复杂地质深埋长大引水隧洞施工技术研究

'醫产．％ｔｆ一．感糾脊我Ｕ專Ａ眉，应用研究‘ＧＴＫＤＡＯ占＇ＳＨＩＪＩＡＺ打ＴＪＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ、一ｒ＊‘＇一．；，．．＇．．’真：工程硕±学位论文复杂地质深埋长大引水隧涧施工技术研究ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈ凸ｏｌｏｏｆｔｈｅｇｙＤｅｅｐｌｙＢｕｒｉｅｄＬｏ凸ｇＤｉｖｅｒｓｉｏｎＴｉｍ凸ｅｌｉ凸Ｃｏｍｐｌｉｃａ化ｄ游，Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ養：‘心＾，｜培养单化主木工程学晓、！佑，．’ｒ：专业领域：建筑与上木工程学生姓雀：曹海涛，校内导师：朱永全教授校外导师：谢远莖离工，＇＇户；？＇’‘＇．：可Ｖ！早許＇Ｖ．Ｎ＇一＇杀＇瓜：載巧—＇二〇五年兰月巧詳Ｖ巧妒？＞１＇厂，－’、＇、．。．．‘年，Ｓ＇－－ｊ．‘巧丰．，萨．痴产哟跨Ｖ瘦产＇■＇，■；■：人＾Ｃ；：，；＾； 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作１及取得的硏究成果。尽我所知，除了文中特别加＾标注和致谢的地，也不包方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本硏究所做的任何贡献均已在论文中。与我作了明确的说明并表示了谢意。＇Ｊ签名：Ｖ表日期；々／ｒ４漸）关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使巧学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕古学位论文全文数据库》巧编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，、１可采用影印缩印或其他复制手段保存论文，可＾公布论文的全部或部分内容。保密的论文在解密后应遵守此规定（）作者签名：日期：來这也＿导师签名：日期：＾／Ｔ．译，去令 密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文复杂地质深埋长大引水隧洞施工技术研究TheStudyontheConstructionTechnologyoftheDeeplyBuriedLongDiversionTunnelinComplicatedGeologicalConditions培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：曹海涛校内导师：朱永全教授校外导师：谢远堃高工二○一五年三月 摘要摘要本文以锦屏二级水电站引水隧洞为研究对象，对其进行施工技术研究。锦屏二级水电站引水隧洞地质环境复杂，隧址区多存在涌水洞段、岩爆洞段、断层破碎带、高地应力带等不良地质带。若保证隧洞成功修建和安全运营，必须选用适用于深埋隧道施工的技术。主要研究内容有以下几个方面：(1)根据锦屏二级水电站引水隧洞工程概况，进行了详细的施工组织技术研究：总结了深埋隧道常用的施工方法、选用原则及优缺点；提出了较切实可行的施工总体方案。(2)对锦屏二级水电站不良地质段的超前预报工艺及方法进行整理和研究。在不同施工方法下，采用不同超前地质预报方法对锦屏二级水电站引水隧洞进行超前探测。及时准确预报工作面前方的水文地质情况，避免发生安全事故,为不良地质地段TBM设备掘进、钻爆法施工安全、引水隧洞结构安全和引水隧洞快速施工提供了科学依据。(3)通过对锦屏二级水电站引水隧洞典型的岩体工程问题进行收集与分析,总结归纳了岩爆洞段、涌水洞段、富水断层破碎带，高地应力带等不良地质段的施工技术,重点研究了TBM在不良地质条件下掘进时的施工原则。关键词：引水隧洞；复杂地质；施工组织技术；超前地质预报；TBM施工原则 AbstractAbstractThispapermainlytakesastudyofconstructiontechniquesbasedonthediversiontunnelofJinpingHydropowerStationⅡ.Underthecomplicatedgeologicalenvironment,thediversiontunnelexistsmorewatergushingsectionoftunnel,rockbursttunnelsection,faultfracturezone,thehighstresszoneandotheradversegeologicalzones.Inordertoguaranteethesuccessfulandsafeoperationoftunnelconstruction,constructiontechnologymustbechosenwhichissuitablefordeeplyburiedtunnel.Thepaperstudiesthefollowingaspects:(1)AccordingtotheengineeringgeneralsituationofJinpingHydropowerStationⅡDiversiontunnel,thepapercarriesonthedetailedconstructionmethod:summaringtheconstructionmethodofdeeplyburiedtunnel,includingtheselectionprinciple,advantagesanddisadvantagesoftheconstructionmethod;andputtingforwardfeasibleoverallscheme.(2)ThepapercollectsandstudiesthetechnologyandmethodsofadvancedgeologicalforecastforJinpingHydropowerStationⅡwhichisinbadgeologicalsection.Itcanbeusedunderdifferentconstructionmethods,anadvancedifferentgeologicalforecastmethodforJinpingHydropowerStationⅡdiversiontunnelofadvanceddetection.Itcanbepredictedaccuratelyandtimelyofhydrologicalgeologytoavoidtheoccurrenceofaccidents.ThepaperprovidesascientificbasisforTBMequipmentboringinbadgeologicalsection,thesafetyofdrillingandblastingmethod,andstructuralsafetyandrapidconstructionoftheseepagetunnel.(3)Theholesectionofrockburst,chungtunnelsection,richwaterfaultfracturezone,aswellasthehighgeo-stresszonegeologicalsectionofconstructiontechnologyaresummarizedbytypicalrockengineeringproblemsofthediversiontunnelinJinpingHydropowerStationⅡcollectedandanalyzed,especiallytheprincipleofTBMconstructioninbadgeologicalcondition.Keywords:thediversiontunnel，complexgeology，constructionorganizationtechnology，advancedgeologicalforecast，TBMconstructionprinciple 目录目录第一章绪论...........................................................................................................11.1选题背景和意义...........................................................................................11.1.1研究背景.............................................................................................11.1.2研究意义.............................................................................................11.2国内外研究现状...........................................................................................21.3课题主要研究内容.......................................................................................3第二章深埋隧道施工方法概述...............................................................................42.1工程概况.......................................................................................................42.1.1工程简介.............................................................................................42.1.2工程地质条件.....................................................................................42.2工程特点.......................................................................................................52.3深埋隧道施工方法概述...............................................................................5第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案...................................................83.1总体施工组织方案.......................................................................................83.2主要施工方法...............................................................................................83.2.1钻爆法施工方法.................................................................................83.2.2TBM施工方法..................................................................................153.3加快施工措施方案.....................................................................................233.4总体施工顺序.............................................................