當前位置:首頁
> 資訊中心 > 專題報道


斗罷艱險又出發——水電三局天水曲溪“黃河號”TBM掘進施工紀實


發布日期:2021-11-25 信息來源:制安分局 作者:何海鵬 陳桂萍 字號:[ ] 分享

天水曲溪城鄉供水工程是一項跨流域調水工程,工程由大壩樞紐、輸水隧洞、引水管線、調蓄水池等組成,是甘肅省列重點工程;總投資約21.3億元。工程建成后將極大的緩解天水市城區水資源短缺問題,是保障天水市城區生產、生活用水需求的重大民生工程;中國水電三局制安分局天水曲溪城鄉供水工程TBM項目部承擔了該項目主要控制性工程—長達22千米的輸水隧洞TBM掘進施工。

本工程采用2臺φ4米的國產超強脫困型雙護盾TBM“長江號”、“黃河號”從輸水隧洞進口和出口相向掘進,其中,進口段“長江號”掘進14千米、出口段“黃河號”掘進8千米;這2臺設備是目前國內開挖直徑最小的雙護盾TBM。

2021年6月30日,天水曲溪城鄉供水工程引水隧洞出口平臺彩旗飄揚,一派喜慶氣象,上午10時30分,天水中電建曲溪城鄉供水有限公司總經理齊志華莊重宣布“黃河號”TBM始發試掘進!“黃河號”TBM自此開始了它的穿越之旅。

截至2021年10月30日,“黃河號”TBM已累計掘進600米、安裝管片500環。好事多磨,“黃河號”TBM這短短600米的掘進卻經歷了刀具偏磨、刀盤前泥餅、突涌水及破碎帶等困難,使得這趟穿越之旅步履蹣跚。

爭分奪秒  鏖戰TBM組裝

“黃河號”TBM刀盤直徑4.03米,整機總長434米、總重約800噸,主機部分主要包括刀盤、前盾、伸縮盾、撐緊盾及尾盾等,主機長約11米、重約280噸。2021年3月6日,在工友們的殷切期盼中TBM第一車設備到貨,由于道路、場地等因素制約,直到4月6日才完全具備組裝條件,隨后開始了緊張的設備組裝工作。TBM采用洞外分段組裝方案,通過200噸汽車吊配合100噸汽車吊完成組裝。時值初春,工友們冒著綿綿細雨,他們有的在清洗配件,有的在檢查工器具,有的在把合螺栓,呈現出一派有條不紊、熱火朝天的繁忙景象。

 

4月16日,TBM主機及連接橋組裝完成具備步進條件。16日早上,項目總工陳桂萍帶領技術員早早來到現場親自指揮,從步進裝置管線連接、系統調試到TBM順利步進各個環節都有陳總嚴肅又忙碌的身影。通過26個小時的不懈努力,于4月18日TBM主機及連接橋步進至掌子面。緊接著又開始TBM后配套臺車組裝、步進,到4月28日TBM已具備帶電調試條件。然而,天不遂人愿,通往出口平臺的20kV電力線路不具備帶電條件,項目部一方面安排出口平臺臨時設施施工,一方面通過多方協調,終于在5月28日送電。經過不分晝夜的緊張調試,TBM終于具備始發試掘進的條件,此時工友們早已摩拳擦掌:大顯身手的時候到了!

集思廣益 解決技術難題

輸水隧洞自南向北穿過西秦嶺山地,地質復雜多變,地下水豐富、TBM掘進過程中,須穿越大小68條斷層、2個褶皺,具有突泥、涌水、軟巖變形卡機等施工風險,施工難度可想而知。初設報告中關于隧洞出口段地質情況是這樣描述的:輸水隧洞出口段基本適宜TBM掘進的部分占15.03%;適宜性差的部分占84.97%,隧洞出口段TBM掘進適宜性總體評價:適宜性差。加之,輸水隧洞出口段8千米洞挖施工,受麥積山風景區、軍事管理區的影響,考慮鉆爆法施工對地面擾動較大,只能采用TBM法施工。

隨著TBM刀盤緩緩轉動,每天的掘進進尺也在穩步增加,1米、2米、4米……正當大家憧憬著創造下一個國產雙護盾TBM的進尺紀錄時,施工一線傳來消息:刀具偏磨,僅7月4日一天就發現12把刀具偏磨,12把刀具更換耗時三十多個小時。在以往工程中從未碰到如此規模的刀具偏磨,一時間項目部上上下下都被一種莫名的恐慌所籠罩,是TBM刀盤結構設計不合理?刀具布置不合理?圍巖石英含量高?掘進參數設置不合理?項目部當即聯合TBM設備廠家就此問題展開專題研究,并要求作業隊提高掘進過程中查刀次數,實時監測刀具磨損情況及時更換刀具。隨著緊急處置措施的啟動,刀具偏磨數量有所下降,但依然無法有效杜絕該現象。TBM設備廠家非常重視刀具偏磨問題,派出專員進駐現場協助研究分析,同時廠內對刀盤結構及刀具布置重新驗算分析,排除了刀盤結構及刀具布置方面的原因。

