锦屏电站TBM施工技术介绍
TBM穿越断层破裂带施工技术
TBM穿越断层破裂带施工技术摘要：TBM掘进机由于其高效、安全的优越性能，在超长隧洞施工中得到越来越多的应用，但其对地质条件差的围岩较钻爆法适应能力差，遇到不良地质段时难以顺利穿越，容易发生TBM卡机事故, TBM卡机处理费时、费工成为制约 TBM快速掘进的主要因素之一。
本文以新疆TBM项目部的引水工程为背景，详细介绍了TBM穿越断层破裂带带施工。
关键词：TBM 断层破裂带卡机脱困处理引言TBM掘进速度较快，但是目前超长隧洞前期地质勘探不准确，在遭遇较大断层破碎带容易发生TBM卡机事故。
一旦发生TBM卡机事故,采取合适的处理措施与技术使TBM尽快脱困，穿越断层破裂带施工就成为一项重要的工作。
本文总结中铁十六局新疆TBM项目的一次TBM穿越断层破裂带的施工经验，供类似事故处理时参考。
1 工程概况TBM5-1掘进段施工里程146+646-137+840，全长8806m，该段位于阿尔泰山南坡低山丘陵区，地形略起伏、开阔，分布高程678-770m，相对高差约100m，地形为剥蚀丘陵地貌，地形略起伏。
岩性主要为华力西期花岗岩、黑云母角闪斜长岩，次块状-块状构造，岩石中石英含量一般15-25%，岩石坚硬，较完整。
洞内出水主要以裂隙水为主，个别地段存在少量涌水，设计最大出水量约540m³/h。
目前已掘进至138+207.7，剩余363.7m，该段设计岩性为华力西期花岗岩，Ⅱ类围岩，未显示为断层带。
实际揭示围岩为华力西期粗粒花岗岩，肉红色，块状结构，坚硬岩。
桩号138+220至上游处发育一条与洞轴线小角度相交的断层，产状10～15°NW∠60～70°，带宽3.0～5.0m，带内主要为断层角砾岩和碎裂岩，夹少量断层泥，结构松散，影响带宽20～30m，地下水发育，围岩遇水软化作用明显。
断层出现在水流方向右侧边墙撑靴部位，向掌子面方向延伸，此段地下水发育，呈线状流水状态，约10～20m³/h。
浅谈锦屏二级水电站3_引水隧洞强岩爆段TBM拆卸洞第三次预处理岩爆预防和处理措施论文
浅谈锦屏二级水电站3#引水隧洞强岩爆段TBM拆卸洞第三次预处理岩爆预防和处理措施论文【摘要】结合锦屏二级水电站3#引水隧洞强岩爆段TBM拆卸洞第三次预处理工程实例论述隧洞岩爆的预防及发生岩爆后的处理措施。
【关键词】岩爆；岩爆预防和处理措施引言岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。
严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。
1.工程概况锦屏二级水电站3#引水隧洞强岩爆段TBM拆卸洞第三次预处理段引（3）9+607.00～9+207.00预测围岩情况，以及相邻的1#、2#、4#引水隧洞及施工排水洞临近洞段的岩爆频率和等级，都属于锦屏山的岩爆高风险区域。
且根据现场TBM刀盘至L2区范围内的岩爆造成的破坏情况，TBM继续掘进风险巨大，可能发生排水洞11.28强岩爆事故类似的事件。
并结合之前实施的导洞试验及预处理段成果，要求3#引水隧洞强岩爆TBM拆卸洞洞段采用钻爆法预处理。
设计地质勘查即显示引水隧洞在K7+000.00～K10+000.00桩号范围为最大埋深洞段，埋深超过2200m，地应力极高，均属于强岩爆洞段。
并且经过排水洞TBM所遭受的最极强烈岩爆导致TBM设备损害严重，以及根据C4标先行施工平导洞开挖揭示出的地质情况，也进一步证实了引（3）9+607.00～9+207.00m为潜在中强岩爆段。
该区域的岩爆等级、强度、频次均超过以往所发生岩爆规模。
预测强烈～极强烈岩爆将会发生，影响范围和时间也较大，对于人员和设备安全影响巨大，也将严重制约工程进度。
因此强岩爆问题将是本工程所面临的最大的重难点。
2.隧洞岩爆预防和处理措施针对隧洞的地质特征，在施工中可能出现岩爆的地段应采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。
项目名称：超深埋长大水工隧洞建设关键技术及应用 推荐 …