................................243.5施工组织的管理.........................................................................................263.5.1施工准备...........................................................................................263.5.2人员管理...........................................................................................273.5.3技术管理...........................................................................................273.5.4机械设备管理...................................................................................273.5.5安全质量管理...................................................................................28第四章长大引水隧道超前地质预报.....................................................................294.1超前地质预报在长大引水隧道中的应用.................................................294.2超前地质预报与地质补勘.........................................................................294.3超前地质预报.............................................................................................30I 目录4.3.1超前预报工艺及方法.......................................................................304.3.2超前预报技术...................................................................................31第五章不良地质段隧道施工技术.........................................................................375.1涌水洞段隧道施工技术.............................................................................375.1.1涌水洞段TBM施工处理原则.........................................................375.1.2涌水洞段支护措施...........................................................................395.2岩爆洞段隧道施工技术.............................................................................405.2.1岩爆洞段TBM施工原则.................................................................405.2.2岩爆区域支护...................................................................................415.3富水断层破碎带及较大溶隙、裂隙的处理.............................................435.3.1断层破碎带TBM施工原则.............................................................435.3.2断层、破碎带支护措施...................................................................435.4高地应力地段TBM防止收缩变形的措施...............................................45第六章结论与展望.................................................................................................46参考文献.....................................................................................................................47致谢.......................................................................................................................49个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文.............................................50II 第一章绪论第一章绪论1.1选题背景和意义1.1.1研究背景21世纪初，随着长度为59.3km的英－法海底隧道和50.5km的日本Sei-kan隧道的建成[1]，世界各国在不同领域(交通运输、水利水电等)的深埋长大隧道探索方面投入了大量的精力，一条条接近或超过10km的超长深埋隧道相继通车。由于在设计、施工等方面不断积累经验，勇于探索研究，开发新工艺，一些特长、更加复杂的隧道计划提上日程，有些已经开始动工。在铁路领域，我国在20世纪80年代初，相继建成了三条超过10km的特长隧道，如14.3m的衡广复线大瑶山、12.8km的朔黄线长梁山和18.4km的西康线秦岭；在水利水电行业中，超过10km的特长隧道在一些水电站(四川太平驿水电站、贵州天生桥水电站等)和跨流域调水等大型工程中相继建成[2]。位于雅砻江干流上的锦屏二级水电站是效益最好，发电量最多的水电站之一。锦屏二级水电站能充分利用水头高的优势，源源不断的向外发电，其发电量既能满足川渝地区的用电需求，还能向其他地区输送电量，其在“西电东送”、“川电外送”的能源发展战略中发挥着重要的作用。进一步开发锦屏二级水电站、修建超长引水隧洞不仅可以能够推动锦屏一级和两河口水电站的效益增长，还能实现对雅砻江大河湾水电的资源利用，具有一定的实用价值。1.1.2研究意义深埋长大隧道能够穿越水流、高山峡谷，减少交通运行时间、改善交通拥堵。从全世界第一条隧道的修建的开始，不管是浅埋还是深埋，短小还是长大隧道，影响隧道发展的原因主要分为三大类，即施工技术方面、施工组织管理、不良地质段的超前预报技术[3]。施工技术方面包括掘进技术、通风技术和支护衬砌技术，如何选择施工技术直接影响到施工进度、质量和安全性；在施工技术相同的条件下，合理制定施工组织管理是实现隧道施工快速、高效的主要原因；1 第一章绪论尤其是在处于地质复杂的深埋超长隧道来说，超前预报技术能够减少人员伤亡、设备损失和突发情况的几率。深埋超长隧道多会穿越不良地质段，发生如硬岩岩爆、软岩大变形、高压涌突水、高地温等地质灾害。本文以锦屏二级水电站引水隧洞为例，为深埋长大引水隧洞在不良地质条件下如何保证掘进进度、防控施工地质灾害等方面提供理论依据。1.2国内外研究现状自我国修建了大瑶山、秦岭、太平驿等不同地址特点的深埋长大隧道后，总结以往工程经验，在处理不良地质段（岩爆、高地应力及大涌水等）取得了一些进展。但工程问题又存在许多不确定性、复杂性，虽然超前预报技术能有效预测各种灾害，但精度总体依然不高，任何偏差都会影响施工组织和施工进度，因此深埋长大隧道施工灾害研究依然任重道远。杨淑清教授等[4-5]通过对天生桥二级水电站引水隧洞进行相似材料岩爆机制物理模拟试验，他认为岩爆造成围岩劈裂破坏属脆性断裂，形成的破裂面与洞口边界平行，剪切破坏是岩石应力达到峰值强度状态时的破坏，形成的破裂面呈对数螺旋形状，即总结到围岩劈裂破坏和剪切破坏是二种应力水平的产物。谭以安[6]认为岩爆是一渐进破坏过程，爆破过程伴随围压弹射和抛掷现象，无弹射和抛掷的破裂是静态下的脆性破坏。岩爆形成过程可分为“劈裂成板→剪断成块→块片弹射”三个阶段。王兰生教授等[7-9]在负责“川藏公路二郎山隧道高地应力与围岩稳定性课题组”时，认为岩爆是指在开挖卸荷后岩石自身弹性应变能突然释放所造成的脆性破裂或爆裂的过程，并将岩爆力学机制归纳为压致拉裂、压致剪切拉裂、弯曲鼓折三种基本形式，也可以多种组合方式出现。E．Hoek等[10]学者认为，岩爆是高地应力区洞室围岩剪切破坏作用的产物。Zoback教授在解释钻孔崩落现象成因时，也认为类似“岩爆”的孔壁崩落破坏属剪切破坏。然而Mastin(1984)和Haimson(1972，1985)则通过打有圆孔的砂岩岩板进行的单向压缩物理模拟试验，在实验室真实地再现了孔壁崩落现象；他们得出这一现象是由于孔壁应力集中部位的局部破坏所引起的，系张性破裂的产物。Hsiung认为岩体软硬程度、自由表面和高地应力等都能够导致发生岩爆现2 第一章绪论象。与任何岩石在应力作用下发生失稳的机制是一致，岩爆过程也要经历微裂隙的扩展、结合与积累[11-12]。李广平[13]认为岩爆是指在开挖过程中，洞室围岩应力重新发布调整的结果。岩体受压时，裂纹呈现两种状态，即压剪闭合裂纹和压剪不闭合裂纹。在开挖时，预存裂纹逐渐扩展直到发生宏观脆性断裂，低侧压处的自由表面沿平行于壁面最大压应力方向扩展，岩石松动、喷射和崩落。在建成的长大隧道中，当隧道发生涌水时，排水处理多会使用暗沟、管道、涵洞、泄水洞、明渠、渗沟、拱桥或增加辅助导坑截流排除地下水等方法，即采用“宁疏勿堵”的原则。但是还会产生其他的地质灾害和环境问题。近年来，经过多方面的试验研究，对岩溶隧道涌水的治理原则和方法有了全新的认识，而且研究了新的技术,即以堵为主,适当辅以截排措施的治水原则,在措施上采用预注浆技术封堵岩溶水[14]。1.3课题主要研究内容锦屏二级水电站引水隧洞由4条引水隧洞组成，两条平行辅助洞，单洞全长16.67km，是我国目前规模最大的水工隧洞群。引水隧洞上覆岩体达1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、开挖断面大的特点。本文以锦屏二级水电站引水隧洞为背景，对该富水深埋隧洞的施工技术开展如下方面的研究：（1）总结深埋隧道常用的施工方法、选用原则及优缺点，并制定施工组织总体方案。（2）整理和研究锦屏二级水电站不良地质段的超前预报工艺及方法，不同超前地质预报方法在不同施工方法下的应用，选取超前地质仪器，分析应用效果。为不良地质地段TBM设备掘进、钻爆法施工安全、引水隧洞结构安全和引水隧洞快速施工提供了科学依据。（3）通过对锦屏二级水电站引水隧洞典型的岩体工程问题进行收集与分析,总结归纳了岩爆洞段、涌水洞段、富水断层破碎带，高地应力带等不良地质段的施工技术,重点研究了TBM在不良地质条件下掘进时的施工原则和支护施工方法。3 第二章深埋隧道施工方法概述第二章深埋隧道施工方法概述2.1工程概况2.1.1工程简介锦屏二级水电站位于四川省雅砻江干流锦屏大河湾上，水电站利用雅砻江锦屏大河湾上最高水头，截弯取直，开挖引水隧洞发电。四条平行引水隧洞，即1#、2#、3#、4#，两条平行的辅助洞A洞和B洞，开挖断面较大，洞径为12m，衬砌约为1m，隧洞洞线平均长度为16.60km，隧洞上覆岩体为1500~2000m，最大埋深达2525m，属深埋长大隧道。2.1.2工程地质条件1.地形地貌锦屏山呈南北走向，高程在4000m以上，高山深涧、地势险恶、悬崖峭壁、峰峦雄伟。2.地层岩性引水隧洞工程区内三迭系分布面积约占90%以上，碳酸盐岩占70～80%，岩溶景象壮观。