 

另一方面,項目部邀請地質設代同項目部地質工程師一起對當前洞段圍巖巖性進行確認,經過仔細研究確認該段圍巖為混合巖化片巖,石英含量不高。那么,到底是什么原因引起的刀具偏磨呢?項目總工陳桂萍陷入沉思,之后連續一個星期,陳總每天早早去到隧洞出口平臺觀察TBM掘進時的掘進參數變化,與TBM設備廠家、刀具廠家討論分析,在這過程中他發現了兩處不易被發現的異常:在當前圍巖抗壓強度不高的情況下TBM掘進時刀盤轉速過高;刀盤初裝刀的扭矩較大。這兩個異常湊到一起造成的效果就是當主推力不大且刀盤轉速較高時,刀具與巖石間的切削力無法克服刀具的扭矩使刀具無法轉動,最終導致刀具偏磨。

原因找到,就是對癥下藥了:后續的掘進中適當降低了刀盤轉速,同時組裝刀具時扭矩也適當調低。這些針對性措施實施后,刀具偏磨現象得到有效解決。項目部上下都松了口氣,心中的陰霾隨之散盡:終于可以正常掘進了!

TBM恢復正常掘進,每日進尺在逐步上升,但8月6日TBM掘進中,刀盤轉矩突然不斷增大直至因刀盤轉矩超限自動停機。跟班的刀具班班長進入刀盤檢查,發現刀盤前部渣料呈餅狀完全糊住了刀具及鏟斗,渣料無法進入刀盤。經過地質工程師對該段圍巖分析:該段圍巖屬破碎松散巖塊,含有斷層泥并夾雜少量碎裂巖,巖渣主要由巖塊、巖屑及巖粉組成。掘進過程中,巖渣在刀盤的碾壓下自刀盤中心位置向刀盤面上形成附著的泥餅,并在高溫、高壓作用下不斷變厚變硬,最終導致刀具、鏟斗被糊住,刀盤失去切削能力同時刀盤轉矩明顯增大,但掘進速度沒有明顯變化。

 

結合以往施工經驗,這種情況下只能進入刀盤人工清理。TBM掘進隊和施工技術人員分4個小組共同參與、交替作業,面對空間狹小的刀盤,施工人員不畏艱難進入刀盤區域,連續清理,終將糊在刀盤上的泥餅清理下來并裝袋搬運至主機皮帶機。過程中,每個小組清理2個小時,然后各小組依次輪換。當清理人員從刀盤鉆出來時各個都是渾身沾滿泥污、汗水夾著泥水。

原本每天的兩班掘進施工基本變成了一班掘進、一班清理,TBM施工降效嚴重。但是沒關系,想想水電前輩們靠著肩扛手提建造起一座座巍峨大壩,這點苦與累又算什么! 

干群一心  迎戰富水地段

TBM掘進至8月份時,日進尺已基本穩定在每天16m~18m,工友們對這臺TBM設備越來越熟悉,設備操作也愈發熟練,一切都在向好的方向發展!8月21日,夜班掘進施工如往常一樣進行著,凌晨3:00左右管片拼裝手發現圍巖滲水變大,掘進隊長隨即安排人將排水泵接好并投入運行,并囑咐管片拼裝手持續關注滲水情況。凌晨5:20左右,圍巖滲水持續變大,掘進隊長當即與值班生產經理溝通,一致認為圍巖滲水持續惡化將存在淹機風險,決定立即啟動應急預案:停止掘進作業,TBM上的作業人員撤出洞外,避免水情進一步加大危及人身安全;同時安排人員將備用泵投入,并聯系物資部值班人員連夜送兩臺排水泵到現場分別安裝在伸縮盾、刀盤位置,保證設備安全。

 

幸運的是四臺水泵全部投運后,涌水量沒有繼續增大,也未造成任何設備損壞。經測算,這次地下水流量達到了每小時90立方米。經過三天連續不斷的抽排,水量明顯減少,嘗試掘進作業后水量也未見增大,隨即恢復掘進施工。

勇毅前行  向著勝利進發

8月29日、30日連續兩天日進尺突破20米,累計進尺突破了500米,早先初設報告上提到的引水隧洞出口段不適宜掘進的陰影也隨之散去。彼時,與TBM配套的軌道系統也安裝完成;項目部未雨綢繆,聯系山東大學超前預報系統的研發人員緊急趕往現場,對項目部技術人員就便攜式SAP地震超前預報系統進行實地的操作與培訓,萬事俱備,只待高產!

