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滇中引水建管局攻克高风险复杂地质隧道施工难题

“钻、探、灌”一体方案提高隧道施工效率

发表时间:2025-04-29

“福和号”TBM顺利下线 本报通讯员 张琼芳 供图

  □本报通讯员 刘昊 张琼芳

  云南省的水资源虽然总量丰富,但时空上分布极为不均,季节性和区域性缺水问题显著。滇中引水工程旨在解决这一问题,其取水口位于丽江石鼓的金沙江,途经大理、楚雄、昆明、玉溪、红河等6个州市,穿越了被誉为“世界地质博物馆”的滇西北横断山脉,以及软岩变形严重的“滇中红层”等地形。 

  自2018年10月工程开工建设以来,云南省滇中引水工程建设管理局(以下简称滇中引水建管局)团结带领参建各方紧紧围绕“科学管理、系统管理、严格管理,确保安全、确保质量、确保进度、确保廉洁”的核心基调,组织工程专家委员会和技术团队,集中攻克各项技术难题,全力打造智能建造标杆工程。 

  针对关键控制性工程香炉山隧洞面临的极端复杂地质问题,滇中引水建管局依托工程专家委员会和水利部水利水电规划设计总院技术支持,充分发挥香炉山隧洞建设推进指挥部靠前指挥机制作用,组织参建各方加快推进香炉山隧洞后续TBM(硬岩掘进机)掘进段地面“钻、探、灌”一体方案落地实施,加快香炉山隧洞不良地质洞段(丽江至剑川、石灰窑断裂带)地面预注浆实施,开展未掘进洞段TBM适应性分析,研究制定适配度最优的施工掘进方案,切实保障科学施工。   

 

  创新复杂地质条件下长距离定向钻探、探测及灌浆工艺 

  近日,滇中引水工程香炉山隧洞后续TBM掘进段地面钻探灌一体(第一批)2-1号孔顺利开钻。这一重要节点的达成,对于验证复杂地质条件下长距离定向钻探、探测及灌浆工艺的有效性具有重大意义,为工程推进提供了坚实的技术支撑与宝贵经验。 

  2023年5月12日,“弘毅号”TBM进入火山灰状凝灰质蚀变岩地层,先后发生30余次停机,掌子面持续垮塌挤压刀盘和护盾引起TBM卡机,施工进展缓慢。滇中引水建管局带领参建各方尝试了“小步快走”卡机脱困、TBM设备适应性改造等方式应对不良地质条件,先后开展护盾外长距离超前固结灌浆、短距离超前固结灌浆、超量出渣预警系统、真空吸渣系统、超前钻机灌注功能改造、切刀代替滚刀多项技术攻关,使用“试验超前导洞钻爆+TBM掘进”方案,有力提升了现场施工效率。 

  为复杂不良地质隧洞施工量身打造TBM设备 

  4月8日,应用于滇中引水工程香炉山隧洞6号施工支洞施工的西南地区最大直径单护盾岩石掘进机“福和号”在四川德阳顺利下线。 

  “福和号”是中铁工程装备集团有限公司为攻克滇中引水香炉山隧洞工程建设难题而量身打造的TBM,设计开挖直径10.23米,总长约190米,机身由主机、设备桥和10节后配套拖车组成,整机重量2500吨。“福和号”TBM计划掘进总长度15.51千米,其中香炉山隧洞6号施工支洞下坡掘进距离约5.88千米,最大坡度达8.92%。 

  香炉山隧洞施工面临大断层、软弱围岩大变形、突泥涌水、岩爆、溶洞等复杂不良地质,为应对香炉山隧洞6号施工支洞及其主洞上游控制段大直径、长距离独头掘进,施工穿越软岩大变形、断层破碎带,长距离高承压富水洞段大坡度下坡掘进等施工难题,中国工程院院士杜彦良带领滇中引水工程专家委员会委员及特邀专家团队,组成课题研制组,进行了6次专题研究。根据工程地质实际情况,中铁工程装备集团有限公司改进了传统单护盾TBM,在设计上配置双速减速机、高压辅助脱困系统、同步推拼系统、高效管片吊运系统、可伸缩式集渣斗、底部辅助排渣螺机等,并首次搭载锚索钻机系统,极大提升了“福和号”TBM对香炉山隧洞6号施工支洞复杂地质条件的适应性,为复杂地质洞段施工提供安全保障。 

  “福和号”TBM顺利下线,为解决香炉山隧洞建设难题注入强劲动力。下一步,滇中引水建管局将团结带领参建各方同步推进钻爆法隧洞掘进和“福和号”TBM组装、步进工作,力争早日完成香炉山隧洞工程建设。 

  据了解,针对软岩大变形、活动断裂、突泥涌水等复杂技术问题,滇中引水建管局大力推进18项针对性的科技研究项目,累计申报科技成果达218项,已取得110项科技成果。其中,2024年申报科技成果102项,取得50项科技成果。同时,大力加强高新技术运用和成果交流,全力推进“智慧滇中引水”系统和数字孪生工程建设。目前已选取石鼓水源泵站、香炉山隧洞太安工区段等5个部位试点开展数字孪生工程建设。

  来源:中国水利报 2025年4月29日

作者:刘昊 张琼芳
责任编辑:王瑜 王景宣(实习)