引水隧洞沿线地层岩性主要为三迭系中、上统的大理岩、灰岩及砂岩、板岩。从西到东依次经过的地层：①黑云母绿泥石片岩、层状、砾状或条带状大理岩等组成的三迭系下统(T1)；②岩性杂，多由薄层砂岩、碳岩粒变化多的酸盐岩、云母片岩等组成的杂谷脑组大理岩(T2z)；③由砂岩和板岩组成的三迭系上统(T3)；④层岩相对稳定，紧密结构的白山组(T2b)；⑤由大理岩、泥质灰岩组成的盐塘组大理岩(T2y)。3.水文地质特征锦屏二级引水隧洞内的涌水具有突发性、大流量、高压力的特点。其中单点最大瞬时集中涌水量达7.3m3s，稳定流量2～3m3/s；初始水压力约为10MPa，稳定水压力约2.4MPa。4 第二章深埋隧道施工方法概述4.气象特征雅砻江流域属川西高原气候区，有雨季和干季之分。每年5～10月是雨季，降雨占全年雨量的90%～95%。每年11月至次年4月为干季，湿度小，日温差大，降水极少。该地区平均降水量为955.9mm。2.2工程特点根据地质勘查资料，雅砻江锦屏二级水电站东端1#、2#引水隧洞工程工程特点如下：(1)根据引水隧洞围岩预测，Ⅱ类围岩占36.7％，Ⅲ类围岩占54.1％，Ⅳ类围岩占8.3％，Ⅴ类围岩仅占0.9％，围岩以碳酸盐岩为主，大理岩约占总长度的70～80％。隧道埋深大，地应力高，岩爆频繁。(2)引水隧洞引4+700～7+300段为富水带，从辅助洞揭露的地质条件分析，该洞段地下水发育，水量大，水压力高。7+300～10+000段单点最大出水量还有1立方米/秒的涌水点，总的涌水量有可能达到1.6m3/s。(3)该工程高压固结灌浆压力最大达12MPa，引水隧洞灌浆施工战线长十余公里，施工组织、水泥浆液输送、资源配置、施工保障等难度均较大；隧洞的开挖掘进、支护、衬砌等施工均受到隧洞断面大的影响，施工协调难度大[15]。2.3深埋隧道施工方法概述目前深埋长大隧道(洞)主要采用传统的钻爆法和隧道掘进机(TBM)两种方法施工。1.钻爆法(1)施工工序与关键技术一个开挖循环的施工工序:①测量放线，对钻爆孔进行布设；②对布设好孔位的掌子面开始钻孔，并将炸药安放在符合要求的钻孔里；③引发起爆装置后，对洞内进行通风排烟；④处理爆炸后掉落的石块和松动的围岩，出渣；⑤喷射混凝土，视情况安装钢架和锚杆，进行初期支护。孔深决定开挖进尺长度，3.5m的孔深、进尺可达到3.3m，由于一天最多进行3次开挖循环，因此最多进尺10m。5 第二章深埋隧道施工方法概述施工的关键技术:①开挖断面形式的选择②掏槽爆破技术，孔深决定着开挖循环进尺大小，影响着施工进度；③底边爆破技术，由于钻爆开挖循环周期受到底边爆破效果的影响，若底边有积水会严重影响底边爆破；④控制爆破技术，由持资格证的专业人员进行爆破，将爆破冲击波和乱石飞溅的破坏性降到承受范围内；⑤通风排烟，掘进长度很长(超过1km)时，掘进速度主要受通风排烟的影响。(2)施工特点及局限性优点：①不管是浅埋破碎带、还是深埋不良地质段都可以使用钻爆法来施工，即钻爆法适用于任何地质条件；②施工设备材料准备较简单，可以很快进行开挖工作；③由于施工灵活，能够对任何形状、大小的断面和地下洞室进行开挖。缺点:①施工过程不易控制，经常出现超欠挖现象。②施工时消耗大量的炸药，不仅增加成本、还会造成洞内空气混浊，尘土乱飞，通风排烟随着开挖长度的增长而更加困难，严重危害工作人员的身体健康；③由于一天最多只掘进3个开挖循环，劳动强度大，掘进进度缓慢；④工序复杂，需要开挖辅助坑道，费时费力。⑤围岩在爆破过程受到较大的扰动，稳定性差，威胁施工人员的生命安全。2.TBM法(1)施工工序与关键技术一个开挖循环的施工工序:①超前地质预报预测，若岩体岩性较差，围岩不稳定，则进行超前加固；②掘进、卸碴出碴，对底部、松动围岩、掉块进行清理；③初期支护，视情况选择钢拱架加钢筋网、锚杆加钢筋网、喷射混凝土以及型钢拱架支护；④换步、调向，进入下一个掘进循环。TBM法施工的关键技术:①超前地质预报，有效预测地质灾害，避免造成人员伤亡、施工进度推迟；②掘进推力和扭矩参数的合理选择，若推力大速度快，刀具承受推力增大；若推力小速度缓慢，刀具磨损量大；根据扭矩要求选择合适的掘进速度；③初期支护的合理选择，根据围岩岩性特性、自稳时间等确定支护的顺序和支护时机；④及时纠偏TBM掘进方向，使掘进方向控制在允许范围内。(2)施工特点及局限性6 第二章深埋隧道施工方法概述①TBM机能够连续掘进开挖，施工速度快，破岩、出碴和支护呈流水线作业，开挖的洞壁完整光滑，效率高，在长距离稳定围岩中施工时，更能实现速度快、工期短的优势；②在开挖过程中，由于TBM是机械破岩，不会产生巨大冲击力，围岩扰动小几乎不产生松动、掉块现象，能及时对露出的围岩进行初期支护，降低了因围岩不稳定发生崩塌的几率，超挖量易控制、噪声小；③机身就带有高性能的集尘机、除尘、空气质量监控系统，洞内灰尘量较少，即使是开挖隧洞较长，也不会因通风排烟影响施工进度，施工环境好；④减小支护衬砌、辅助洞室、临建设施等投资，劳动强度低，节约工人劳动力；⑤TBM掘进施工时，高速旋转部件都有可靠的保护措施，保证工作人员操作时安全。缺点和局限性：①开挖断面的性状因结构特点受到限制，即施工中旋转的刀具使得开挖的断面为圆形断面，开挖半径不能随意改变；②设备购置费用大，质量大，安装和运输较困难，且设备具有专用性，必须按照工程需要专门定制；③地质适应力较差，对围岩稳定状态，地质条件，岩体岩性特征有很大的要求，尤其是在深埋超长隧道施工时，由于地质复杂，存在不良地质段(岩爆段、断裂破碎带。涌水及高地应力带)，TBM机推力和扭矩变化范围大，刀具磨损大、承受力大，易对设备造成损失，因此做好超前地质预报工作尤为重要。7 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案根据锦屏二级水电站引水隧洞的工程特点，结合国内外隧道施工过程中的相关经验，利用最新工艺和技术，为满足隧道施工要求，合理制定有效的机械化配套施工方案，采用大型机械化设备对锦屏二级水电站引水隧洞进行施工操作，同时在施工时，利用最先进的超前地质预报系统设备对锦屏二级水电站引水隧道进行超前地质预报工作，制定施工预案措施，并对开挖过程进行监控量测，获取最新施工数据，选取合适施工技术和施工方法，以保证隧道快速施工，以无事故、高标准、零质量缺陷为奋斗目标，在施工工期内完成锦屏二级水电站引水隧洞的建成[16]。3.1总体施工组织方案综合工程实际要求，1#引水隧洞和2#引水隧洞同时开始钻爆法施工，1#引水隧洞施工TBM组装洞，2#引水隧洞进行钻爆开挖。在1#引水隧洞施工组装洞的同时，由2#引水隧洞向1#引水隧洞开挖1#、2#、3#横洞，分别到达组装洞中部、尾部和出发洞，以加快1#引水隧洞钻爆法施工，及早为TBM施工准备条件。在TBM组装完成后，1#引水隧洞15+793～10+000、7+000～5+700段采用TBM进行掘进施工,10+000～7+000段通过辅引施工支洞及排引施工支洞采用钻爆法进行施工。TBM采用步进方式通过10+000～7+000段。2#引水隧洞全部采用钻爆法施工。3.2主要施工方法3.2.1钻爆法施工方法锦屏二级引水隧洞中采用钻爆法施工的项目主要有1#引水隧洞C6标分标点至引(1)15+793、引(1)5+700～10+000段1#引水隧洞强岩爆区，引(1)12+042～11+134段段不良地质段、2#引水隧洞、施工辅助通道、检修排水系统、辅引施工支洞等。8 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案在引水隧洞钻爆施工中主要采用光面爆破上下台阶法来解决隧洞断面大、距离长这一难题，从而实现掘进进程快、施工易操作的目的。3.2.1.1引水隧洞钻爆法开挖支护(一)开挖方法根据设计院提供的地质资料所示，引水隧洞中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩占洞身全长的比例为36.7%、54.1%、8.3%、0.9%，同时由于隧洞高度超过钻孔台车施工高度，所以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩均采用台阶法开挖，断层破碎带采用CRD法开挖。(1)台阶法开挖a.开挖方法采用光面爆破，人工风动凿岩机钻孔，前期采用无轨运输，自卸汽车运输至弃碴场；连续皮带机在光面爆破后期开始使用，首先自卸汽车将石渣运输到破碎机处进行破碎，然后将破碎的石渣通过横通道皮带机运输到1#引水洞内的输送皮带上运出。b.施工顺序施工顺序如图3-1所示。边顶拱280°范围初喷CF30(硅粉)钢纤维砼厚,局部挂网系统布置中空注浆锚杆边顶拱280°范围系统布置锚杆yyⅡⅡ508①①上台阶yy350Ⅳ③⑤Ⅵ⑤③下台阶00yy19001300图3-1台阶法开挖施工顺序(单位：cm)钻爆施工段台阶法施工程序施工顺序说明：上台阶开挖①→上台阶初期支护Ⅱ→开挖下台阶左部③→下台阶左部初期9 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案支护Ⅳ→开挖下台阶右部⑤→下台阶右部初期支护Ⅵ。(2)CRD法开挖a.施工顺序CRD法开挖支护程序，如图3-2所示。顶拱120°范围布置超前自钻式中空注浆小导管边顶拱280°范围喷CF30(硅粉)钢纤维砼边顶拱280°范围布置格栅钢拱架全断面系统布置中空注浆锚杆超前自钻式中空注浆小导管ⅠyyⅠⅦⅢⅦⅢ850⑥⑥②②上台阶临时支护1300yyⅤ⑧350Ⅸ⑧④下台阶④ⅤⅨyy1009001300系统布置中空注浆锚杆图3-2CRD法施工顺序图施工顺序说明[16]：施工左侧导坑超前支护→开挖左侧导坑上半断面→左侧上导坑拱部初期支护，上导坑中隔墙临时初期支护，临时底拱支护Ⅲ→开挖左侧导坑下半断面→左侧下导坑边墙初期支护，底拱混凝土，中隔墙临时支护Ⅴ→施工右侧导坑超前支护→开挖右侧上导坑→右侧上导坑拱部初期支护，右侧上导坑底拱临时支护→开挖右侧导坑下半断面→右侧下导坑边墙初期支护，底拱混凝土。按顺序完成施工后，还需要监测拱顶下沉量及净空收敛，验证其是否符合安全要求。中壁支撑只有在监测情况符合安全要求时才能拆除。b.施工注意事项①围岩稳定性对导坑施工能否顺利安全完成起到关键作用。为了保证围岩稳定性、减少围岩发生扰动，在导坑施工过程应尽量避免使用爆破法，尽量做10 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案到人工和机械相配合。②CRD法有别于CD法的区别就是临时底拱的存在，在引水隧洞施工过程中，要利用临时底拱来及时封闭断面，避免围岩松动对导坑施工产生破坏。③为了使围岩在导坑开挖过程保持稳定，需要各个工作面间隔一定的距离，如左侧导坑掌子面与右侧导坑掌子面间隔12～16m，一侧导坑上下台阶间隔为3～5m。④在下部开挖过程中，要保证上部支护结构的稳定性，避免上部围岩产生扰动以及支护结构发生破坏。采用两侧交错的方式进行边墙开挖，以防发生上部断面两侧拱脚同时悬空的现象。⑤在掌子面进行开挖时，应及时喷射混凝土，使得围岩与支护体系形成一个整体。⑥钢架的拱脚或底脚不得置于虚碴上。⑦按监控量测设计要求，在洞内埋设观测点，以便在侧导坑施工过程中能及时发现问题，为修改施工方案和设计提供依据。⑧以量测结果为依据，待隧洞开挖及初期支护完成后来指导进行二次衬砌的浇注。⑨中壁拆除时间和拆除后的稳定性是CRD法施工的关键问题。在施工管理中，常根据中壁拆除过程中的拱顶下沉量、净空收敛值来确定中壁拆除时间和安全基准。(二)开挖工艺采用光面爆破法可以有效减小应爆破对围岩的影响，避免围压受到较大扰动，维护围岩的稳定。通过参照《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》(DL/T5099-1999附录F)来确定光面爆破时所采用的参数。(1)周边眼的装药结构光面爆破能否顺利实现，主要取决于周边眼的装药结构是否合理、装药量是否恰当、炸药沿孔深分布是否均匀。所以对周边眼装药结构、装药量、炸药沿孔深分布要进行严格的控制。根据以往经验，采用不偶合装药结构进行光面爆破时效果最好。(2)测量放线使用Leica1201仪器对炮孔进行自动测设时，得到的开挖爆破效果较为良好。为了加强较核结果，在掌子面上不仅进行开挖轮廓线的标定，还要划出中心点。11 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案周边孔的开孔误差保持在+5～10mm以内。(3)钻孔作业使用353E台车为主，风动凿岩机为辅，按照炮眼布置图进行钻孔。(4)围岩爆破不同猛度炸药的使用情况是以岩石强度为参考依据的，如乳化炸药用于水地段及周边眼安装，其余地段可采用2号岩石硝铵炸药。