（1）雅砻江流域水电开发有限公司，第 1 完成单位 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：项目主要牵头单位，负责科研、工程建
设和运行管理，并将该成果全面推广应用到锦屏二级引水隧洞工程。 （2）中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，第 2 完成单位
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献：主要研发单位，在超深埋水工隧洞成洞 稳定、承载结构体系和高地应力强岩爆、高外水压力及渗流控制等技术方面做出重大贡 献，并将该成果推广应用与锦屏二级引水隧洞工程等。 （3）中国科学院武汉岩土力学研究所，第 3 完成单位
第 994016 号
有效
东勘测设计研究院 侯靖,褚卫江等
发明专利 围岩松驰深度测试方法
ZL 2010 1
第 1173584 中国水电顾问集团华 房敦敏,陈晓江,
中国
2013-4-10
有效
0586030.7
号
东勘测设计研究院 侯靖等
知识产权 类别
知识产权具体名称
国家 授权号 授权日期 证书编号
权利人
深、规模最大的中国锦屏地下暗物质实验室建设，并在埋深 1677m 的江边等水电站得到了推广应用。
五、曾获奖情况
获奖项目名称 深埋高外水压力水工隧洞关键技术 研究及应用 锦屏二级水电站深埋长大水工隧洞 群建设关键技术
获奖时间
奖项名称
奖励等级
主要获奖人
授奖单位
2014
张春生、吴世勇、周垂一、
中国电力科学技术奖 一等奖
项目名称：超深埋长大水工隧洞建设关键技术及应用
推荐单位：中国电机工程学会
一、项目简介
锦屏二级水电站是我国西电东送的骨干工程之一。电站利用雅砻江 150km 大河弯天 然落差截弯取直，引水发电，装机容量 4800MW；4 条引水隧洞单洞长 17km，最大开 挖洞径 14.6m，75%洞段埋深超过 1500m，最大埋深 2525m，实测最大地应力 113.87MPa， 岩溶及地下水集中发育，最高外水压力 10.22MPa，最大单点突涌水量 7.3m3/s。引水隧 洞是工程建设成败的关键，潘家铮院士当初有“三峡最大、锦屏最难”的评价。其引水 隧洞是世界上建设规模最大、综合技术难度最高的水工隧洞工程，工程建设面临成洞及 围岩稳定、高地应力及强岩爆、高外水压力及渗流控制等世界级难题。
锦屏二级水电站厂区枢纽工程高压管道竖井混凝土浇筑技术
・52・四川水利2021.No.2锦屏二级水电站厂区枢纽工程高压管道竖井混凝土浇筑技术李耀辉(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都,610091)【摘要】锦屏二级水电站厂区枢纽工程高压管道高度约250m，因此，高压管道混凝土运输施工技术为厂区枢纽工程的施工难点之一。
通过研究竖井混凝土运输施工技术，解决了高压管道高竖井钢衬回填混凝土运输问题，圆满完成了高压管道钢衬段混凝土回填施工，保证了施工安全。
【关键词】锦屏二级水电站高压管道混凝土浇筑施工难点中图分类号:TV554文献标识码:B文章编号：2095-1809(2021)02-0052-041工程概况锦屏二级水电站厂区枢纽工程8条高压管道与引水系统相连,组成有竖井段、上下弯段、上下平洞段。
竖井段的设计断面是圆形，开挖直径&10m,钢管后0.8m~1.25m作为回填混凝土的厚度，垂直高度250.725m(高程1563.9m~1313.175m),相邻两竖井中心间距30m。
2施工布置2.1混凝土拌制和运输道路混凝土由高线拌合系统及低线拌合系统供料,分五段进行施工，混凝土施工运输通道为：(1)下平段、下弯段:低线混凝土拌合系统-低线公路-进厂交通洞-厂2#施工支洞-下平洞段-混凝土泵机-施工部位。
(2)竖井1347.525m~1400.685m高程段：低线混凝土拌合系统-低线公路-进厂交通洞-尾闸室交通洞-绕行交通洞(尾闸室2#通风洞)-大楠公路-通风兼安全洞-下层排水廊道新增施工支洞-混凝土泵机(溜管)-施工部位。
(3)竖井1400.685m~1490.305m高程段:低线混凝土拌合系统-低线公路-进厂交通洞-尾闸室交通洞-厂1#施工支洞-厂6#施工支洞-上层排水廊道交通隧洞-混凝土泵机(溜管)-施工部位。
