大伙房引水工程TBM洞内组装总结.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流大伙房引水工程TBM洞内组装总结.精品文档.大伙房引水工程TBM洞内组装总结1. 概述TBM (Tunnel Boring Machine)是全断面隧道掘进机的简称。1952年美国ROBBINS公司生产了第一台能够实用的直径8m的掘进机以来,掘进机的施工技术已经趋进成熟。目前在国外实用掘进机掘进隧洞已经相当普遍,尤其是3Km以上的长隧洞。截至到2003年,国外几家大公司生产的掘进机的总数约有600台,并完成隧洞进6000km。TBM施工主要具有如下几个特点快速:具有连续掘进,能够同时破岩、出渣、支护作业,一次成洞,速度快,效率高。其掘进速度是
2、常规钻爆法的310倍。优质:成洞围岩扰动小,洞壁光滑,超挖小。围岩良好时,基本不出现超挖。经济:掘进机施工速度快,缩短了工期,大大提高了经济效益和社会效益。安全:用掘进机施工,改善了作业人员的洞内劳动条件,避免了爆破施工可能引起的人员伤亡,事故大大减小。环保:不用采用炸药爆破,施工现场环境不被污染,有利于环境保护。正由于TBM有如上施工特点,国内自90年代开始,在长大隧洞之中也相继采用了掘进机进行了施工。引大入秦30A、38号输水隧洞共长17km,刀盘直径5.53m,1991年开工,1992完工,平均月进尺980m,最高月进尺达1400m,创造了当时世界先进水平的好成绩;山西引黄入晋总干线长1
3、2km,刀盘直径6.13m,1994年开工,1995年完工,平均月进尺810m;以上两个工程均由意大利CMC公司进行了施工。山西省引黄入晋工程南干线全长86.2km,刀盘直径4.824.94m,共用4台掘进机进行施工,1997年开工,2002年完工,平均月进尺784m,最高月进尺达到1821m。当时的铁道部1998年引进德国维尔特(Wirth)公司敞开式掘进机2台,刀盘直径8.8m,分别顺利掘进了陕西秦岭隧道(南口5.6km,北口5.2km)、桃花铺1号隧洞(6.2km)、磨沟岭隧道(约5km),以上工程的完成没有一人因掘进事故而死亡。目前我国水资源总体偏少,其时空分布与社会发展布局不匹配,随
4、着我国经济的腾飞,水资源正在成为我国经济发展的制约因素之一。国内准备在建的项目有:(1)南水北调西线一期工程,其中隧洞长244Km,单条隧洞最长为73Km。洞径在9.5-10.2m左右,埋深约400500m,最大埋深为1150m。如果全部采用TBM进行隧道施工,大约需要1011台。(2)甘肃引洮工程,其中隧洞总长大约162.88Km,初步设计在局部隧洞之中采用两台TBM进行施工。(3)四川锦屏二级电站引水隧洞(4条),长度约为70km,地质围岩良好,可能采用TBM法进行施工。(4)目前福建、吉林等地也正在酝酿相关的TBM施工项目。国内的TBM市场空前的热烈,我公司做出了战略调整,进军TBM施工
5、市场,辽宁省大伙房水库引水工程TBM1标段是我公司承建的第一个TBM施工项目。2003年6月,我公司开始进行了此标段的施工任务。至2004年6月,完成了10#支洞的施工任务,2005年2月完成了TBM扩大洞室的施工任务,为TBM的组装创造了条件。同时在大起大重完成了TBM监造的工作。2005年3月7日开始至2005年7月完成了TBM的组装任务。2005年7月19日开始TBM的试掘进工作。截至2006年1月20日,共完成了TBM掘进3195m,其中在试掘进的第三个月完成了608.6m,正式掘进的第一个月完成了700.8m,相继创造了国内同等规模TBM掘进的最新记录,业主、监理相继发来了贺电。随着