采用塑料导爆管非电起爆。(5)爆破作业操作控制光面爆破施工要按照“一标准、两要求、三控制、四保证”的管理原则实施：①“一标准”是指一个控制标准，严格按照技术规范进行光面爆破。②“两要求”是指光面爆破施工时对钻眼和装药联线都有要求。③“三控制”是指对钻眼角度、深度、密度，装药量和装药结构，测量放线精度进行严格控制。④“四保证”是指保证工作态度端正，宁愿停滞完善施工也不能盲目超前；保证技术合理、适用、创新，面对突发事件，能及时调整钻爆参数的选择；保证施工顺利进行，落实岗位责任制；保证装药作业由专业人员操作，确保装药结构和药量、导爆索连接方向、引爆时间等按照实际情况严格制定[17-18]。3.2.1.2钻爆设计(1)设计原则采用光面爆破时，应结合工程地质条件，根据开挖断面、开挖进尺等实际情况来选择爆破器材、爆破设计参数等内容，并编制爆破设计。周边眼间距及最小抵抗线应结合隧洞围岩软硬程度、围岩完整性等特点来制定。周边眼的装药量要进行严格控制，可以采用间隔装药的形式来实现炮眼中的药量均匀沿长分布。周边炮眼与交错均匀布置的辅助炮眼眼底的位置应成同一垂直面，掏槽炮眼加深10cm。为了减小起爆时差，可以采用毫秒微差有序起爆，周边眼采用导爆索起爆。(2)钻爆参数选择爆破参数通过爆破试验来确定，试验时分别参照表3-1、3-2、3-3。12 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案表3-1上半断面爆破参数表孔径孔深孔数孔距排距或抵药径装药集中度总药量孔型/mm/m/个/cm抗线/cm/mm/(kg·m-1)/kg周边孔424.0505050320.720辅助孔424.0628050320.788.8掏槽孔424.5308080320.554底孔424.01390/320.523.4表3-2下半断面左部爆破参数表孔径孔深孔数孔距排距或抵药径装药集中度总药量孔型/mm/m/个/cm抗线/cm/mm/(kg·m-1)/kg周边孔423.5950100320.39.5辅助孔423.515100100320.421底孔423.5850100320.38.4表3-3下半断面右部爆破参数表孔径孔深孔数孔距排距或抵药径装药集中度总药量孔型/mm/m/个/cm抗线/cm/mm/(kg·m-1)/kg周边孔423.5950100320.39.5辅助孔423.59150100320.412.6底孔423.5850100320.38.4(3)钻爆设计图2#引水隧洞钻爆设计，如图3-3、图3-4所示。13 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案#图3-32引水隧洞上半断面开挖钻爆设计图(单位：cm)#图3-42引水隧洞下半断面左部开挖钻爆设计图(单位：cm)(4)掏槽方式基于掏槽容易操作，成孔方向易控制的优势，所以采用采用斜眼掏槽方式进行掏槽。(5)装药结构用小直径药卷间隔装药和连续装药的方式分别对周边眼和其它眼进行装药。(6)堵塞方式用炮泥对周边眼和其它眼进行堵塞，其中堵塞周边眼的炮泥长度要大于30cm。14 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案(7)爆破效果监测及设计优化①爆破效果检查需要对爆破效果进行检查的内容有：采用Leica1201仪器对开挖断面的平整度及超欠开挖程度进行检查；炮眼痕迹保存率的要求需要根据围岩软硬程度来制定大小，即硬岩的炮眼痕迹保存率不小于85％、中硬岩的炮眼痕迹保存率不小于≥60％，且炮眼沿开挖轮廓面均匀分布；对爆破进尺和石渣块度进行检查。②爆破设计优化在检查每次爆破效果后，若发现开挖断面的平整度、超欠开挖程度、炮眼痕迹保存率与岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况不相符时，应分析其偏差原因，并及时修正爆破眼(特别是周边眼)的眼距和装药用量，避免出现直到符合爆破效果要求为止。爆破后的石渣块度大小可以反映出爆破眼的布设疏密程度和用药大小，即辅助眼布置偏密时，爆破的石渣块度较小；当炮眼偏疏、用药量过大时，爆破的石渣块度较大。3.2.1.3主要技术措施(1)光面爆破合理选用爆破参数和制定爆破设计方案，开挖断面的平整度、超欠开挖程度、炮眼痕迹保存率、爆破进尺和石渣块度符合光爆技术要求。(2)超欠挖控制措施在爆破过程中，应由符合爆破资格的专业人员进行操作，为了得到较好的光面爆破效果，应派专人值班检查断面开挖面，尽量避免超欠挖现象的发生。在每次循环检查后，要对检查结果进行详细分析，及时纠正爆破设计参数，提高光面爆破质量。为确保光爆爆破顺利进行，在施工过程中，应由固定班底的专业人员完成周边眼装药结构和周边眼间距的布置，控制好光面层厚度。3.2.1.4出渣运输钻爆法出渣采用无轨运输方式，新增工作面的出渣通过辅助通道。3.2.2TBM施工方法3.2.2.1TBM隧道施工遵守原则15 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案为确保TBM施工顺利进行，应合理规划总体控制路线、施工运输方案、超前地质预报方案和掘进施工参数。(1)按总体设计路线进行施工，及时进行设备安装和调试，确保在工期内完成施工。(2)制定运输方案：废渣通过连续皮带机带出，施工材料、设备配件和施工人员通过轨道机车进出。(3)利用短期超前地质预报对掌子面前方(50～200m范围内)和周围的地质情况进行预报，确保掘进工程正常进行。(4)由于在掘进过程中，掘进设备性能、刀具、轴承、齿轮等都要受到不同程度的磨损，若不修改施工参数，会是设备无法正常、高效的完成施工，因此在整个施工过程中，从施工调试期到施工结束后都要及时调整施工参数。掘进参数按照围岩类别和岩性进行选择[19-20]，如：①节理不发育的Ⅱ类、Ⅲ类围岩引水隧洞沿线Ⅱ类、Ⅲ类中厚层中细粒砂岩(T3)、Ⅱ类中厚层大理岩(T2y5)段围岩单轴抗压强度较高，分别达到104-152MPa、98-139MPa，节理不发育、不易破碎，在此类围岩施工中，必须选择合理的掘进参数，其中对TBM的推力的要求为主要要求，首先要保证推力满足破岩的要求，刀圈磨损量会随着推力小、掘进速度低而增大，因此开挖效率会受到影响，效果不高。刀具的承载推力会随着推力大、掘进速度高而增大，刀具因超负荷工作而发生刀圈偏磨和轴承漏油的现象。在引水隧道施工时，根据TBM的设备参数选择电机驱动的高转数进行掘进，正常推力和掘进速度选择TBM全速的35～50％左右。施工过程中应根据需要对刀具择机检查。及时更换磨损刀具，以保证TBM施工的速度发挥。②节理发育的Ⅱ类、Ⅲ类围岩引水隧洞中杂谷脑组大理岩(T4)、互层状砂岩、2z)、条带状云母大理岩(T2y板岩(T6)洞段，围岩抗压强度中等一般在60-90MPa，破岩需要3)、泥质灰岩(T2y的掘进推力较小，此时对TBM的主要要求为破岩扭矩的需要，施工应以刀盘的扭矩作为主要参数。③节理发育且硬度变化较大的Ⅳ类围岩16 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案板岩(T3)和绿泥石片岩(T1)均属于Ⅳ类围岩，且分布不均匀，造成该段的围岩岩性和软硬程度变化范围大。在TBM施工过程中，推力和扭矩随围岩岩性的不均匀分布而发生变化，产生较大振动，为了方便及时调整刀盘的转数和推进速度，应采用手动控制模式。当扭矩和推力大幅度变化时，刀具磨损程度增加、主轴承受能力减弱，会影响TBM的掘进速度，此时不应继续盲目向前掘进，而是对掌子面的围岩情况和刀具运作状态进行了解后，及时修改设备参数，调整刀盘转速。若渣料里出现不规则的块体时，要降低刀盘转速，待TBM机稳定后，再提高刀盘转速。④断层带(Ⅳ、Ⅴ类围岩)下的作业TBM在断层带(Ⅳ、Ⅴ类围岩)下施工时，扭矩、电流和推力因不同围岩段的岩体岩性不同而发生变化，故在掘进过程中应及时调整掘进参数。在TBM掘进过程，需要减缓掘进速度、控制贯入度的情况有：皮带机上的石渣块度较大时，且大块度石渣的数量占出渣量的20～30％；扭矩增加、推力下降速度较快；若皮带机上连续出现大量块体时，可停止掘进，检查前方掌子面围岩变化情况和刀盘磨损程度，反馈信息，及时修正刀盘转速。各类围岩TBM施工的掘进机拟采用参数见表3-4。表3-4各类围岩施工参数表岩石类别掘进行程刀盘转数扭矩范围/(kN·m)推力范围/kN(抗压强度)/m/(R·min-1)120-150MPa1.822.24-5.07509～1651911351～2270390-120MPa1.822.24-5.07509～1651911351～22703≤90-120MPa1.82、0.911.2-4.07509～1651911351～17653断层、破碎带及1.82、0.911.2-4.07509～1231911351～17653软弱围岩(5)施工控制方案的制定要综合考虑岩层条件和施工条件[31]：①Ⅱ类围岩：由于岩体较完整和坚硬，以加强不同洞段地质的稳定性分析为重点，根据不同岩体稳定性分析结果及时调整系统锚杆支护的类型，优化掘进速度。②Ⅲ类围岩：在围岩不稳定的情况下，主要以加强常规系统支护的施工质量、后配套和辅助系统的协调管理为重点。③Ⅳ类围岩：在围岩岩性较差的情况下，需要以加强超前地质预报为重点，根据预报结果及时进行初期支护。17 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案④Ⅴ类围岩：在围岩易破碎、坍塌的情况下，要以加强短期超前地质预报、超前钻孔探测预测为重，及时反馈信息，若围岩破坏力极强时，应立即停机进行超前支护。3.2.2.2TBM施工主要机械设备选型(一)掘进设备美国robbins公司的生产的TBM机用于1#引水隧洞的开挖，其新刀开挖直径为12430mm，刀具严重磨损后开挖直径大于12400mm。TBM整机长度250m，其中主机长度为20m，皮带连接桥长度为40m(含轨道和轨枕安装区域)，后配套长度为155m，斜坡段长度35m。TBM主机组装洞长75m，宽17.6m，高25.2m；后配套附属洞长90m，宽16.4m，高21.8m。步进洞长217m，前端设20m的出发洞，出发洞采用钢筋砼衬砌[21]。(二)出渣设备在TBM掘进时，为了解决出渣量大，出渣距离远的难题，可使用连续皮带机运输石渣。连续皮带运输系统主要由主皮带驱动装置、张紧装置(皮带储存仓)、皮带、辅助驱动装置、支撑机构、移动尾部(安装在TBM上)组成。石渣运输过程：TBM本身的皮带机→后配套连续皮带移动尾部→连续皮带机→2#支洞的固定皮带机→弃渣场。连续皮带运行示意图见图3-5。连续皮带机皮带驱动机构转渣皮带固定皮带机主机后配套辅助驱动皮带储存机构图3-5连续皮带机出渣示意图(三)施工材料运输设备1)每循环掘进施工运输量统计TBM掘进1m初期支护喷射混凝土量为5.8m3，另外考虑回弹量为混凝土总量的20%，完成1m隧洞的喷射需要混凝土量为7.3m3。每个掘进循环(1.82m)需要喷射混凝土量约为13.5m3。即每个掘进循环需要喷射混凝土3罐车(7.5m3混凝土罐车一次可装载6.5m3混凝土)，另外的其它材料还包括有锚杆、钢拱架、18 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案钢轨、轨枕等。2)TBM运输轨道及道岔的安设为满足TBM快速施工的要求，施工中TBM开挖洞内采用有轨运输材料。为了保证TBM在全速掘进中所需供应材料(喷射混凝土、锚杆、钢拱架、钢轨、轨枕等)及时运到现场，洞内布置四轨两线，钢轨采用43kg/m标准轨；轨距为900mm。为满足排放施工可能遇到的突发大流量涌水的需要，运输轨线支撑轨枕底面抬高到隧底以上1.2m。为此，轨枕采用I25a工字钢，中间加设竖向支撑，轨枕间距按照平均500mm布置，以满足结构受力的需要。TBM施工段衬砌施工时需要布置道岔以满足多台台车同时施工，需要在衬砌台车前后各布置一组道岔，以保证轨道运输的畅通。洞内轨道布置，如图3-6所示。连续皮带机280有轨运输轨道图中单位：厘米图3-6洞内轨道布置示意图(单位：cm)3.2.2.3TBM支护施工TBM支护可以分为常规系统支护和特殊地质条件下的施工支护两种方式，其中常规系统支护均利用TBM自带的支护设备在掘进施工的同时完成。特殊地质条件下支护方式根据地质条件的变化利用支护设备及时进行调整支护顺序。必要时增加其他的支护设备施工。