(4)竖井1490.305m~1537.95m高程段、上弯段:高线混凝土拌合系统-东引1#、2#施工支洞-厂8#施工支洞-混凝土泵机(溜管)-施工部位，辅以“桥机+吊罐”入仓作为应急措施。
TBM法与钻爆法在本工程的适应性分析
TBM法与钻爆法在本工程的适应性分析（一）、钻爆法1 、工程水文地质条件的适应性；（主要是岩石强度、稳定性、不良地质、高压涌水）（1）工程水文地质条件简述：隧洞沿线主要为碳酸盐岩及砂板岩，岩石抗压强度在50~114MPa，属中等硬度岩性，全洞中近90%的围岩为Ⅲ、Ⅱ类，有利于围岩的稳定，成洞条件较好。
引水隧洞所穿过的主要断层有：F5断层(拉纱沟～一碗水断层)、F6断层(锦屏山断层)、F7断层、F8断层(上手爬正平移断层)、F9断层、F26断层、F27断层、F28断层、F29断层。
工程区内断层属非活动断层，不会因断层分布而危及引水隧洞的安全。
岩溶裂隙水丰富，且水压力大。
在5km长探洞施工过程中，曾发生多次大的涌水，且各涌水点具有高水头、大流量的特点，5km长探洞内单点瞬时集中涌水量达4.91m3/s，稳定流量2~3m3/s。
辅助洞东端在开挖掘进过程中，单点瞬时集中涌水量达5.0m3/s。
在引水隧洞高程(1600m)附近的岩溶形态以溶蚀裂隙为主，溶洞很少，且规模不大。
（2）针对该工程水文地质条件钻爆法采取的措施：现代的隧道钻爆施工方法，适应从松散砂土至完整硬岩的各类围岩，可成功处理富水断层破碎围岩、高地应力硬岩、高地应力软岩及岩溶等不良地质问题，应用超前支护(或加固)、光面控制爆破、锚喷支护等技术，在各种不良地质问题中积累了丰富的成功经验；本工程可能遇到的问题主要有：a.地下水发育、岩溶裂隙水丰富，水压力大；b.隧洞埋深大，属高地应力区，施工中将产生中等以上的岩爆；c.断层破碎带。
尤其是地下水，在A、B辅助洞施工中已经遇到相应的问题。
采用钻爆法施工充分展现其优势（快捷、灵活、适用性强）通过支洞的设置超前、有效解决地下水的处理难题。
对于本工程可能遇到的工程水文地质问题，采用钻爆法施工可灵活地采取多种方式进行处理：A、地下水的处理：一是采用钻爆法施工可灵活采用多种超前预报方式例如超前洞室的预报作用、超前钻孔、TSP地质预报系统、红外线探水等；二是采用钻爆法施工可方便采用超前预注浆处理或开挖后的注浆处理的堵水方式；三是对于突涌水（泥）可采用截水、导流、封堵等方式进行处理。
196-演示文稿-隧道掘进机(TBM)施工
第九章 隧道掘进机（ TBM ）施工
大伙房水库输水隧洞
大伙房水库输水隧洞位于辽宁省东部山区的恒仁和 新宾两县境内。主洞全长 85.3205km ，断面为直径 8m 的圆形洞室。共有支洞Байду номын сангаас14 条，总延米 14143.2m 。 总体工程共分三个 TBM 施工段和一个钻爆法施工 段。其中，
TBM1 施工段长 22.7135km TBM2 施工段长 22.40425km TBM3 施工段长 18.558156km
(2) 支护结构 ① 开敞式 TBM 用复合式衬砌，最易适应不同地层和水量 , 支护寿命长，可确保 100 年，出事故维护方便。 ② 双护盾式 TBM 必须采用软弱地层管片衬砌厚度，不适应 变化多端的山岭隧道 ( 土压、水压 ) ，管片厚度不能调整，管 片寿命不可靠，且造价高于复合初砌数倍以上，因此不宜采 用。
扩孔式全断面岩石掘进机：先打导洞，然后扩 孔成洞的机器。
第九章 隧道掘进机（ TBM ）施工
优点：①导洞也是探洞 , 可掌握详细工程地质 和水文地质资料，可预测将要采用的扩孔掘进机 的技术性能参数，有助于合理组织施工，有利于 通风、地下水、瓦斯及预防性安全等的处理；② 只要现有小直径掘进机，马上可以对大直径隧洞 进行导洞施工，然后再订制扩孔掘进机也不会影 响工期；③提高了能量利用率。
敞开式 TBM ：利用支撑机构撑紧洞壁以承受向 前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。 常用于硬岩。
第九章 隧道掘进机（ TBM ）施工
适用于岩石整体性较好的隧洞。
第九章 隧道掘进机（ TBM ）施工
