锦屏电站引水隧洞半断面盾构掘进试验研究.pdf

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1、第43卷第11期人民长江Vo1．43，No．112012年6月YangtzeRiverJune，2012文章编号：1001—4179(2012)11—0040—03锦屏电站引水隧洞半断面盾构掘进试验研究来记桃，魏治文，周济芳(1．二滩水电开发有限责任公司锦屏建设管理局，四川凉山615000；2．湖北水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430064；3．二滩水电开发有限责任公司，四川成都610051)摘要：在锦屏二级水电站引水隧洞工程施工中，迫于高地应力区潜在强岩爆威胁及工期压力，进行了半断面掘进试验探索。采用振动、应变及其他复合诊断技术，在全断面与半断面开挖的不同工况组舍下，严密监测掘进机重要部

2、件的响应，并进行对比分析，寻求使设备在半断面掘进中安全运行的合理参数。结果表明：半断面掘进的偏载问题不会影响设备主要结构的强度和安全，经比选最终选取推力和转速等参数。能够保证TBM设备的安全、有效运行。详细介绍了试验过程和施工控制要素，可供同类工程施工参考。关键词：高地应力；岩爆；TBM；半断面掘进；锦屏电站中图法分类号：TV672文献标志码：A全断面硬岩掘进机(TBM)以其“快速、高效、安然落差，通过长约16．67km的引水隧洞，截弯取直，获全、健康”的特点和优势，已越来越多地应用于我国长得水头约310m。引水系统采用4洞8机布置形式，隧道施工中，并几乎均为全断面整体掘进。然而，在锦洞群沿

3、线上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋屏二级水电站引水隧洞工程施工中，迫于高地应力区深约为2525m，全洞平均埋深约1610m，其中埋深大潜在强岩爆的威胁及工程工期压力，进行了半断面掘于1500m的洞段长度约为12540m，具有埋深大、洞进试验探索，努力寻求解决TBM通过潜在强岩爆区的线长、洞径大的特点。引水隧洞采用钻爆法和TBM法方法。但是，TBM半断面开挖使得刀盘出现部分临相结合的施工方案，采用钻爆法施工的引水隧洞段为空，一般认为掌子面忽软忽硬，刀盘及主轴受力不均，马蹄形断面，开挖直径l3．4m，采用TBM施工的引水直接造成掘进机的刀盘、刀具损伤，冲击主轴承，甚至隧洞段，开挖直径

4、为12．4m。锦屏一号隧洞采用TBM会引起主梁偏载，最终导致主轴承驱动系统及其他部开挖，设备为美国robbins公司生产，刀盘安装新刀时件因冲击造成损伤。为评估掘进机在半断面掘进的动直径为12430mm，TBM从结构上可分为主机、皮带连态响应，通过实施半断面试验段TBM掘进，采用振动、接桥和后配套3个部分，整机长约230m，总重量约应变及其他复合诊断技术，在全断面与半断面开挖的2600t。不同工况组合下，严密监测掘进机重要部件的响应，将引水隧洞穿越岩性不同地层和较为发育的断裂构半断面掘进监测记录与全断面掘进进行对比分析，并造带，岩体完整性不一。三迭系地层分布广泛，构成了进行适当修正与验证，寻

5、求使设备半断面掘进中安全引水隧洞的主要围岩，主要为锦屏山西侧(T)、盐塘运行的合理参数。组(T)、杂谷脑组(T)、白山组(T：)、三迭系上统(T)。地质勘探资料表明，引水隧洞处于我国西南高1工程及地质概况地应力区，据地应力测试成果进行的三维初始应力场锦屏二级水电站装机容量4800MW，单机容量反演回归分析，在隧洞轴线高程l600m处最大主应600MW，利用雅砻江下游河段150km长大河弯的天力值为70．1MPa，最小主应力值为30．1MPa，属高地收稿日期：2012—02—24作者简介：来记桃，男，工程师，主要从事水利水电工程建设管理工作。E—mail：laijitao@ehde．tom．c

6、n第11期来记桃，等：锦屏电站引水隧洞半断面盾构掘进试验研究4l应力区。施工开挖过程中岩爆频发，以弱一中等岩爆表1全断面测试工况为主，尤其是隧洞中部8～11km洞段为潜在强岩爆集中区，局部已发生极强岩爆。中部白山组由灰～灰白錾要工况要工况。色致密厚层块状臭大理岩等组成，TBM掘进此段岩爆全断面1空载2．7全断面1o120004．o2空载3．3lll40004．0风险较高，在高地应力作用下，围岩的强烈破坏极易对3空载4．012160004．0在此施工的人员和设备安全构成严重威胁，经各方论4120002．7半断面1398001．96证，可采取钻爆开挖导洞的方式，提前释放高地应力，5140002．

7、71499701．966160002．7l598302．o0保证TBM安全通过。本文以期通过半断面掘进实验7120003．31698602．49予以验证，并获取最佳的掘进参数。8140003．3l7l1002．499160003．32钻爆导洞预处理及掘进测试方案2．1钻爆导洞预处理方案行速度、振动加速和应变测点传感器的布置，测点布置如下：在TBM掘进的1号引水隧洞选取长约50m的不(1)主轴承上端处设置竖向、