(一)常规系统支护(1)系统支护形式与规格引水隧洞系统支护设计包括：19 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案①锚杆：普通砂浆锚杆、自钻式锚杆、预应力锚杆、水胀式锚杆、中空注浆锚杆等；②喷射混凝土：喷射素混凝土、喷射有机仿钢纤维混凝土、喷射钢纤维混凝土、喷射纳米材料混凝土、钢筋网喷射混凝土等；③钢支撑：型钢拱架、钢筋肋拱、格栅钢拱架、钢瓦片支护等；④超前小导管。施工中将根据地质变化和设计资料根据表3-5选择各种组合方式应用。表3-5引水隧洞TBM施工段各类围岩施工支护参数表围岩类别不良地质情况支护形式杂谷脑组大理岩Ⅱ/Ⅱb、Ⅲ；绿泥片岩Ⅱb；白山组较好围岩砂浆锚杆、喷射混凝土、钢筋网大理岩Ⅱ、Ⅲ；盐塘组大理岩Ⅱ/Ⅱb白山组大理岩Ⅲb、Ⅳb、锚杆、喷射混凝土、预应力锚杆或水Ⅴb；杂谷脑组大理岩Ⅱb；岩爆洞段涨式锚杆、型钢拱架盐塘组大理岩Ⅳb、Ⅲb杂谷脑组大理岩Ⅳ；白山锚杆、超前导管、喷射混凝土、型钢组大理岩Ⅳ；绿泥片Ⅳ；断层、破碎带拱架、中空注浆锚杆岩盐塘组大理岩Ⅳ锚杆、喷射混凝土、预应力锚杆或水高压涌水洞段突涌水涨式锚杆、型钢拱架、钢瓦片(2)支护工艺围岩岩性特性、自稳时间等决定支护的顺序和支护时机。当施工洞段的围岩条件较好，可以达到自稳条件时，可以使用锚杆、钢筋网、喷射混凝土进行系统支护；当施工洞段围岩条件较差、自稳状态时间较短时，可以按照设计的支护顺序进行超前小导管、钢拱架加钢筋网、锚杆加钢筋网、喷射混凝土以及型钢拱架支护。1)锚杆支护①锚杆型式：引水隧洞中的锚杆支护型式包括：采用水泥浆全长注浆的注浆锚杆；自钻式锚杆；对可能失稳的岩体施压加固的预应力锚杆。②材料中细砂(最大粒径小于2.5mm)；不低于C42.5的普通硅酸盐水泥；符合要求20 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案的拌和用水；无腐蚀作用的速凝剂及其他添加剂；锚杆选用热扎Ⅱ级或Ⅲ级螺纹钢筋。③钻孔TBM自身配备的锚杆钻机可以完成4.5m以下锚杆钻孔。将4台钻孔直径可达为33～64mm的AtlasCopcocop1838型钻机分别安装在TBM主机上的刀盘后方和主机尾部，每部分各两台，对隧洞进行全方位钻孔。随着TBM的掘进，安装在刀盘后方的钻机开始钻孔，对无法进行钻孔和遗漏的地方，还可以使用后部的钻机进行钻孔。超过4.5m以上锚杆采用TBM后部配备的锚杆专用台架进行长锚杆施工。锚杆孔的孔轴方向及位置、钻孔孔径、锚杆直径、锚杆孔深都必须按照施工图纸的规定来完成，即保持钻孔孔内清洁，不能存留岩粉和积水；锚杆直径小于钻孔孔径；孔深最大误差为±50mm等。施工工艺流程按照：钻孔、安装孔口封闭装置、注浆、安装锚杆；或钻孔、安装锚杆、安装孔口封闭装置、注浆的顺序依次进行。2)钢筋网用于支护作用的钢筋网规格为@15×15cm，钢筋直径为φ8mm。为了保证钢筋表面清洁，在使用之前必须对钢筋网进行清除锈蚀工作。钢筋网在铺设过程中，必须与钢架、锚杆牢固焊接，避免在喷射混凝土过程中钢筋网产生晃动现象，且钢筋网与围岩之间距离维持在3cm。一般情况下钢筋网保护层厚度不小于2cm，有水部位的保护层厚度不小于4cm。在锚杆施工完成后开始安装钢筋网。先用细钢丝将钢筋网安装器绑扎连接固定在钢筋网片上，钢筋网安装器将网片顶起移动到安装位置举升到岩面，通过锚杆尾部的垫板固定。3)湿式喷混凝土通过隧洞中的轨道将拌合好的混凝土运输到TBM机上进行混凝土喷射作业。引水隧洞施工中的喷射混凝土除作为初期支护外，在较长的洞段还可以作为引水隧洞的最终衬砌，因此必须严格保证混凝土的喷射质量。注意事项：除速凝剂外，其他的外加剂的添加必须在混凝土拌和过程中进行；严格控制外加添料的质量和数量；运输车辆应设有发动机，以确保在整个运输过程始终对混凝土进行搅拌工作；吊机在吊运混凝土罐时要保持平稳。喷射混凝土前应先对喷射面进行整理和清洗，即对墙脚处的石渣、堆积物21 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案和开挖面的浮石进行清扫。冲洗过程可以使用混凝土喷射机械手来喷水，且设好控制喷射混凝土厚度的标志。然后通过排水孔(滴水处)、埋设导管、盲沟(导水效果不好的含水层)、截水圈(淋水处)、导流管(大流量的地下涌水处)对受喷面进行排水。速凝剂泵的流量大小和喷射混凝土的喷头到岩面的距离应根据不同洞段地质情况作出相应的调整。采用分段分片的方式进行混凝土喷射，两台喷射机械手沿各负责左右两侧210°范围的喷射作业，依次按照由下到上顺序进行喷射。保证喷射混凝土一次喷射完成。混凝土喷射流程如图3-7。混凝土运输到位、吊装喷射机械手行走到位岩面检查输送泵泵送混凝土开启速凝剂泵空压机供风到喷头试喷混凝调整风压、风量、速凝剂量按顺序喷射混凝土到岩图3-7喷射混凝土流程图喷射作业时应注意以下事项：在喷射过程中要保证输送泵的连续供料、泵送速度一致，保持压力稳定均匀，避免因压力突变而影响到喷射头的作业稳定。喷射操作手严格按照操作程序使用设备，保证喷射过程均匀、连续。有机仿钢纤维混凝土、钢纤维混凝土等其他类型的混凝土喷射时要严格遵循相关规定。钢纤维混凝土在喷射时要确保钢纤维在混合料中分布均匀，不得成团。4)钢拱架较大规模的断层破碎带主要采用钢拱架来进行支护。钢拱架采用H型钢制作，节间以夹板和螺栓连接成环状。钢拱架构件的运输过程：洞外→TBM机尾22 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案下部→下部吊机→升降平台→上部转运吊机→转运小车→刀盘后方的钢拱架安装器处。为了更加快速、方便完成钢拱架的拼接，可以在钢拱架整环完成拼接之前都不用上紧构件两端的螺栓，直到紧贴顶部岩体后，就可以依照自上向下的顺序逐根紧固螺母。以钢筋焊结方式将前后相邻拱架连接起来。钢拱架的安装：先将安装器的起始位置转到顶部，将第一片钢拱与安装器通过螺栓连接，然后按照逆时针，将各片钢拱就位连接。为了确保钢拱架与岩面充分接触，可用千斤顶撑紧已到适当位置处的拱架，最后用夹板连接、焊接固定。3.3加快施工措施方案为加快引水隧洞施工进度，实施以下措施方案：(1)从辅助洞增加辅引1#、2#施工支洞到引水隧洞进行施工从辅助洞分别向1#引水隧洞的8+559.54、7+374.539里程开挖2个支洞，采用钻爆法开挖7+000～10+000段，从而加快TBM通过该段；1#引水隧洞贯通后，在拆卸洞拆卸TBM，将部件运出洞外拟定场地；同时利用该支洞开展2#引水洞各项施工。(2)从辅助洞增加辅引3#施工支洞到1#引水隧洞为引水洞后期施工提供通道。(3)从排水洞增加工作面钻爆法开挖1#、2#引水隧洞相应洞段从2#引水隧洞11+260里程向排水洞TBM后方开挖排引1#施工支洞，排引1#施工支洞贯通后，在出口前方1KM处开挖排引2#施工支洞至1#引水隧洞9+931处，在1#、2#引水隧洞形成各自向东西端的钻爆法工作面。利用钻爆法开挖支护1#引水隧洞9+931向西端方向段，施工2#引水洞东、西各项工作。(4)从2#引水隧洞向1#引水隧洞开挖横通道，提前处理不良地质段，从引(2)12+015处开挖横通道到1#引水隧洞，提前将该段进行钻爆法开挖支护。(5)将1#引水隧洞交通及运输系统转至2#引水隧洞及排水洞，提前开始1#引水隧洞衬砌及灌浆。(6)多工作面衬砌、灌浆施工在原有衬砌和灌浆设备的基础上，增加设备投入，开展多工作面同时施工，23 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案充分利用横通道开展后继工作。(7)开展无盖重灌浆施工采取无盖重灌浆技术措施，让灌浆开工时间提前，使灌浆紧跟喷护施工开创多个工作面，同时进行钻孔灌浆作业，实现均衡生产。(8)增加通风竖井，改善通风环境。由于施工方案发生重大调整，施工通风更加困难。采用增加通风竖井方案解决通风问题。3.4总体施工顺序在选用了合理的施工方案和施工方法后，为了实现在工期内完成隧道施工，需要对施工顺序做严格的优化，锦屏二级水电站隧道总体施工顺序按照施工准备、各工序按先后次序开工、自检合格、报监理工程师验收合格、进入下道工序、竣工验收[16]。锦屏二级水电站隧道总体施工顺序如图3-8所示。24 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案施工准备利用东引2#500m后3#洞TBM组装、出发洞施工4#洞采用钻爆法施工支洞采用钻爆法进行洞口段施工利用东引2#支洞采待TBM超前2公里后，即组织用钻爆法采用钻爆法利用横通道进行衬砌、灌浆作进行洞口3#洞TBM组装并试掘进2km进行TBM主机业。车辆通过3#洞绕行，底拱段施工组装洞和后完成后即恢复轨道运输系统。配套安装间施工3#洞TBM正式掘进至2+500利用东2#支洞采用钻爆采用钻爆法借助3#洞增开2个开挖工作面法依次进行进行3#洞TBM支援4#洞掘进。排水竖井、排拆卸洞施工3#洞TBM设备拆卸完毕水平洞及检修斜井等施工3#洞利用横通道两端分段进行衬砌、灌浆作业，车辆通过4#采用钻爆法洞绕行，灌浆紧跟。进行TBM拆卸洞通气平洞、通气孔施工4#洞贯通，进行地下水集中封堵3#洞利用横通道对剩余洞段分段进行衬砌、灌浆作业，车辆通过4#洞绕行，灌浆紧跟。4#洞对剩余段进行衬砌、灌浆施工。适时进行3#洞横通道封堵等后期处理适时进行4#洞横通道、施工排水洞封堵等后期处理3#洞具备充水条件。4#洞具备充水条件。工程竣工图3-8总体施工顺序25 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案3.5施工组织的管理在机械设配和施工技术都准备充分的前提下，施工组织管理是决定施工质量、施工进度和施工安全的关键所在。若机械设配和施工技术都相同，施工进度和安全性也会有差别，其造成差距的因素不是机械和技术，而是人与人之间的协调配合能力。在使用先进机械设备和施工技术下，施工组织管理水平决定了隧洞能否快速、安全施工。高水平的组织管理能力能尽量避免出现施工质量差、施工进度跟不上、频发事故的现象[22]。3.5.1施工准备1、施工队伍准备施工主要人员在施工单位中标后就尽快进入到施工现场，开展施工前期调查工作，平整场地、为施工队伍修建和铺设临时住房、通信设备、用电线路、施工用水管路、修筑临时道路等[16]。同时施工队伍其余人员则进行操作技能和安全教育培训，快速完成施工队伍准备工作。2、建立现场管理机构施工管理机构包括工程部、计财部、物资部和实验室等，各个部门分工明确：工程部负责施工技术管理、信息管理、控制测量和超前地质预报等工作；会计业务、验工计价、统计信息、成本核算等由计财部负责；物资部负责采购施工物资、购置、调配和维护机械设备等管理工作；工程试验和质量检测等由实验室负责。3、灾害应急准备由于锦屏二级引水隧洞处于复杂的地质环境中，地质灾害、安全事故发生频率较高，且可能随时发生突发事件，因此提前将抢险设备和物资准备齐全，以项目经理为组长领导应急小组提前制定各种灾害应急预案是必要的。4、技术准备及补充地质勘查在该项目施工中，除了掌握工程地质资料和现场实际情况外，技术人员还要进行地质补勘工作，复核、比对设计资料和补勘结果，及时将比对结果反馈给设计和监理单位，然后设计单位将设计资料进行修改后，将文件和图纸交由施工单位。施工单位及时阅读、理解设计文件和图纸，并对施工组织设计做出相应的修改，若有疑问再反馈给有关部门进行处理。26 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案5、设备物资准备为了不影响施工进度、按计划顺利开展施工工作，在施工前就要做好各种所用仪器(如试验仪器、机械设备、测量仪器和检测仪器等)的准备工作，同时还要多加强各类施工设备的巡视检查力度，做好维修和保养工作。提前采购施工材料，保质保量保时间做好材料供应工作。3.5.2人员管理由于人是隧洞施工的主体，公平、公正、有效的人员管理制度可以加强企业凝聚力、帮助企业实现经济效益最大化、保证施工顺利进行和提高建成质量。不管是生产工人，还是管理人员都必须遵守制度。党支委、团支部等组织多开展各种文体活动，为紧张繁忙工作的工人增加乐趣，同时推行目标责、安全任成本管理制度，充分调动工人积极性，为顺利开展施工工作做好人员准备，达到高效、安全地完成施工任务。3.5.3技术管理每个工程开始施工之前就建成多个技术室负责各个项目的施工技术管理工作。在锦屏二级引水隧洞工程不良地质段施工时，对施工技术要求非常严格，因此做好超前地质预报工作尤为重要。技术室地质工程师负责将超前地质预报预测结果进行整理分析，并将数据资料及时准确的报告给相关业主设计单位和监理单位，快速制定不良地质段的应对措施，修改施工设计方案。除此之外，由于锦屏二级引水隧洞地质复杂，还需要增加地质补勘和开挖监控量测技术，对超前地质预报结果和现有的工程地质资料进行复核和校对，及时了解围岩和支护的最新稳定状态和力学动态，为隧洞顺利开挖施工提供保障。