专业技术报告
(第二篇) 2010年6月，本人毕业于河海大学水利水电学院，获得毕业证和工学学士学位证书。并于同年7月进入中国水利水电第十四工程局有限公司工作。2011年7月取得助理工程师专业技术资格证书。
工作至今，我参加了科卡科多辛克雷水电站（以下简称CCS水电站）项目的建设，一直从事水利水电工程专业技术管理工作。在CCS项目技术部、厂房施工部独立完成和参与完成了CCS水电站的多项技术管理工作。先后负责CCS水电站项目的国内设计技术管理工作，工程计量审核工作，设计图纸会审，施工措施评审及编制工作；2015年7月起，任CCS厂房施工部架子队技术主管，先后负责引水及排水廊道片区、控制楼及出线场片区现场的施工技术工作。
我利用自身所学的水利水电工程专业知识，通过在CCS水电站项目的工作实践，逐渐成长为一名具有水利水电工程施工经验的专业技术人员，较全面、系统地掌握水利水电工程专业的理论知识。同时，本人熟悉水电工程施工规范、设计规范，并能运用行业规范解决专业技术问题。下面将CCS水电站大断面长隧道双护盾TBM掘进技术进行介绍。
一、概述
CCS水电站位于厄瓜多尔Napo和Sucumbios省之间的Coca河流域，电站装机1500MW，发电引水流量222m3/s，最大工作水头617.24m，共布置8台单机187.5MW的高水头冲击式机组。项目EPC合同总工期
1 66个月，其中，首批四台机组在开工后第60个月发电，后四台机组在第66个月发电。项目开工日期为2010年7月28日。EPC合同额超过23亿美元。主要由五大部分组成：首部枢纽工程、输水隧道工程、调节水库工程、引水发电系统工程和出线工程。
输水隧洞总长24.78km，纵坡为0.173%，埋深300～700m，为无压明流洞设计，采用管片衬砌，管片设计采用通用型小楔形管片，厚度30cm，环宽1.8m，全环7块不等分块。衬砌后内径为8.2m，引水流量为222m3/s。
其中94.3%洞段采用两台TBM同时掘进，5.7%洞段采用钻爆法开挖。输水隧洞全长以2#支洞为界，TBM1由2A支洞向上游掘进至1#支洞出洞，掘进长度10.8km，TBM2由输水隧洞出口（调节水库）直接进入主洞，到增设的2B支洞出洞，掘进长度13.75km。
二、工程地质条件
输水隧洞穿越区内，河流众多，沟谷比降较大，岸坡陡峻。地势总体西高东低，西部最高海拔2000m左右，东西部平均相对高差约600m。工程区位于火山和地震多发区，地质构造运动较剧烈，工程地质条件较复杂。输水隧洞沿线穿越规模不等的断层共25条。隧洞围岩类别主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三类，分别占隧洞长度比例为60%、20%、20%。输水隧洞围岩岩性以侏罗系～白垩系Misahualli地层（J-Km）安山岩、凝灰岩为主，岩体完整性总体较好。
三、TBM设备选型
在TBM选型时对各种不利地质情况充分评估，对工程地质条件是
2 否适宜掘进机和影响开挖效率的因素进行评估，并对可能产生的不利因素从设备源头进行改进和防止。具体采取以下措施：
3.1刀盘设计对地质具有较强的适应性
①刀盘和刀具应具有良好的破岩开挖能力和地层适应能力。针对本工程地质条件复杂、围岩强度变化较大，TBM刀盘设计和刀具配置要既能适应最大单轴抗压强度为230Mpa的硬岩掘进，又能适应饱和抗压强度为6Mpa的破碎软岩掘进。
②刀盘设计有足够的强度、刚度、耐磨性。并对刀盘在设计和制作时对材料和工艺进行了严格控制。本工程刀盘总重达230t。
③刀具采用直径为19″的滚刀，刀箱采用背装式刀箱可以实现平滑的岩石切割表面，而且可以实现刀具快速更换的目的。
3.2采用变频电机驱动，可保证连续掘进
采用变频驱动，其具有可靠性高、传动效率高、能耗经济、针对不同的围岩具有良好的调速性能和破岩能力等优点。刀盘可以双向旋转，顺时针旋转掘进出碴，在换刀和脱困时可以逆时针旋转。在地质稳定、均匀的地层采用高转速，以获得较高的掘进速度和效率；在地质破碎、不稳定地层采用低转速，可以获得较高的扭矩，同时可以更好地保护刀具，保持掘进的连续性。
3.3 TBM选型时采取如下措施适应不良地质 3.3.1渗水或涌水地段适应性
针对隧洞可能存在渗水和涌水，在TBM选型设计时采取以下措施：①采用电法探测系统BEAM4超前预报，预报系统预报前方地质体