6、TBM在隧洞施工的推广应用,相关的施工工艺方面的研究越来越多,也越来越深入,并逐渐形成了较为系统的施工工法研究。奋斗在施工一线的工作人员掌握着最为确切的一手资料,但不会将其轻易公开。此方面资料虽多,却停留在空洞的理论研究阶段,对于施工指导意义不大。本课题依托辽宁省大伙房工程引水工程,利用本项目现有的施工、科研条件,系统地对TBM洞内组装进行研究,将对我公司以及国内类似的工程可以起到一定指导作用。辽宁省大伙房水库引水工程位于辽宁省东部山区桓仁、新宾两县境内,主体工程全长约85Km,主体工程由直径8.0m的隧洞和附属建筑物组成。工程地处温带季风型大陆性气候,冬季严寒、干燥。夏季温热、多雨。多年平均
7、气温6.3,最低气温35.7。本工程自辽宁省本溪市桓仁县境内的浑江引水至辽宁省大伙房水库。隧洞施工方式有钻爆法、TBM掘进法两种施工方式。其中有大约长60Km长段主洞采用TBM法进行施工。我部承担的TBM1标段隧洞工程两种施工方法均有。我部承担的TBM1标段主洞全长22.677Km,根据原设计文件,TBM掘进长度20.7Km,人工钻爆段长1.9Km。本标段的施工支洞有3条,分别为10#支洞、11#支洞、12#支洞。长度分别为1580m、1000m、2600m。每个支洞,均设扩大洞室,其中10#支洞下游25m处设TBM安装间扩大洞室,11#支洞与主洞交叉处设TBM检修间扩大洞室,12#支洞与主洞
8、交叉点上游均设TBM1拆卸间扩大洞室等。其详细布置参见TBM扩大洞室位置示意图一。本标段穿越的地质岩层主要有(1)正长斑岩,岩石呈褐红色,斑状结构,块状构造,本段洞室埋深为150400m,单轴抗压强度为4773MPa,一般为54MPa。(2)混合花岗岩,岩石局部有石英富集的现象,矿物主要成分为斜长石、白云母等,洞室埋深200350m,单轴抗压强度4674MPa,一般为56MPa。(3)混合岩,主要岩性角闪片麻岩、花岗片麻岩等,埋深为200500m,抗压强度45109MPa,一般为60MPa。(4)安山岩、砂岩、凝灰岩等,岩石抗压强度约为2070MPa,岩石多为中硬岩。断层,本标段共发育了6条较
9、大断层,以中小断层为主。地下水分布不均,除个别破碎带以外,外水压力不大,隧洞地下水常年流量1m3/min/km。集中涌水地带,推测涌水量不超过100L/min。TBM施工方式:完成10#支洞TBM组装TBM掘进在11#扩大洞室检修,后援系统由10#转移至11#TBM掘进在12#扩大洞室拆卸运输出厂。2. 组装前的土建准备工作本工程采用的TBM是美国ROBBINS公司生产的MODEL MB264310产品,采用开敞式进行施工。由于自然条件的限制,本台TBM采用洞内组装的a方式,这是在中国的第一次,为了顺利的完成组装,为了顺利的进行组装工作,首先完成了组装之前的10#支洞的开挖;10#扩大洞室的设
10、计、施工工作;水、电的供给设计、施工工作;辅助机电设备的安装与调试工作等。1.1. 10#洞及扩支大洞室的施工10#支洞全长1580.17m,考虑将来永久检修以及TBM大件运输的问题,支洞的断面型式采用城门洞型,底部净宽6.6m,边墙高度3.5m,总净高度6.0m。见下图。 10#支洞为永久交通、检修洞,根据设计图纸,在开挖之时进行了初期支护,其中类围岩喷混凝土厚度为100mm,随机锚杆。a类围岩喷混凝土120厚度mm,设随机锚杆。b类围岩喷混凝土厚度150mm,局部钢筋网,随机锚杆。类围岩喷混凝土厚度150mm,顶拱挂钢筋网,8150150mm,系统锚杆22,L=2000mm,间距1200m
11、m,喷混凝土厚度150mm。初期支护完成之后,浇筑底板C25,厚度300mm。10#支洞底板综合纵坡8.1%,分贝由10个斜段、11个水平段组成,详细情况参见10#支洞施工布置图。考虑到10#支洞为TBM大件运输的交通洞,在开挖之时,就严格控制开挖质量,不允许出现欠挖的现象。待10#支洞开挖施工结束后,又将支洞断面复核一次,将遗留的欠挖部分进行了处理。使TBM的大件顺利运进了组装洞室。10#扩大洞室位于主支洞交叉点下游25m处。扩大洞室由以下几部分组成:主支洞过渡段、TBM安装间、TBM通过段、TBM出发洞等,主要是考虑TBM运输、安装、步进、始发进行设计的。主支洞过渡段宽度10.0m,高度由