9月1日,日進尺15米;9月2日,日進尺12米;9月5日,日進尺4.5米,日進尺連續下降并且出渣量異常,引起了項目部的高度警惕。項目地質工程師進入刀盤檢查,發現掌子面右上方局部掉塊、出現塌腔,且掌子面有線狀流水,與巖渣、不穩定碎塊巖混合呈流體狀。掘進過程中,掌子面塌方的巖渣涌入刀盤,造成刀盤轉矩增大;同時涌入刀盤的巖渣不能及時被運走而持續增加,最終因涌入刀盤巖渣過多侵占主機皮帶機運行空間而造成停機。

這種情況下優先嘗試封堵刀盤鏟斗以減小刀盤進渣量,四個鏟斗逐一封堵,經過五天的不斷嘗試,刀盤進渣量依然較大,均未能順利通過該段。9月10日,項目部技術人員繼續進洞對當前掌子面進行超前地質預報,分別在TBM尾盾、連接橋部位布設炮擊點和采樣點采集數據并利用專用軟件進行數據分析。經分析:掌子面前方約50米范圍內圍巖破碎,節理裂隙發育,易發生掉塊,局部出現塌腔。經地質設代確認進入破碎帶。

軍情緊急,刻不容緩,如不立即采取處理措施,可能會造成卡機或TBM被埋,結合蘭州水源地施工經驗,項目經理宋卿果斷決策,采用化灌超前預處理的方案通過該破碎帶。項目領導立即安排技術人員連夜編制《破碎帶處理方案》,與業主、項目公司、監理、業主咨詢就破碎帶預處理的有關問題積極溝通,并邀請公司TBM首席專家黃繼敏到現場指導并審核方案,經多方討論,修改完善后立即上報監理部。另一方面,緊急采購化灌材料,并邀請破碎帶預處理業內專家到現場指導施工。 


準備妥當后,9月13日開始了第一個循環的預處理施工,主要從刀盤和前盾尾殼在頂拱120度范圍鉆孔、灌漿。項目總工不分晝夜的守在現場,根據掌子面圍巖情況分析鉆孔方位、從鉆孔深度分析漿液灌注量,實時調整、優化方案。每個循環陳總都會將調整、優化后的方案記錄在一張白紙上,大家都笑稱這是專治破碎帶的“處方”。

 

雖然破碎帶對TBM施工造成很大的影響,但眼前遭遇的挫折并未擊倒水電三局天水曲溪TBM項目的廣大干部職工。在處理現場,他們迎難而上、越挫越勇的工作熱情溫暖著每個員工的心。處理現場施工環境惡劣,不僅要克服掌子面空間狹小、人員進出不便的難題,還要克服掌子面滲水等困難。從巖縫中滲出的水冰冷刺骨,刀盤內作業人員蜷縮其中,冒著頭頂的冷水進行鉆孔作業,干一會就渾身濕透,出來烤干衣服后,又進入掌子面繼續工作;導向系統是TBM的眼睛,每循環開始鉆孔前,測量員穿著雨衣順著主機皮帶機爬進盾體用制作的鐵盒子將導向系統的激光靶保護起來,開始掘進前又再次爬進盾體拆走保護鐵盒;如此循環,只為爭分奪秒,只為全力以赴。

 

項目部通過精心組織,科學施工,截至2021年10月30日,采用化學灌漿的處理方法已完成十九個循環的化灌處理及掘進,累計掘進86.451米。在處理期間,項目經理宋卿多次深入施工一線,在隧洞掌子面前共同探討解決方案,協調溝通,大大提高了處理效率,也為快速通過破碎帶贏取了寶貴的時間。目前雖然尚未完全通過這段破碎帶,但是項目部上下一心,堅信會迎來最終勝利,就跟工友們說的一樣“咬牙堅持就行了!”

艱難困苦,玉汝于成。困難和挫折從來都不是通向成功之路的絆腳石,而是磨刀石。水電三局TBM團隊從鴨綠江畔的長白山、黃河之濱的祁連山輾轉至橫貫東西的秦嶺山脈,一路披荊斬棘,一路踏平坎坷,靠的就是三局人 “自強不息,勇于超越”的拼搏精神。

國之利器,在大山深處穿越,水電三局TBM人,必將守得云開終見月明!

天水曲溪城鄉供水引水隧洞總長22千米,可謂任重道遠,此刻項目部全員更要提振士氣,齊心協力,以黨的十九大精神為指引,以飽滿的工作熱情,堅韌的戰斗意志,打一場漂亮的翻身仗,爭取早日實現輸水隧洞的全線貫通,干好這項惠民工程,為百萬龍城人民交上一份滿意的答卷。 







【打印】 【關閉】
瀏覽次數:
Produced By 大漢網絡 大漢版通發布系統 一本色道久久88综合亚洲精品-无码国内精品久久人妻-国内精品久久人妻无码网站