3.5.4机械设备管理在隧道施工过程中，选择合适的机械设备对按时、有效的完成工程项目的重要性来说，比重越来越大。先进的机械设备和完善的机械管理制度能有效地提高施工进度、保证施工安全；落后的机械设备和混乱的机械管理制度不仅能造成人力和物力的浪费，还会影响施工的进度和安全性。在每次施工前，要做好对使用机械设备的维护和检修工作，保证机械设备在施工时正常运转。27 第三章锦屏二级水电站引水隧道施工总体方案3.5.5安全质量管理对于参与项目施工的各类人员都要提前做好安全教育工作，对于危险性较高、专业性要求高的施工阶段要由持资格证的专业人员进行操作，必要时还需要安全员在进行辅助工作。为了能够及时、有效地解决施工过程中出现的棘手问题，保证施工质量和施工安全，就必须加强日常巡逻检查的力度，做到在第一时间发现问题并准确反馈信息，为解决各类施工问题争取最有利的时间。28 第四章长大引水隧道超前地质预报第四章长大引水隧道超前地质预报4.1超前地质预报在长大引水隧道中的应用在长大引水隧洞施工中，超前地质预报是解决不良地质地段TBM设备掘进、钻爆法施工的重要手段，是实现动态化设计管理的基础，确保施工安全、引水隧洞结构安全，为制定合理施工方案、采取有效地质病害防治措施提供了科学依据[23]。锦屏二级水电站隧址存在丰富的高压力地下水，及时准确预报工作面前方的水文地质情况尤为重要，提前做好防、排、堵地下水施工的准备，确保引水隧洞快速施工。在锦屏二级引水隧洞钻爆法施工时，可以充分利用不同的超前预报方法(工程地质法、长距离超前预报，短距离超前预报)的优点，形成一套三级预报预警机制，对地下涌水现象进行预测，得到可靠、有效的预测结果，为制定地下涌水防治方案提供依据。在锦屏二级引水隧洞TBM掘进施工时，除使用上述方法进行超前地质预报外，同时采用随掘进连续实施预报的手段，并将预报信息适时传输至工程信息管理系统。结合辅助洞、长探洞、排水洞揭示的工程地质资料，同时根据1#引水隧洞超前掘进施工揭示的地质资料指导2#引水隧洞钻爆施工。4.2超前地质预报与地质补勘在初勘中，隧洞工程地质分段及评价是根据地表工程地质断面测绘的岩性界限、岩爆、突(涌)水、断层位置等并参考辅助洞、长探洞开挖地质资料向深部推测而得出的。由于隧洞的埋深大，地质变化具有一定的不确定性，推测的地质条件影响引水隧洞的位置不准确，在施工过程中需要通过现场地质编录、洞内地质超前预测预报和洞外补充地质勘测等技术手段予以修正。因此在施工过程中加大工程地质超前预测预报和洞外地质补充勘测工作是十分重要和必不可少[24]。隧洞施工期间地质工作的主要内容是以洞内综合地质超前预报为主、洞外29 第四章长大引水隧道超前地质预报补充地质勘测为辅的全方位不良地质和地质灾害宏观预测和预报。为了及时检验超前预测预报结果的可靠性，一边进行洞内超前地质预测预报，一边不间断地进行洞外补充地质勘测。全方位引水隧洞施工地质工作内容具体见表4-1。表4-1全方位引水隧洞施工地质工作内容序号工作项目地质工作内容主要利用地震波物探方法为主，超前地质探孔为辅的综合方洞内综合超法，通过TSP203系统、地质雷达和超前探孔等超前预报方1前地质预测法对引水隧洞所在地区主要不良地质和地质灾害进行宏观预报预报和长、短期超前预报。在洞内进行超前地质预测预报的同时，联系监理、设计等有关地质方面的单位不间断地在洞外进行补充地质勘测，检查洞外补充地2验证洞内超前地质预测预报的结果。主要勘测方法有高密度质勘探电法勘探、深层地震反射勘探、声波测井、遥感技术、地质钻孔补充、水文地质补充调查等方法。根据开挖后掌子面围岩的稳定状态、结构和完整状态，对隧围岩稳定性道围岩稳定性进行初步评价；然后根据超前预报探测的围岩3评价地震波波速数据，结合围岩内的地下水和地应力情况进行研究分析，得出最终围岩稳定性评价。4.3超前地质预报4.3.1超前预报工艺及方法根据目前国内外地质超前预报技术水平和锦屏引水隧洞地下水处理“排堵结合、进度优先”的施工原则，在施工过程中不断总结超前地质预报经验，对具有复杂地质和水文地质的1#、2#引水隧洞进行钻爆法施工时，可以采用工程地质宏观预测预报、中长距离TSP预报及短距离表面雷达预报、孔内雷达预报、超前钻孔等预报方法进行综合预报。TBM掘进洞段采用BEAM超前预报系统，即BEAM法，其是当前一种电法超前预报方法，由德国GEO—HydrauijkData公司研发。4.3.2超前预报技术30 第四章长大引水隧道超前地质预报4.3.2.1隧道地震波勘探(TSP)超前预报法[25]（1）TSP探测目的在预测掌子面周围区域地质情况(0～120m范围内)和前方的围岩类别时，可以选择TSP地质超前预报系统进行预测，预测结果具有一定的可靠性。预测内容包括：地质结构面和构造情况、地层岩性特征、地下水活动剧烈程度及不良地质带(断层破碎带、岩溶发育带等)的位置和规模大小。（2）TSP观测系统布置TSP地质超前预报设备使用TSP203系统[26-27]。2#引水隧洞每掘进100m预报一次，每次预报有效距离为120～150m，重复20～50m。每次预报时，在东端2#引水隧洞左、右洞壁距掌子面40～50m左右处各布置1个孔深为2.4～2.5m的接收孔，其直径为φ38～45mm，孔口距洞底面约1.5m，孔轴线与洞口方向成15～20°。在与3#引水隧洞相邻的洞壁一侧沿直线布置21～24个孔深为1.5m的爆破孔，其直径为φ38～45mm，要求第一个爆破孔与接收口相距15～20m，每个爆破孔间距为1.5m，孔口距洞底面约1.5m，孔轴线与隧洞轴向成垂直角度，且向下倾斜15～20°。（3）TSP现场测试在钻新孔时，为了防止将已经钻好的接收口和爆破孔堵住，需要在造孔完成后立即插入较长的PVC管，PVC管管径要略小于接收口和爆破孔的孔径。当需要在接收口和爆破孔中埋设接收器和炸药时再取出PVC管。在进行现场测试时，至少提前12小时将特制的接收器套管插入接收孔内，接收器套管必须与周围岩体完全接触粘合，不能留有空隙，这就需要采用不收缩水泥或锚固剂进行灌注来消除空隙，确保完全耦合。在正式开始测试时，在接收器套管内安装传感器，并与TSP主机连接。将瞬发电雷管与炸药连接牢固，塞入爆破孔孔底，灌水封闭炮眼[26]。然后将电雷管的两根引线与起爆线相连，再将岩石炸药安放在每个炮眼里，安放炸药的分量大小以围岩软硬程度、完整性和离接受传感器的位置为定量依据。待炸药安放完成后，引爆炸药。在装置采集信号并记录地震波信号时，避免数据产生误差，应停止300m范围内的任何施工操作。在第一个炮眼爆炸激31 第四章长大引水隧道超前地质预报发地震波时分别记录左、右壁传感器的3个分量信号存盘后，依次采集其他炮眼激发的地震波，完成数据的采集。有效激发孔数不少于20孔。由于现场爆破作业危险性大，为了确保爆破安全，在实际操作过程中，必须按照相关规程由专业人员进行药包包扎与引爆操作，同时还需要爆破安全员进行配合。（4）资料整理在原始波形图上识别反射波波形、能量强度及相位，剔除无效波形通道，通过TSP专用软件处理得到P波和S波的波场分布规律。以二维平面图、TSP深度偏移剖面图、反射层展示图等为依据，结合反射波速度、掌子面的距离及隧洞轴的交角之间的关系，对数据进行分析，来确定对应界面的空间位置和地质状况。在完成对采集数据的整理后，结合引水隧道工程地质资料，岩石物理力学参数和前期TSP预报成果，对掌子面周围和前方的地质状况进行综合评断，推测出前方围岩类别、围岩完整程度、岩体岩性特征、地下水活动剧烈程度及不良地质带(断层破碎带、岩溶发育带等)的位置和规模大小。在每一次完成预报后提交预报成果报告。4.3.2.2表面雷达探测法（1）表面雷达探测目的在引水隧洞施工掌子面及侧壁进行表面雷达探测，可以预测掌子面侧壁区域地质情况(20～30m深度范围内)和前方岩体的岩性特征、地质构造与节理及不良地质带(富水带、溶蚀通道及地下水等)的位置和规模大小。（2）表面雷达测线布置引水隧洞每掘进20m探测一次，有效探测距离为25～30m，每次重复5～10m。在引水隧洞开挖断面或导洞的掌子面、左侧壁、右侧壁及洞底板至少各布置一条测线(若有需要，可以在不同高程增加雷达测线)，左、右侧壁的测线应与上次的测线相接，每次均延伸至掌子面。（3）现场测试在对引水隧洞施工掌子面及侧壁进行表面雷达探测时，可以选用频率为100MHz的先进地质雷达天线进行探测，仪器设备的信号增益成指数增加，如模数32 第四章长大引水隧道超前地质预报转换大于16bit时，信号叠加高达8次以上，扫描速率在连续测量后，至少大于每秒128次，仪器参数采样率宜高于天线中心频率的6倍[26]。为了得到较为准确的测试分析结果，在现场测试时应注意以下几点要求：①避免测试受到外界磁场干扰，操作人员不应佩带任何金属物件，测试线附近不应出现机械设备、金属物品和导线等。②测试过程中，水平测线和垂直测线尽量保持水平和垂直，天线应紧贴岩壁；③进行连测时，在保证点距小于20cm的前提下应缓慢匀速移动天线；在点距20cm处进行点测采样时，天线保持静止。④采用测量轮标注时，宜每5m校对一次。为了更好的解释雷达地质图像，在对引水隧洞施工掌子面及侧壁进行表面雷达探测的同时还要进行地质素描，及时了解施工掘进情况[28-29]。将地质素描与前期雷达测试成果进行对比分析，得到更加准确的测试结果。（4）资料整理由于高频雷达信号衰减且容易受到干扰，现场采集的雷达数据必须使用专用雷达处理软件，经频谱分析、滤波、增益恢复等一系列处理，提高雷达信号的信噪比，得到可靠的波形、能量、相位等雷达信号，突出目标地质体信息，形成高质量的雷达图像。利用表面雷达测试时，根据测线布置情况，掌子面地质素描图，雷达图像进行综合分析，以选取合适的岩体介电常数，并结合地质资料、TSP探测成果及前期表面雷达追踪结果进行对比分析，计算出目标地质岩体特征、方位和产状，判断地下水赋存情况。在每一次完成预报后提交预报成果报告。现场测试完成后应提交当期表面雷达预报成果报告一式5份，并同时提交与文字内容一致的电子文档。根据预报地质体的富水程度、临近距离及其揭露可能造成的危害程度将预报报告划分为三种级别：正常预报、警报、紧急警报。属于正常报告，应在24小时内提交预报成果；属于警报应在12小时内提交预报成果，属于紧急警报应在6小时内提交预报成果，紧急警报情况应同步电话通知所有相关部门。4.3.2.3孔内雷达探测法33 第四章长大引水隧道超前地质预报（1）孔内雷达探测目的为了更深入探索表面雷达发现的掌子面前方的富水构造情况，可以通过孔内雷达进行测试，得到更加完备的地下水赋存情况。（2）探孔布置孔内雷达利用超前孔进行探测，超前孔采用高速地质钻孔，孔径不小于65mm，钻孔深度视探测目标体深度而定。若简单探测无须定位则可布置1～2孔，若需要准确定位则至少需要布置3孔，各钻孔尽可能平行，孔间距尽量拉大，以便于目标地质体定位及产状计算。若钻孔冒有压水，探头无法插入，则另外钻孔[26]。（3）现场测试利用孔内雷达预报进行探测时，宜选用频率为100MHz的天线进行探测，仪器设备的信号与表面雷达探测方案一样，成指数增益，如模数转换大于16bit时，信号叠加高达8次以上，扫描速率在连续测量后，至少大于每秒128次，仪器参数采样率宜高于天线中心频率的6倍。钻孔宜采用管径略小于孔径的PVC管进行护壁以防竿状天线被卡。测量各钻孔在掌子面的位置、孔向，绘制孔位布置图，并对掌子面及各钻孔作简单的地质素描。测试时，首先将天线探头送入孔底，然后以连测或点测方式测试。进行连测时，在保证点距小于20cm的前提下应缓慢匀速抽出探头；点测时，每隔20cm处进行采样。为了避免信号受到干扰，在测线附近不应留有的机械设备与金属物体、导线等。（4）资料整理由于高频雷达信号衰减且容易受到干扰，现场采集的雷达数据必须使用专用雷达处理软件，经频谱分析、滤波、增益恢复等一系列处理，提高雷达信号的信噪比，得到可靠的波形、能量、相位等雷达信号，突出目标地质体信息，形成高质量的雷达图像。利用表面雷达测试时，根据测线布置情况，掌子面地质素描图，雷达图像进行综合分析，以选取合适的岩体介电常数，并结合地质资料、TSP探测成果及前期表面雷达追踪结果进行对比分析，计算出目标地质岩体特征、方位和产状，34 第四章长大引水隧道超前地质预报判断地下水赋存情况。在每一次完成预报后提交预报成果报告。根据多个钻孔的孔内雷达探测结果，提取同一目标地质体的所有雷达同相轴，计算各地质体的真实产状。4.3.2.4BEAM超前预报系统BEAM超前预报系统即BEAM法，是当前一种电法超前预报方法，由德国GEO—HydrauijkData公司研发。该预警系统属于隧道超前预报的地球物理法范畴，特别为地下施工而设计，本标段TBM设备在设计上为BEAM预报系统提供了接口。