12、8.0m渐变成12.5m的城门洞型,长度25m,主要是满足TBM运输的要求。安装间为蘑菇型,底部衬砌完净宽度10.1m,高度14.484m,边墙衬砌为厚度500mm的钢筋混凝土,长度80m,主要是考虑TBM安装的要求设计的。通过段长150m,断面型式为马蹄形,标准断面底部宽度为4.4m,净高度为8.29m,考虑TBM步进尺寸设计的。出发洞及渐变段长度为18m,标准断面为圆形,净空尺寸半径为4.275m。其布置型式、断面型式参见10#扩大洞室布置图、10#扩大洞室断面图。1.2. TBM组装供水、排水工作TBM施工期间水系统可分为供水与排水。采用100钢管从水井至10支洞中的蓄水池,经蓄水池调节
13、后,沿支洞侧壁供水至主支洞交叉处,然后分管,向主洞下游给TBM掘进施工、洞室喷锚供水,向上游给混凝土生产等供水。向主洞下游TBM施工供水管管径为100钢管,向上游供水管管径为50钢管。TBM大件进洞前,在支洞边角安装钢管作为临时供水管路,TBM组装调试完成后,将管路安装在洞壁上。排水需要考虑排水泵安装位置:一是安装于后配套区域,这样不占用主安装间的拼装面积,但掘进开始后需要进行改移。二是直接安装于主安装间污水池上,其好处是能一步到位,不需改移,但有可能会与TBM拼装造成影响。根据280t吨桥吊吊钩的行走位置,污水泵靠主安装间洞壁安装应不会对TBM拼装造成影响。污水泵的流量问题需要在TBM掘进前
14、进行综合考虑。供水管分别在主机和后配套组装区布置一出水口,连接若干长度的软管,采用150钢管直接排放到洞口污水池。10工区TBM掘进施工期供、排水系统布置详见下图。1.3. 供电设备的布置1.3.1. 10#支洞口供电设备的布置10#支洞口的供电系统布置在洞口的左侧,包括一个400V配电室、10/0.4kV1000kVA变压器和一只10kV架空线路的终端杆及杆上真空开关。该线路可提供的容量为6000kVA,已投入的负荷约为1000kW。现有的施工变压器容量为1000kVA,可以为将来的支洞皮带机、转渣皮带机、洞口风机等负荷提供电源,故10#支洞口不再考虑另外安装变压器。1.3.2. 双山头变电
15、所66/10kV系统的改造10#工区雇主已建的双山头变电所为66/10kV、8150kVA,由于其配出为10kV电压等级,而罗宾斯公司制造的TBM主机的高压接口为20kV等级,两者不匹配,所以需要对雇主的变电所进行改造。改造的方案是将双山头变电所66/10kV、5000kVA的1#主变更换为:66/20kV、5000kVA,并对10kV侧和继电保护设施进行相应的改造。变电所在进行设计时将要求设计院同时考虑11#支洞西岔变电所的实际情况,以能接纳10#洞的66/20kV系统为原则进行相应的设计改造。具体的改造内容主要包括以下一些工程量:原有66kV/10kV、5000kVA主变拆除(含起重、运输
16、和保管);新装66kV/20kV、5000kVA主变选型、订购、安装调试、试验;原有10kV开关柜拆除,母线分断;新设20kV开关柜选型、订购、安装调试、试验;主变二次侧继电保护屏、20kV高压开关柜二次保护屏的选型、订购、安装调试、试验;计量装置改造,主要是更换互感器,原有表计如果量程能满足要求,可继续使用;66kV/20kV系统联合调试、试运行;其他相关的设计、土建施工改造等工作。双山头变电所的改造将在2004年12月底以前完成。1.3.3. 20kV进洞66/20kV系统改造完成后,从20kV高压开关柜引出电缆(采用铜芯交联聚乙烯绝缘电缆,截面为395mm2)至水泥库附近,然后采用架空线