3 有大涌水迹象，采用360度自控钻机超前钻机（最大钻孔深度80m）钻孔减压排水。②采取堵排结合的处理方式。配置双液化学灌浆泵可以对渗水段进行化灌，减少涌水并对岩体裂隙灌浆。另外在伸缩缩位置布置流量不小于70L/s的自吸式污水泵，将渗水抽排至后配套外。③主轴承密封设计可以承受4.5bar的喷水压，保证在涌水时主轴承密封不受影响，保证了主驱动的使用寿命。④主驱动变频电机、导向系统激光标靶电气防护等级为IP67，其它电气设备系统防护等级为IP56。⑤TBM上配备500kw应急发电机，能保证控制系统和抽排水系统正常。
3.3.2缩径地段掘进适应性
本工程存在8%缩径地层，为有效应对该地层给TBM带来的风险，TBM设计时采取如下措施：①TBM的锥型盾体，尽可能地缩短的机身长度设计。②主驱动可实现整体抬高的设计，在围岩发生收敛变形地段，抬高主轴承可扩大开挖面，从面降低卡机的风险。③在刀盘设计时要求刀盘具有超挖功能，超挖半径不小于100mm。④刀盘设计采用高强度的结构设计，刀盘脱困扭矩、主推进或辅助推进力在设计上有足够的能力储备。能在TBM被卡机时提供足够大的推力和扭矩。
3.3.3断层、塌方地段掘进适应性
针对本工程隧洞有可能穿越断层、易塌方地段，TBM设计时采取如下措施：①封闭式的刀盘设计。TBM刀盘采用封闭式设计，能有效地支撑掌子面，防止围岩发生大面积的坍塌。②刀盘设计采用高强度的结构设计，具有高耐磨性。刀盘脱困扭矩、主推进或辅助推进力在
4 设计上有足够的能力储备。能在TBM被卡机时提供足够大的推力和扭矩。③主驱动的启动扭矩为额定扭矩的1.25倍，最大扭矩为额定扭矩的1.5倍，脱困扭矩为额定扭矩的1.7倍。且脱困时其扭矩能在短时间内达到。④撑靴接地比压可调，在遇断层时，其接地比压小于3Mpa。
四、TBM双护盾掘进技术
4.1 TBM掘进模式及掘进工工艺说明
双护盾TBM掘进根据地质条件采用双护盾和单护盾两种模式。 双护盾掘进模式在围岩稳定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘和前护盾提供反力，在主推进油缸的作用下，使TBM向前推进。TBM作业循环为: 掘进与安装管片→撑靴收回换步→再支撑→再掘进与安装管片。在此模式下，掘进与安装管片同时进行，施工速度快。
单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段。在软弱围岩地层中掘进时，洞壁不能提供足够的支撑反力。这时，不再使用支撑靴与主推进系统，伸缩护盾处于收缩位置。刀盘的推力由辅助推进油缸支撑在管片上提供，TBM掘进与管片安装不能同步。作业循环为:掘进→辅推油缸回收→安装管片→再掘进。
在掘进过程中，操作手要根据围岩变化，及时调整变换掘进模式。掘进时操作手需根据掌子面的围岩状态、渣料变化情况，选择恰当的推力、撑靴压力、刀盘转速等掘进参数，并适时调整。
4.2长距离滑行方式选择，为TBM顺利掘进创造条件
5 本工程滑行洞段为火山灰地层，滑行基础采用钢筋混凝土基础，在基础设计时考虑一定富余。为减少滑行时盾体与基础的摩擦阻力，在基础施工时，在底拱50度两侧安装H300型钢，在滑行前，在型钢上涂抹黄油润滑脂。为防止在滑行过程中盾体防偏转，在TBM前盾和撑靴盾分别焊接防滚动改造装置。连接桥行走轮问题，采取在连接桥台车轮组靠后的位置焊接两组走支撑，支撑距混凝土表面50mm，支撑在混凝土面的滑行采用50mm钢棒。TBM反力始发采用反力支撑钢架来为TBM始发提供反力。而TBM滑行期间的材料供应，由于没有形成系统的轨道系统，材料采用吊车吊罐或者其它方式供应。
4.3设计选用通用型管片，提高施工效率
本工程选用通用型管片，管片设计分左右环两种管片。每一环管片分7块不等分块，采用小楔形块设计。采用通用型管片只需要一种模具，减少模具投入。且管片数量计算、生产、调度比较容易，只需要调整管片楔形块拼装位置就可以实现左转、右转、直线施工要求的特点。且管片生产组织、场地堆放非常容易。管片拼装选型利用TBM上配置的VTM测量系统来确定管片拼装顺序，通过计算机计算，提高拼装生产效率，在该工程得到成功运用。
4.4加强管片拼装质量控制
管片拼装是双护盾TBM掘进隧洞质量控制的关键，管片拼装中存在以下通病：（1）破碎。（2）安装椭圆度超过设计值。（3）错台。（4）环缝间隙过大。针对管片拼装通病，采取以下措施：
①管片预制过程中，每周至少对模具精度检查1～2次。控制生