（1）BEAM超前预报目的TBM掘进洞段采用BEAM超前预报系统及时对掌子面前方进行探测，预报前方岩体的完整性与含水量，BEAM系统利用地电侦测贯通前方一定距离范围内是否存在高含水溶岩带(带水层)，系统及时预报险情，避免TBM掘进此区域未采取相应措施造成大量涌水。（2）BEAM超前预报工作方法BEAM超前预报是一种聚焦电流频率域的激发极化(IP)方法[23]。探测装配组件可以安装在挖掘工具的刀盘和外侧护盾上，掌子面前方的PFE的曲线随着TBM向前掘进开始绘制，并不断可以对传送的最新成果进行处理，能够及时了解前方地质情况、岩体完整性、岩性特征及含水情况等。4.3.2.5地质编录在每次表面雷达测试或孔内雷达测试时，应对引水隧洞新开挖掌子面及侧壁揭露的主要地质现象进行素描与编录，并详细记录测线布置及仪器设置的各项参数。（1）地质编录的目的在表面雷达、孔内雷达进行探测时，同时对洞内地质进行素描，这有助于对不同超前预报方法的探寻结果进行复核和解释。（2）现场技术要求现场地质编录对新开挖掌子面及洞壁的地质情况、岩体的岩性特征、地质构造与节理、不良地质带(富水带、溶蚀通道及地下水等)的位置和规模大小及掘进过程中遇到的主要地质现象与状况进行简要的素描与编录。35 第四章长大引水隧道超前地质预报（3）资料整理要求简单绘制新开挖掌子面及洞壁的地质素描图，并作必要的文字说明。对前期预报成果报告进行分析与验证。4.3.2.6超前钻探根据短距离仪器预报结果，对临近不良地质体或可疑赋水构造时必须进行超前钻探。钻孔孔径应不小于65mm(考虑进行孔内雷达探测)，深度宜大于30m，钻孔数量及布置应能够覆盖整个掌子面(若做孔内雷达可适当减少钻孔数量，可布置1～3个钻孔)。超前钻探时必须做好遇到高压水的准备，具备封堵高压水的能力。36 第五章不良地质段隧道施工技术第五章不良地质段隧道施工技术深埋隧道岩体工程问题包括隧道围岩岩爆及大变形，隧道涌水特别是断层涌水突泥，高地温和有害气体等现象。锦屏二级水电站引水隧洞处于复杂的地质条件下，同时还具有洞线长(4条长约16.7km的单洞)、洞径大(开挖断面为13.0m)、高埋深(最大埋深高达2525m)等特征，涌水、岩爆、断裂、高应力等不良岩体问题极易发生，严重影响施工进度，人员、设备的安全。5.1涌水洞段隧道施工技术由于岩溶隧道涌水的发生具有一定的突发性，为了能够找到有效的治理原则和方法，进行了大量的实验研究，在不断积累经验和开发新工艺过程中，逐渐得到了“以堵为主，截排为辅”的涌水治理理方法，其基本步骤有：超前预报→预注浆堵水→强支护→段台阶开挖。5.1.1涌水洞段TBM施工处理原则TBM是集机械、液压、电气及光电于一体的大型现代化挖掘设备。当掘进过程中突然遭遇突涌水时，出水直接冲淋或浸泡设备，损坏设备器件，影响正常的掘进施工，甚至威胁设备和人员安全，制约TBM的掘进进度。5.1.1.1实施超前预报预测利用TBM自带的超前钻探系统、BEAM系统对掌子面前方的围岩进行探测，了解前方的地质详情，为TBM开挖施工提供指导。根据超前的排水洞的地质情况以及超前孔了解地下水的活动规律，判定涌水量、压力，防止突然涌水。若掌子面前方地下水的涌出已经严重影响施工进度，威胁到施工人员、设备的安全时，应及时对涌水段进行超前处理[28,33]。5.1.1.2渗滴水型和线状渗水对于渗滴水和线状渗水出水洞段，为保证TBM快速施工，考虑在隧洞开挖过后以自排为主，暂不作注浆处理，掘进通过后再择机注浆处理，不影响隧洞37 第五章不良地质段隧道施工技术掘进进度。对隧洞洞壁边墙、顶拱附近的渗滴水和线状渗水状出水设置引排设施，设置导水盲管等，将出水沿隧洞洞壁引导到隧洞底部排水通道中，以免由于水长期淋在TBM设备上影响设备的正常工作，并在混凝土衬砌前择机进行有效的封堵。5.1.1.3不同出水点位置对TBM施工的影响及应对措施采用TBM施工时，由于TBM关键设备高度上均处于安全的位置，隧洞边墙和底部的低压出水对TBM设备没有较大的影响，施工中在底部轨道安装位置要保证水流能够顺利流出，同时将型钢轨枕和钢轨按照规定位置安装，锚杆施工按照正常施工进行。喷射混凝土施工前首先将边墙上的出水引流到隧洞的底部并确定符合混凝土喷射要求后方可进行混凝土喷射作业。顶部出水需要进行适当引排，方可继续施工。对于隧洞中的高压出水，由于TBM设备均在水流冲击之下，必须采取措施保证TBM不遭受高压水流的直接冲击，特别要根据超前预报的结果在TBM即将进入可能出现大涌水的洞段时，提前在TBM的关键设备上提前做好防护，防止出现高压出水时水流直接冲击TBM的设备。必要时安装钢瓦片进行挡水，同时利用锚杆钻机施工泄水孔，降低出水点的出水压力。TBM开挖待水流压力减弱、流量减小后再重新开始，锚杆和喷射混凝土施工待涌水释放或者压力降低后采用引流方式引水到隧洞底部后，检查工作面是否满足施工要求，方可进行施工。5.1.1.4TBM施工时遇高压、集中涌水的应对措施根据超前地质预报的预报结果以及辅助洞、排水洞的隧洞开挖情况，在可能出现高压、集中涌水的洞段首先进行TBM设备的防水防护，方可开挖进入该洞段。当预计工作面前方的高压大流地下水排放不会影响围岩稳定，可采取超前钻孔、开挖导水洞、钻孔卸压等措施对大流量、高压的涌水进行排放。如涌水的排放影响围岩的稳定，则需要对涌水进行超前灌浆处理。超前处理达到洞室稳定和开挖安全要求后，才能掘进通过。在出现大量的涌水洞段，由于底部部分刀盘可能处于水中，施工如仍选择正常旋转速度，大量的水将被带到皮带上，影响到TBM施工。因此需要开启底部下支撑的排水闸门，同时降低刀盘转数，保证刀盘卷起的水在上升的过程中流出，不会倾泻到皮带机上[32,38]。38 第五章不良地质段隧道施工技术当刀盘处出现涌水，大量的细渣及小石块被水流带到刀盘后方，造成钢枕安装困难，必须依靠大量的清渣人员进行快速的清理，保证钢枕铺设才能保证掘进。TBM施工遭遇到涌水时的工作流程，如图5-1所示。超前地质预报是否进入易否进行正常掘进施发生高压涌水段工是TBM加装防护设备、继续掘进施工出水状态判定渗滴水、线状滴压力、流量较大涌水高压、大流量涌水水不影响TBM施影响TBM施工，需采TBM掘进施工受阻工、对出水进行取措施处理引流安装钢瓦片挡水开挖横向排水通否否道满足TBM施工要求满足TBM施工要求是是TBM继续掘进图5-1出水状态下TBM施工流程图5.1.2涌水洞段支护措施引水隧洞中大量洞段将出现压力涌水，TBM在这种洞段施工时，将利用本身的各种设备相互结合完成支护作业。根据超前预报的结果，首先在设备上安装防水设备，而后方可进入涌水洞段施工。1.钢瓦片安装在洞壁上出现较大量的高压涌水或者渗水的洞段，考虑安装钢瓦片挡水、降压、分流涌水，钢瓦片运到支护区域后，利用钢拱架安装器的安装臂抓取钢瓦片。利用钢拱架安装器的旋转和径向油缸将瓦片支撑在洞壁上，并将钢瓦片相互对齐。39 第五章不良地质段隧道施工技术钢瓦片就位后利用螺栓和已安装好的钢瓦片相连、固定，或单独地锚定在洞壁。瓦片的锚定利用锚杆钻机进行，锚杆钻机在钢瓦片的底部的预留孔位置进行锚杆钻孔，然后安装锚杆、加套背板、锁紧固定螺母。需要安装整园的钢瓦片时，安装顺序自洞底开始逐渐向洞顶推进，在隧洞中心线位置利用钢拱安装器的支撑臂支撑住。并用锚杆钻机钻孔安装锚杆固定。2.施作导水、排水孔出现较高压力的涌水时，为保证各项施工工作的进行，需要钻排水孔降低出水点的压力，此时利用TBM上的锚杆钻机进行钻孔作业，安装弹簧软管将水引流到不影响施工的区域。3.喷射混凝土施工涌水洞段的导水和排水工作完成后，需要对未完成喷射混凝土和部位进行混凝土喷射施工，在该位置未通过喷射混凝土机械手的工作范围时，直接利用该机械手进行混凝土喷射，超过机械手工作范围时，在工作区域安装一台机械手将混凝土输送管路连接到该位置进行喷射。5.2岩爆洞段隧道施工技术由于岩土工程中的围岩体抗拉强度远远小于抗压强度，当受到高应力作用的影响，围岩体的稳定状态被打破，岩石突然发生破裂，同时伴随着应变能的释放，人们将岩石这种破裂失稳现象称作为岩爆。岩爆具有突发性，威力大且破坏能力强等特点。5.2.1岩爆洞段TBM施工原则5.2.1.1实施超前预报预测在进入埋深大、地应力高、可能发生岩爆的区域施工时，首先利用引进的超前预报系统结合Beam系统等进行超前预报，并结合超前TBM隧洞的辅助洞、排水洞的围岩情况，了解隧洞前方的围岩情况，并根据预报预测对隧洞的岩爆分析结果，可知辅助洞所发生的岩爆以轻微(Ⅰ级)为主，部分为中等(Ⅱ级)岩爆；强烈岩爆发生在东端的T2y5及西端T31砂岩、T2b白山组洞段；局部极强岩爆仅发生西端T2b白山组洞段。因此在引水隧洞TBM施工中相应的洞段可能发生较强的岩爆。需要在TBM上安装防护设备应对岩爆[34-37]。40 第五章不良地质段隧道施工技术5.2.1.2轻微、中等岩爆洞段处理方法在对隧洞发生轻微、中等岩爆进行处理时，可以利用TBM自带的支护设备及时对开挖出露岩石的进行锚杆、钢筋网、喷射混凝土或砂浆的支护作业，并对隧洞洞壁进行钻孔、充水以降低岩石内部的应力，降低岩爆发生的机率和发生的强度。在出现岩爆后首先清理爆下的岩石，而后对岩爆产生的位置及时喷射混凝土封闭，而后再利用锚杆、网喷混凝土等支护方式进行。如支护设备已经通过该区域，利用后配套结构设施工平台，增加相应钻孔设备进行施工，同时可将喷射混凝土管路连接到该位置进行喷射混凝土施工[37]。5.2.1.3强岩爆的处理方法由于锦屏二级引水隧洞的一般埋深为1500~2000m，受到高应力作用，极易发生强至极强岩爆现象，其岩爆特点主要为(1)由于大理岩抗压强度低，使得岩爆易崩出较大的石块，爆坑较深；(2)岩爆发生后，开挖轮廓线以外出现明显的塌方结构面；(3)发生强岩爆的位置无法定位，无规律性；(4)强岩爆一般发生在开挖后的6~12h内，具有一定的滞后性。根据资料，10+000～7+000段为强岩爆段，可先对围岩进行喷水，待围岩湿润，强度降低后，快速进行喷锚支护，封闭围岩。若是极强的岩爆区，应首先保证人员和设备的安全性，及时撤离，等待岩爆威力变小时，再喷水锚固，封闭围岩。5.2.2岩爆区域支护在即将掘进进入预测将出现岩爆的区域时，在TBM主机区域和关键设备上加装防护设备，如防护网、防护罩等。岩爆区域施工的主要原则为超前处理、快速、程序化，由于岩爆不易预测，同时TBM开挖的圆形断面相对不易形成应力集中点，相对钻爆法施工的隧洞不易发生岩爆，根据以往的施工经验，TBM施工时岩爆已发生在掌子面后方20～30m左右区域，在掌子面发生的岩爆较少，因此在岩爆洞段施工时要在刀盘后方的支护区域及时完成有效支护，从而避免由于支护设备已通过岩爆发生位置而造成支护施工的困难。在岩爆洞段支护要求快速、程序化，并且保证支护的质量，此时将充分利用TBM刀盘后方的超前喷射机械手，首先在岩面出露后及时喷射8～10cm的41 第五章不良地质段隧道施工技术混凝土，再在完成混凝土喷射的岩面上施工锚杆和挂网，并按照要求完成系统支护。锚杆类型的选择，岩爆洞段施工的锚杆可以选择普通的砂浆锚杆、涨壳式预应力锚杆和水胀式锚杆，如图5-2所示。由于砂浆锚杆的抗冲击能力差，不能快速提供围岩承载力，在强岩爆区中已经无法满足要求而停止使用，故在需要紧急支护的时候可选择涨壳式预应力锚杆和水胀式锚杆进行施工，如图5-3所示。图5-2防岩爆锚杆类型图5-3TBM洞内的中空预应力涨壳式锚杆42 第五章不良地质段隧道施工技术5.3富水断层破碎带及较大溶隙、裂隙的处理TBM在引水隧洞施工中可能出现大型的断层破碎带，在遭遇断层或遇较大溶隙、裂隙时，首先及时了解断层模、规律，采取措施迅速处理，防止断层的塌方范围的延伸和扩大[39]。5.3.1断层破碎带TBM施工原则若施工前方出现断层破碎带时，根据超前地质预报反馈的结果，及时掌握破碎带的宽度、地下水活动剧烈程度、填充物特性及断层构造线与隧洞轴线关系等一些断层带情况。在掌握断层带信息后，要利用TBM自带的支护设备，合理选择通过断层地段的施工措施(如支立钢拱架、及实施作锚杆、喷射混凝土)，并对影响TBM水平支撑靴支撑的位置进行加固处理以保证TBM顺利通过。若超前预报未能预测到断层破碎带，由于断层带的坍塌，松散岩石可能大量进入刀盘和轴承之间的空隙，可能会困住TBM刀盘，加大了刀盘启动的摩擦力，导致刀盘无法旋转，开挖施工无法正常进行。此时施工首先将刀盘适当后退，减小刀盘前方松散岩石对刀盘的挤压力，同时利用TBM自带的底部清渣皮带机通过刀盘护盾上预留的孔将刀盘和主轴承之间的松散石渣运送到TBM的皮带机上。清渣工作以刀盘是否可以顺利启动为标准，一旦刀盘可以启动(0～1rpm)，即停止清渣工作，利用刀盘的旋转将掌子面前方以及刀盘和轴承之间的石渣运出。同时逐渐提高刀盘的转数，直到可以以正常的刀盘转数进行推进施工。