17、路跨越公路和河床,架空线采用150mm2钢芯铝绞线。在架空线路两端安装20kV避雷器,最后从架空线上引出电缆进洞,电缆沿洞壁左侧敷设,敷设高度不低于3m,直至与TBM主机对接。1.3.4. 扩大洞室内的供电设备在主支洞交界处布置一台10/0.4kV、1250kVA的箱式变压器,用于为主洞皮带机、风机、扩大洞室桥机、充电机、水泵房等设备提供动力,扩大洞室的负荷量为1000kW。在定购箱式变压器时,已要求厂家在10kV侧留出一个接线端口,用于为主洞内布置下一台变压器提供接口。10kV电源从洞口架空线路上“T”接,进洞线路采用350mm2交联聚乙烯绝缘电缆,电缆沿10#支洞左侧壁敷设,敷设高度约3m
18、左右。主机组装区配备二个400V电源配电箱,有4-5路外接输出,其中应有12个外接插板,插板分单相与三相。插头为防水、防爆型。TBM组装供电系统示意图备注:A电杆规格为12m,杆上安装户外式复合型真空断路器,并装设一组10KV氧化锌避雷器;B角钢支架与洞口接地线连接,其接地电阻应小于10;C角钢支架应除锈后防腐,涂一道红丹、二道银粉漆。1.3.5. 通风、照明、排水负荷用电主洞成洞段照明、排水负荷采用分段供电的方式,每隔2.5km布置一台容量为100kVA的变压器,负荷量按20kW/km考虑。沿洞壁右侧敷设四平线,四平线采用185mm2铝芯线(或120 mm2铜芯线)。1.3.6. 支洞断面布
19、置支洞的左侧布置皮带机,进洞10kV高压电缆沿左侧壁敷设,高度3.5m。支洞的右侧要布置剩余的所有管线,支洞的断面上主要布置的管线有: 施工用风、水管线和排污管布置在洞壁的最下端; 洞内通风排烟管布置在洞的正上方; 通讯线路布置的高度在2m左右; 动力线路(四平线)的架设高度不低于2.5m(该线路主要用于成洞段的照明和局部的排水负荷); 20kV电力电缆架设的高度不低于3m。1.3.7. 照明支洞的照明布置在洞壁两侧,洞壁左侧已有一回照明回路,为增加洞内照度,在洞壁右侧架设一回照明线,采用截面为50mm2聚氯乙烯铝芯线,零线采用35mm2聚氯乙烯铝芯线,照明线的最低点距地面的高度为2.5m,灯
20、具采用100w普通白炽灯,成洞段采用普通灯头,其他部位采用防水灯头,灯具每间隔5m一盏。支洞、主洞钻爆段、扩大洞室过渡段、通过段、出发洞均采用这种方式进行照明布置,满足掘进机组装调试照明的需要。扩大洞室主机安装间的照明采用深照型工厂灯,型号GC5,灯头型式E40,功率500W,灯具每间隔4m一盏,沿安装间的布置高度8m以上。沿扩大洞室布设四平线,高度2.5m(最下一根导线距地面),导线采用塑料铝芯线,截面为185mm2,零线95mm2。TBM掘进后,该四平线也随之向前延伸。在主机安装间的进门处安装照明配电箱,对安装间内的照明进行分段控制,照明配电箱安装高度1.3m。沿主机安装间每间隔20m设一
21、动力配电箱,用于为安装间内的临时负荷提供电源,动力配电箱的安装高度1.3m,容量按50kW考虑。1.4. 辅助机电设备为了进行组装工作,我部在10#扩大洞室衬砌结束之后,在扩大洞室安装了两台桥吊,分别为80t2,25t/5t,起吊高度为11m。并通过了新宾质量监督局的检验。3. 组装前的机构、材料、运输准备工作1.5. 组织机构为了确保组装工作顺利开展,加强组装工作的协调性,统一指挥,统一管理,在TBM组装调试期间成立TBM组装阶段组织机构,见下图。组装总指挥TBM组装白班(机电液)中外专家TBM组装夜班(机械)中外专家调度指挥协调组TBM运输供应组后勤保卫保障振冲现场代表Robbins现场代
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