爆地段,由于地應(yīng)力大、爆落的巖塊多,TBM應(yīng)保持平穩(wěn)勻速推進(jìn),并適當(dāng)降低推進(jìn)速度,減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)和設(shè)備的非正常損壞。此外,在保證TBM推進(jìn)的情況下,降低撐靴壓力,減少撐靴對(duì)圍巖的二次擾動(dòng),可降低因撐靴作用誘發(fā)二次巖爆的風(fēng)險(xiǎn)。

      (2)針對(duì)掌子面巖爆易形成掌子面爆坑和不平整的巖面結(jié)構(gòu),為降低刀具受沖擊荷載發(fā)生非正常損壞的風(fēng)險(xiǎn)、減小刀盤和主軸承不平衡受力狀況,適當(dāng)降低刀盤轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力。

      (3)在巖爆洞段,應(yīng)利用TBM擴(kuò)挖刀具實(shí)施一定的擴(kuò)挖,并在掘進(jìn)過(guò)程中盡可能伸展護(hù)盾,以便在巖爆發(fā)生后,護(hù)盾收縮的空間增大,一方面減少TBM卡機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備卡機(jī)后脫困的難度;另一方面避免巖爆洞段因支護(hù)結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)或變形,侵占隧道空間。

      7 撐靴跨越巖爆爆坑的措施

      TBM在巖爆洞段掘進(jìn)過(guò)程中,側(cè)墻在巖爆后往往形成大小不同的爆坑或塌腔,使撐靴與洞壁不能充分接觸并相互作用,使撐靴不能提供足夠的TBM掘進(jìn)推進(jìn)力,制約TBM掘進(jìn)。為解決側(cè)墻撐靴部位爆坑和塌腔問(wèn)題,一般結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,靈活選用表2中所采取的措施,以保證撐靴撐緊洞壁,提供向前掘進(jìn)的推進(jìn)力和刀盤旋轉(zhuǎn)的反力矩。

      表2 撐靴跨越巖爆爆坑的措施

      8 設(shè)備維護(hù)管理

      (1)加強(qiáng)刀具和刀盤結(jié)構(gòu)的維護(hù),根據(jù)掘進(jìn)過(guò)程中刀盤前方的巖爆情況,適當(dāng)加大刀具和刀盤結(jié)構(gòu)的檢查頻次,及時(shí)更換受損的刀具和鏟齒,防止刀具和鏟齒發(fā)生群損群壞現(xiàn)象。

      (2)加強(qiáng)巖爆洞段掘進(jìn)前的設(shè)備檢查和檢修,保證設(shè)備處于良好的工作狀態(tài),減少TBM設(shè)備在巖爆洞段因設(shè)備故障滯留的幾率,降低巖爆風(fēng)險(xiǎn)。

      (3)巖爆洞段掘進(jìn)前,作好設(shè)備備件的充足儲(chǔ)備,尤其是TBM刀具和支護(hù)設(shè)備的備件應(yīng)比非巖爆洞段加倍儲(chǔ)備。

      9 施工組織管理

      在巖爆防治過(guò)程中,堅(jiān)持“以人為本”的管理思路,強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理。

      (1)培養(yǎng)一支精干的TBM施工隊(duì)伍,明確現(xiàn)場(chǎng)組織管理機(jī)構(gòu)和人員職責(zé)分工,統(tǒng)一指揮,協(xié)作配合,形成高效的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)班組,以應(yīng)對(duì)各種可能出現(xiàn)的巖爆事件和意外事故。

      (2)配備經(jīng)驗(yàn)豐富的地質(zhì)工程師跟班,經(jīng)常觀察掌子面狀況,多方面地采集地質(zhì)信息,及時(shí)進(jìn)行巖爆分析與反饋,指導(dǎo)操作人員調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)和支護(hù)方案。

      (3)選用經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)備維修和操作人員進(jìn)行巖爆洞段的掘進(jìn)和設(shè)備維護(hù)作業(yè),增加主動(dòng)控制設(shè)備的能力。

      (4)建立應(yīng)急預(yù)案,進(jìn)行必要的巖爆預(yù)防演練和安全技術(shù)交底,提高作業(yè)人員的巖爆防治意識(shí)。

      (5)參建四方共同組建巖爆領(lǐng)導(dǎo)小組,可聘請(qǐng)專業(yè)的巖爆咨詢專家參與,提供巖爆防治的技術(shù)支持。巖爆小組經(jīng)常性巡視工作面,及時(shí)就現(xiàn)場(chǎng)揭示的地質(zhì)情況召開巖爆例會(huì),研究并決策TBM巖爆段穿越方案和防治措施,指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

      10 巖爆段TBM施工效果與評(píng)價(jià)

      錦屏二級(jí)水電站引水工程隧洞埋深大、地應(yīng)力高,巖爆問(wèn)題突出,如何保證TBM安全順利穿越巖爆洞段,成為本工程的主要技術(shù)問(wèn)題之一。參建各方在充分總結(jié)排水洞TBM經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)基礎(chǔ)上,通過(guò)引水隧洞TBM掘進(jìn)前期不斷的摸索和總結(jié),逐步形成了適應(yīng)本工程巖爆段的TBM穿越技術(shù),使2臺(tái)超大直徑TBM順利穿越巖爆洞段,并與鉆爆法施工洞段銜接,掘進(jìn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)大的設(shè)備損傷和人員傷亡事故。

      11 結(jié)束語(yǔ)

      近年來(lái),隨著我國(guó)掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的引進(jìn),TBM設(shè)備逐步在一些地質(zhì)復(fù)雜的各大隧洞工程中應(yīng)用,然而在大埋深、高應(yīng)力、多巖爆地層中的TBM施工尚處于經(jīng)驗(yàn)積累和探索階段,需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)和提高。本文僅結(jié)合錦屏二級(jí)水電站引水隧洞TBM巖爆洞段的施工經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了TBM穿越巖爆段的一些施工技術(shù)。筆者認(rèn)為各工程還應(yīng)結(jié)合各自設(shè)備情況和具體巖爆特點(diǎn),有針對(duì)性地選擇適合地巖爆穿越技術(shù)是非常重要的。

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