第九章 隧道掘进机（ TBM ）施工
护盾式全断面岩 石掘进机：在整机 外围设置与机器直 径相一致的圆筒形 护盾结构。
TBM刀盘无扩大洞室检修技术
TBM刀盘无扩大洞室检修技术白继军（中铁十八局集团隧道工程有限公司，重庆 400700）［摘要］随着隧道工程中TBM施工距离的不断提升，在施工中途刀盘不可避免的会损坏，刀盘全面检修大多在扩大洞室内进行。
以锦屏二级水电站引水隧洞TBM施工中刀盘检修为实例，研究实施了TBM 刀盘无扩大洞室检修技术。
经现场试验证明，此方法具有低成本、高效率的特点，可为同类TBM施工提供有益借鉴。
［关键词］开挖导洞；后退刀盘；搭设检修架；面板检查焊接；刀座更换［中图分类号］U455.39［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2019）06-0078-04Repair technology of TBM knife plate without extended chamberBAI Ji-jun随着我国基础建设的快速推进，TBM在铁路、水利水电、公路、地铁等隧道施工中得到了广泛应用。
TBM集隧道开挖、支护、出渣、通风除尘于一体，具有快速、安全、优质、环保等施工特点。
而刀盘作为TBM的关键部件，是影响TBM掘进效率的决定性因素［1］。
1 研究背景锦屏二级水电站位于雅砻江锦屏大河湾上，系雅砻江卡拉至江口河段五级开发的第二座梯级电站。
锦屏二级水电站利用雅砻江150km锦屏大河湾的天然落差，截弯取直开挖隧洞引水发电。
锦屏二级水电站4条引水隧洞长约16.67km，开挖洞径13m，一般埋深1500~2000m，最大埋深2525m 左右。
中铁十八局集团中标的C4标段主体工程为1号、2号引水隧洞东端施工及检修排水系统施工。
1号隧洞总长14.144km，主要采用TBM施工，开挖直径为12.4m，为目前全国水电系统TBM施工最大断面引水隧洞；2号隧洞总长11.929km，采用钻爆法施工，隧洞为马蹄形断面，开挖直径13m。
锦屏二级引水隧洞工程地质、水文地质条件复杂，高地应力、高压地下涌水等问题突出，工程施工面临巨大挑战。
锦屏二级水电站采用美国罗宾斯（robbins）公司生产的全断面隧道掘进机（见图1）。
6第四章第一节、TBM施工技术
第一节 TBM施工技术研究一、项目研究的必要性、意义及预期目的（一）秦岭隧道对本项目的特殊技术要求我国对隧道掘进机技术的研究和应用起步较晚。
在铁路隧道施工中采用掘进机（全断面）尚属首次。
而且秦岭隧道地质复杂，岩石的单轴饱和干抗压强度高达25O～300MPa，又夹有几十条大小断层。
用TBM进行秦岭铁路隧道施工具有五大风险和困难：1、直径大（φ8.8m），从制造到实用均承担机械设备设计、制造风险和施工风险。
国外成熟的TBM掘进机的直径均在3-6m范围，占生产总数的95%左右，大于6m直径的很少，真正用于铁路隧道的更少，因为铁路隧道控制掘进方向比其他用途的隧道要严得多。
2、岩石硬度很大，主要在混合片麻岩和混合花岗岩中掘进。
岩石抗压强度大于100MPa,最高达200MPa以上，石英含量均在10~35%。
所以刀具的磨耗也很严重，这个风险在国外也少有。
3、由于选用开敞式TBM，所以在穿越各软弱地层、断层时，会产生围岩失稳、涌水等地质灾害，直接危害TBM的风险。
4、TBM施工系统性强、配套严密，首次使用TBM存在使用、维护配件管理等系统工程的许多问题。
5、工期紧，不允许在施工中出现失败和差错，所以在进度上、质量上、安全上的压力很大。
又由于开挖和衬砌不能也不允许平行作业，所以在衬砌速度上整体道床施工上都突破月超千米的记录，但设备的投入也是非常大，成本相对增加不少。
我国对隧道掘进机技术的研究和应用起步较晚。
在铁路隧道施工中采用掘进机（全断面）尚属首次。
而且秦岭隧道地质复杂，岩石的单轴饱和干抗压强度高达25O～300MPa，又夹有几十条大小断层。
因此，为了掘进机应用的成功，确保秦岭隧道顺利建成，开展对掘进机施工技术的研究十分必要，既可解决工程难题，而且促进我国铁路隧道和地下工程事业发展，赶超本领域世界先进水平。