6 产的管片的尺寸精度，避免管片预制尺寸误差造成管片安装通病。②控制TBM掘进姿态。TBM姿态有偏差时，要勤测管片与盾尾的间距，并按实测间距调整管片拼装顺序。③豆砾石回填提前至盾尾后第2～3环管片，减少管片椭圆度变形。④TBM换步时，控制油缸推进速度和推力。并经常检查辅推油缸组行程快慢和受力是否均衡。⑤安装管片时管片螺栓要先拧紧，在TBM换步时，要对螺栓复紧。⑥加强盾尾后抽水，减少砂浆被渗流水带走和底部渗水对管片造成的上浮。
4.5配套设施系统优化配置
为了充分发挥TBM效能，对TBM洞内、外配套设施进行系统优化配置。（1）合理组织列车编组，在隧洞中部2/3位置布置错车平台。车辆编组计算按各种工况进行计算模拟配置牵引机车。牵引机车选用功率大、牵引力大、性能优越、故障率低的机车。（2）轨道系统采用工20轨枕。轨道连接采用螺栓可靠连接。（3）抽水设备采用变频恒压恒流水泵，减少水压压力和流量不稳定。供水管路采用管路压槽机压槽，抱箍快速连接。（4）洞外砂浆搅拌车采用强制式搅拌机，每盘拌和能力达2m3。（5）管片储存场地满足一天掘进需要，且管片装车龙门吊有足够的富余度。（6）散装水泥储存量大于7天使用量，水泥装车采用优化的螺旋输送机，减少装车难度，并控制装车扬尘。（7）高压电缆进洞采用新型高压快速电缆连接。
4.6物料高效组织，加快施工进度
物料运输组织的好坏对TBM掘进速度至关重要。TBM物料组织主要包括以下：
7 ①渣料运输管理：渣料需与皮带输送能力相匹配，当围岩条件变化造成渣料增加或减少，操作手要及时调整掘进参数。同时需对皮带进行实时监控。
②管片拼装及回填所需材料调度：为保证掘进和管片拼装工作的连续性，洞内管片拼装材料至少保证储存2环管。同时考虑砂浆初凝时间，避免砂浆初凝。而要满足以上要求，须合理编制列车编组和调度，同时考虑辅助设施洞内充足储存。在洞外布置上力求物料组织高效、流畅。
掘进所需材料，需提前组织和储备。管片生产工作超前于TBM掘进，管片储存量至少为月平均掘进量的3倍。其它诸如水泥、砂石骨料储量能满足7天掘进需要。
③辅助材料延长管理：轨道、皮带架延伸、电缆挂件、风筒材料每班根据掘进进度提前储备，并安排专人负责延伸。水管、电缆利用TBM自带管线自动延伸，TBM自带管线和电缆用完后，统一安排时间延伸。辅助设施的延伸在TBM换步期间专人要检查并延长。
4.7加强备品备件管理，降低施工成本
加强TBM备品、备件管理是保障TBM掘进施工的需要，是降低施工成本，加速资金周转。由于备品备件采购手续繁琐（要先下订单、再签采购合同）、交货周期长。备件必须提前下订单采购，订单需按计划分期、分类确定，避免TBM设备停下来等待备件，对于一些急件临时采购需空运。同时备件管理要立足自身，加强现场改造和加工。对于外购件的采购要提前计划提前采购。
8 4.8 统一协调组织好TBM各工序
TBM施工涉及工种多、工序复杂，环环相扣，具有工厂化、流水化作业的特点。统一协调好各工班工作衔接，工序衔接问题。密切注意施工动态，根据地质变化条件及时调整掘进模式。
以上就是我参加工作五年以来的专业技术报告，经过在CCS项目技术部的工作和学习，我对水利水电工程的施工技术以及施工管理有了相当程度的了解，并可以在实践和实际中得到应有和推广。CCS项目后期，本人由联营体技术部转入厂房施工部架子队，先后负责引水及排水廊道片区、中控楼及出线场片区的现场技术工作。完成了2#下平洞B0+831.418～B0+903.779段边顶拱混凝土施工，以及 1#下平洞A0+799.786～A0+943.696段边顶拱混凝土缺陷处理。参与了2#老井下平段空腔封堵，参与1#下平洞和2#下平洞之间的M6施工支洞的封堵技术工作；之后，本人负责出线场片区现场施工技术工作。出线场片区包括出线场和控制楼，布置在厂房东北部高压电缆洞出口北面约80m处，地面高程为637.45m，占地：127.0m×41.0m。控制楼为局部两层框架结构，建筑面积693.0m2。主要的施工任务有：
①出线场的构架基础、灯座基础、信号电缆管线沟、地坪混凝土、围栏基础、围栏柱及排水沟等；
②出线场油库、污水处理池以及控制楼周边的7个检查井，出线场内地下排水管系统等；
③控制楼内结构混凝土，控制楼内、外的信号电缆管线沟； ④高压电缆洞出口集水井，以及集水井至出线场排水系统；
9 ⑤油库、污水处理池以及控制楼内外电缆管线沟的预制盖板。 在今后的工作中，我将继续加强自身的修养和学习，努力提高个人的专业技术水平，运用所学知识不断努力探索，成为一名优秀的、具备中级工程师职称的水利水电工程专业技术人员，为中国水利水电第十四工程局有限公司今后的发展贡献自己的一份力量。
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