5.3.2断层、破碎带支护措施当TBM施工过程中遇到较大的断层及其破碎带，此时需要利用TBM自身的支护设备完成支护作业。以保证TBM支撑系统的可靠支撑，保证TBM掘进通过后及时对塌腔和较大的溶隙、裂隙进行混凝土回填、灌浆处理。从而保证隧洞的施工质量。在断层及破碎带中的支护方式采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合的方式，首先及时脱出刀盘护盾的岩石按规定的间距安装型钢拱架或格栅拱架，拱架安装的同时将钢筋网布在拱架和岩面之间，拱架固定、安装完成后对岩面进行混凝土喷射支护，而后再在拱架之间设计位置进行锚杆的施工。必要时首先进行43 第五章不良地质段隧道施工技术喷射混凝土作业。在超前预报预测到将出现较大的断层带时，要利用TBM上的超前钻机施工超前小导管并进行注浆。超前钻机按照设计的位置沿洞室的开挖轮廓纵向钻孔，由于TBM刀盘护盾长度约4m，因此超前导管施工长度应不小于9m。按照由高孔位向低孔位的顺序进行施工。钻孔分序间隔进行，钻孔完成后即顶进导管，注浆采用多孔集中进行。超前小导管施工流程，如图5-4所示。测量布孔钻机、注浆设备就位分序钻孔（先高孔位后低孔位）前小导钢管制作前导注浆注浆设备调试图5-4超前导管施工流程导管选用每节长3.5m的Φ32～40mm的热轧钢管，接头采用长度为150mm的满丝扣厚壁管箍；管壁上梅花形布置Φ6～8mm/@10～20cm孔眼。环向间距一般采用200～500mm。导管安装时纵向两组小导管间的水平搭接长度不小于100cm。并将止浆塞随同小导管一并安装好。注浆利用TBM自带的注浆设备按照流程进行施工，如图5-5所示。注浆压力采用1.0～2.0MPa，注浆浆液扩散半径不小于25cm，形成固结体直径不小于40cm。注浆完成围岩硬化后，TBM开始开挖，随开挖按设计间距安装型钢钢拱架，拱架要支撑钢管，钢管和钢拱架之间的间隙设楔块楔紧。钢拱架之间再进行锚杆、钢筋网施工。在开挖注浆前，预先构筑1.5-2.0m的止浆墙，以防浆液流向四面。44 第五章不良地质段隧道施工技术钻孔完成是否孔深确认转入下一钻孔压水试验注浆浆液制备是否已经完成本循环钻孔及注浆钻注浆效果检查孔是否设计补注浆钻孔位置及是否满足质量要求结束深度、钻孔注浆图5-5注浆施工流程图5.4高地应力地段TBM防止收缩变形的措施在塑性较大的围岩洞段如出现较大的地应力，围岩将出现收缩变形，TBM施工过程中如果不采取相应措施，有可能导致刀盘和护盾被卡住，从而使掘进施工无法进行的情况[40]。针对此情况，在TBM施工时将采取如下措施以避免出现上述情形：(1)及时实施超前预报，根据超前预报的结果指导施工，在进入可能因高地应力引起收缩变形的洞段时提前制定相应的施工措施。(2)检查TBM边刀的磨损程度，在进入上述洞段时，更换全新的边刀，使开挖的洞径达到最大，可能的情况下安装扩挖刀具，适当扩大洞径，减小因围岩收缩卡住刀盘的可能。(3)TBM开挖通过后，在出露的岩石洞段及时进行初期支护作业，保证支护的质量，特别是锚杆和喷射混凝土的质量。并在隧洞洞壁施工应力释放孔，减少隧洞中应力集中，降低收缩变形量。45 第六章结论与展望第六章结论与展望基于锦屏二级水电站引水隧洞复杂的地质条件，本文主要在以下几个方面进行研究：(1)根据锦屏二级水电站引水隧洞的实际情况和工程特点，选择合适的施工总体方案；对钻爆法施工的开挖支护工艺、钻爆设计，钻爆参数选择等方面进行了阐述；对TBM施工原则、主要机械设备选型和支护系统进行了说明。(2)通过例举超前地质预报在预测长大引水隧洞不良地质段方面的应用，确保不良地质地段TBM设备掘进速度、钻爆法施工安全、引水隧洞结构安全，为制定合理施工方案、采取有效地质病害防治措施提供了科学依据。(3)不良地质(岩爆洞段、涌水洞段、富水断层破碎带等)对TBM的掘进影响较大，本文采取针对性强的施工应对措施和支护手段，将工程风险降低到最小，加快项目TBM掘进速度，确保工程施工质量。通过对国内外研究资料的收集整理可知，超前预报技术在钻爆法施工方面的研究有很大的突破，且具有一定的可行性。在预测不良地质段时不再使用单一的超前预报技术，而是发挥不同预报技术的优势形成一套综合超前预报技术。但超前预报技术在TBM施工方面的研究还处在初步阶段，还没形成定量化探测思想，所用的超前预报技术类型较少，当TBM在复杂环境下施工时，探测结果可能会出现偏差，可靠性低。对于处于复杂的地质环境中的长大引水隧洞，在施工过程中遇到的困难较多，将钻爆法隧道超前预报技术的最新进展应用到TBM施工环境的可行性有待于进一步的探讨。46 参考文献参考文献[1]傅冰骏．国际隧道及地下工程发展动向[J]．探矿工程，2002，(5)：5～8.[2]张有天．水工隧洞建设的经验和教训[J]．贵州水力发电，2002，(3)：12～15.[3]戴文亭，白宝玉．我国隧道及地下工程发展现状和前景展望[J]．东北公路，2000，(4)：13～16.[4]何峰.三峡引水工程秦巴段深埋长隧洞开挖地质灾害研究[D].北京:中国地质科学院,2005.[5]杨淑情.隧洞岩爆机制物理模型试验研究[J].武汉水利电力大学学报，1993，16(4)：24-27.[6]谭以安.岩爆形成机理研究[J].水文地质工程地质，1989(1)：34-38.[7]王兰生，李永林.二郎山公路隧道岩爆及岩爆烈度分级[J].西南公路，1998(4)：22-26.[8]徐林生，王兰生.国内外岩爆研究现状综述[J].长江科学院院报，1999，16(4)：24-27.[9]张志龙.邵怀高速公路雪峰山隧道岩爆与大变形预测研究[D].成都:成都理工大学,2012.[10]HoekE，BrownE.T.岩石地下工程(译)[M].北京：冶金工业出版社，1986.[11]张秉鹤.括苍山特长公路隧道相对浅埋洞段岩爆机理及防治措施研究[D].吉林:吉林大学,2012.[12]徐泽明，黄润秋，等.长大隧道岩爆灾害研究进展[J].自然灾害学报，2004，13(2)：16-27.[13]李广平.岩体的压剪损伤机理及其在岩爆分析中的应用[J].岩土工程学报，1997，19(6)：49-56.[14]蒙彦,雷明堂.岩溶区隧道涌水研究现状及建议[J].中国岩溶，2013(12)：11-18.[15]张刚武,殷国权,王天西,李德兵.超长距离、大断面引水隧洞钻孔灌浆施工机械化研究与应用[J].四川水利发电，2013，32(6)：1-4.[16]张燕婷.复杂条件下超长隧道快速施工技术研究[D].合肥:安徽理工大学,2013.[17]朱建华，单线铁路长隧道钻爆法快速施工技术[J].铁道建筑，2002(6)：33-35.[18]吴东锋.钻爆法在隧道开挖中应注意的两个问题[J].工程技术，2010(8)：5-6.[19]李卫兵.TBM在超长隧道施工中的应用研究[D].吉林:吉林大学,2013.[20]周小松.TBM法与钻爆法技术经济对比分析[D].西安:西安理工大学,2013.[21]邓勇.大断面TBM组装洞室设计与施工[J].现代隧道技术，2010（2）：66-72.[22]李燕生.复杂地质条件下彭水隧道快速施工技术研究[D].天津:天津大学,2006.[23]高振宅.BEAM地质超前预报系统在锦屏引水隧洞TBM施工中的应用[J].铁道建筑技术，2009（11）：65-68.[24]于振振.基于监控量测与数值模拟的隧道围岩稳定性分析[D].西安:西安建筑科技大学,2011.47 参考文献[25]周运祥.TSP203超前预报系统在乌鞘岭特长隧道中的应用[J].铁道建筑设计，2004(1):45-47.[26]辜文凯.特长隧道复杂地质超前预报技术[J].工程科技，2008（2）：18-25.[27]李术才，刘斌，孙怀凤，等.隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J].岩石力学与工程学报，2014，3(6)：1090-1112.[28]谭信荣.岩溶地区瓦斯隧道施工关键技术研究[D].成都:西南交通大学,2010.[29]徐海洋.公路高瓦斯隧道安全监控技术研究[D].重庆:重庆交通大学,2013.[30]JunzhengM.Applicationoffuzzymathematicsinforecastingthequantityofgushwaterintunnel[J],TunnelsandWater,1988(l):211-216.[31]K.Fukui,S.Okubo.SmoeAttemtsofEstimatingRockStrenghtandRockMassClassificationformCuttingForceandInvestigationofOptimumOperationofTunnelBoringMachines[J].RockMechandRockEngineering.2006,39(l):25-44.[32]苏在林.富水软弱围岩特长隧道快速施工技术研究[D].上海:上海交通大学,2005.[33]徐则民,黄润秋,罗杏春.特长岩溶隧道涌水预测的系统辨识方法[J].水文地质工程地质,2002(4).[34]王伟，王恩元.岩爆预测技木综述及发展分析[J].矿业安全与环保，2003，30(4)：12-15.[35]陆家佑.岩爆预测与防治中几个问题的研究现状[J].水电站设计，1993，9(1)：55-59.[36]DowdingC.H.&AnderssonC.A.Potentialforrockbrustingandslabbingindeepcaverns[J].EngineeringGeology,1986,22：265-279.[37]刘聪，苏利军.浅谈某水电站引水隧洞TBM施工岩爆预防与处理[J].工业设计，2011（12）：85-87.[38]Heuer,RonaldE.Estimatingrocktunnelwaterinflow[J].Proceedings-RapidExcavationandTunnelingConference,1995,41-60.[39]邹艳琴.深埋隧道施工组织及不良地质地段施工方法[J].铁道建筑,2008(10):51-53.[40]陈亮,陈寿根,杨家松.高地应力大断面软岩隧道开挖技术研究[J].中南公路工程,2012(9):87-91.48 致谢致谢论文从选题、工程素材到论文的撰写成文是在我的导师朱永全老师对我的悉心指导下完成的，朱永全老师严谨的治学作风和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，再次衷心感谢朱永全老师对我细心的关怀和指导。工程硕士的生活也伴随着这篇论文的完成即将结束，除了对老师的万分感激，我还要感谢培养我的母校—华东交通大学，感谢这几年来教育我的其他老师，通过他们的教导，我掌握了专业知识，更教导我对待学术的正确态度，没有母校的栽培和老师的教诲和帮助，这篇论文将无法完成。同时，感谢校外导师谢远堃老师对我的指导，在此表示深深的敬意。在论文完成之际，朱永全、谢远堃两位导师都提出了许多宝贵的建议，在此深表谢意，也要感谢同学们的无私帮助，感谢家人和朋友一直以来对我的关心和支持!最后，感谢我的家人，是他们一直支持着我，鼓励着我，使我能够不断前进，并得以顺利的完成学业，谢谢！49 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文一、个人简历曹海涛，男，汉族，1972年12月26日出生，1996年7月毕业于华东交通大学铁道电气化专业。于2011年7月考入石家庄铁道大学工程硕士土建专业。1996年7月毕业后分配到中铁十八局工作，先后从事TBM隧道施工、钻爆施工、城市轨道交通、水利、房建、铁路等工程项目的技术管理工作。并于2012年被辽宁省水利厅授予“先进个人称号”；2013年被辽宁省水利厅授予“2013年度项目负责人标兵”称号，同时被中施协评为“2013年度全国工程建设优秀项目经理”。二、工作经历1996年8月至2000年3月，中铁十八局秦岭隧道指挥部任助理工程师2000年4月至2003年8月，中铁十八局隧道工程公司桃花铺1#隧道项目部任副经理2003年9月至2005年7月，中铁十八局隧道工程公司陕西户勉高速公路项目部任副经理2005年8月至2006年8月，中铁十八局隧道工程公司陕西小康高速公路项目部任项目经理2006年9月至2007年6月，中铁十八局隧道工程公司陕西蓝商高速公路B7标项任项目经理2007年7月至2011年4月，中铁十八局隧道工程公司四川锦屏电站1#、2#引水隧洞项目部任副指挥兼分部经理2011年5月-2012年9月，中铁十八局四公司任副总经理兼总工程师2012年10月至今，辽西北供水（四段）一标项目部兼任项目经理50'