（二）国内外在该技术领域的技术水平与应用现状1、国内掘进机生产、使用情况我国掘进机研制由60年代开始，其进展过程大体分三个阶段。
TBM简介
TBM 是英语Tunnel Boring Machine（隧洞掘进机）的简称，是目前国际上最先进的隧洞施工机械，它依靠机械的强大推力和剪切力破碎岩石（注：推力由高压液压油缸提供，使刀具能够贯入岩体，因此油缸的推力、道具的贯入度就是TBM的掘进速度的一个重要参数。
剪切力就是由安装在刀盘上的刀具——滚刀、切刀、刮刀等切割岩体实现的，刀盘由驱动轴承带动旋转提供扭矩和转速），使隧洞掘进、出碴、衬砌、灌浆、采用激光导向等工序平行作业，实现一次成洞。
TBM法对围岩扰动小，开挖面平整圆顺，超欠挖少，可以有效降低地质灾害发生风险，实现连续快速作业。
它具有速度快、质量优、费用低、施工安全等优点，广泛应用于水利、水电、城建、交通等行业。
（注）：Tunnel Boring Machine应该是所有“隧道掘进机”的统称（简写TBM），真正意义上的TBM主要分为两个大类，一个是岩石隧道掘进机（国内一般称为TBM，有单护盾和双护盾的，用于岩石隧道施工，初期支护多采用锚杆喷射混凝土支护，大部分还有二次衬砌，最终成型隧道，不过也有采用类似盾构管片形式一次成型的），另一个就是所谓的盾构机了（国内还是称为盾构机，分为土压平衡盾构机EPB-Tunnel Machine和泥水盾构机。
用于单一或者复合式的土层、砂层、岩层地质条件的隧道施工，没有初期支护，采用管片的形式进行拼装形成衬砌，一次成型隧道）。
另外还有一种顶管法，与盾构机相似，但是原理不同，应用范围也不一样，了解不多，是否属于TBM 不敢确定，就不作解释了。
在国内，不要把“TBM”是划分后岩石隧道掘进机的称呼还是隧道掘进机的总称上混淆了。
在国外TBM可能就是我们称之为的岩石隧道掘进机，也可能是盾构机；在国内TBM就是岩石隧道掘进机。
TBM 适用于中硬岩层的开挖，最适宜于开挖岩石单轴抗压强度介于50～150MPa 的岩层。
当岩石的抗压强度超过150MPa时，将导致掘进机刀具磨损加剧，掘进速度降低，施工成本提高。
Dupline系统在锦屏TBM皮带系统中的应用
Dupline系统在锦屏TBM皮带系统中的应用摘要：结合锦屏TBM施工的实际情况，介绍了Dupline系统的基本组成、工作原理以及在皮带运输系统中的运用。
关键词：Dupline系统皮带系统TBMAbstract: combining the jin screen to the actual situation of TBM construction, this paper introduces the basic system Dupline composition, working principle and the application in the leather belt transport system.Key words: Dupline system TBM belt system中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：一、概述锦屏电站1#引水隧洞采用TBM开挖施工，TBM的施工特点以及12.4米的开挖直径决定了瞬时出渣量大,皮带系统运输则很好的满足和保证了连续快速掘进的要求。
长距离的石渣运输和隧洞内部多层次的施工环境决定了皮带运行环境的复杂性，对皮带运行环境的安全性有很高的要求，必须能保证任何位置随时停止皮带运行并且布线简单可靠以及让操作和巡查人员及时了解到故障和危险源所发生的位置，快速的排除故障保证掘进。
Dupline系统则很好的满足了这一要求。
二、Dupline简介Dupline是一种现场及安装总线，为建筑自动化、配水、铁路系统、能源管理、传送带系统以及其它领域提供独一无二的解决方案。
该系统通过普通双芯电缆传输数字和模拟信号达数公里。
系统采用模块化设计，操作原理简单。
Dupline 通常用作远程I/O系统，在现场装置和中央监测控制器之间建立连接。
1、Dupline系统的组成及其功能Dupline网络由四种基本原件组成：中央装置、输入模块、输出模块和两芯电缆。
中央装置控制所有的Dupline设备的通信。