不良地质快速施工课件.ppt

1、不良地质快速施工不良地质快速施工 内部材料第1页，共28页。概况概况l随道我国基础设施的大发展，长大隧道大量涌现，与之相伴的不良地质（岩溶、高压水、高应力、高地温、构造、断层等）严重威胁到施工安全并制约工程的工期、进度和工程质量，影响到整个工程的效益和成败。l我国已总结出了一套不良地质段的施工技术超前地质预报和超前注浆加固等技术。l隧道超前地质预报按预报原理可分为地质方法、钻探方法和物探方法，按预报长度可分为长距离预报、中长距离预报和短距离预报。长距离预报主要采用地质分析法，预报距离一般在掌子面前方200m以上。中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、深孔水平钻探等对掌

2、子面前方30200m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。第2页，共28页。超前水平地质钻探预报法超前水平地质钻探预报法 l超前水平地质钻探法是利用水平钻机在隧道掌子面进行水平钻探获取地质信息的一种地质超前预报方法，适用于任何地质情况，尤其在地质条件复杂时如富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、煤层瓦

3、斯发育区、重大物探异常区等须采用。其特点是：l1、比较直观地探明钻孔所经过部位的地层岩性、岩体完整程度、岩溶及地下水发育情况等。必要时应测试水压、取样、室内试验。l2、对煤系地层可进行孔内煤与瓦斯参数测定，采取适宜防治措施，防治煤与瓦斯突出。l3、与物探方法相比，它具有直观性、客观性，不存在物探手段经常发生的多解性、不确定性。l4、缺点是费用高、速度慢、占用隧道施工时间长，且资料只是一孔之见，对断层等面状构造一般不会漏报，但对溶洞有漏报的可能。l超前水平地质钻孔，一般每循环3050m，对于冲击钻而言，包括钻机进退场在内，钻进综合效率最高的循环长度是45m左右。第3页，共28页。超前注浆加固技术

4、超前注浆加固技术l超前注浆加固根据加固循长度分为小导管超前注浆加固（35m）和深孔超前注浆加固（2030m），根据加固岩土体的范围又分为坑道周边帷幕注浆加固和全断面注浆加固，对岩溶、突水断层等危害较大的不良地质一般采用全断面超前注浆加固。l在超前注浆加固工艺中，钻孔（含探孔、注浆孔、检查孔）量大，加之隧道空间限制、动力（风、电）限制、作业环境（通风、照明、安全）限制，同时启用的钻机数量是有限的，占用隧道作业面的时间最长，是制约隧道不良地质段快速施工的关键工序。第4页，共28页。超前水平钻孔机械超前水平钻孔机械l超前水平钻孔机械目前主要有冲击钻和回转取芯钻。l 冲击钻速度快不能取芯，但可通过冲击

5、器的响声、钻速变化、岩粉、卡钻情况、钻杆震动情况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、岩体强度、岩体完整程度、溶洞、暗河、石油天然气和瓦斯及地下水发育情况等。采用冲击钻时，为减少粉尘污染，应采用水循环钻；煤层瓦斯、石油天然气地段必须采用水循环钻，否则易引起火灾或爆炸。l 回转取芯钻速度慢，占用施工时间太多，在目前隧道建设中大量采用基本不可能。一般只在特殊地层、特殊目的地段、需要精确判定的情况下使用。l为提高钻进速度，减少超前水平钻探占用掌子面的时间，可采用冲击钻与回转取芯钻相结合的方式。一般地段采用冲击钻，特殊地段采用回转取芯钻，整体钻进速度可大大提高。第5页，共28页。国产超前水平钻机国产

6、超前水平钻机-江苏盐城东瀛机械制造公司DY-Z系列水平定向钻机系列水平定向钻机技术参数技术参数型号DY100DY150DY200DY250DY300DY500最大推力/拉力（KN）100/100150/150200/200250/250250/300450/500最大扭矩（N.m）30004000800080001000015000输出轴转速（r/min）10010060-10060-10060-10060-100钻杆规格（mm）50/300063/300073/300073/300073/300089/3000导向孔直径（mm）8080110110110150配套钻杆（m）150200250

7、300300300回扩孔最大直径（mm）450600650700750800钻进倾角0-200-180-220-180-180-18泥浆搅拌站有有有有有有第6页，共28页。国产超前水平钻机国产超前水平钻机-西安煤研院机 型（MKG-4）（MKG-5）（MKG-5S）钻孔深度 m200/300250/350250/350终孔直径 mm75/6075/6075/60钻杆直径 mm71/55.571/55.571/55.5钻孔倾角 090090090回转速度r/min 160560185650185650最大扭矩 N.m600750900给进能力 kN363846起拔能力 kN523846功率 kW

8、223037整机质量 kg130019002100主机外形尺寸 m(长x宽x高)1.85x0.71x1.402.5x0.8x1.622.5x0.8x1.56第7页，共28页。MKD-5S西安煤研院第8页，共28页。MK-6西安煤研院第9页，共28页。MKG-5西安煤研院第10页，共28页。MK-23西安煤研院第11页，共28页。日本矿业日本矿业，12局2004年购 RPD150C超前钻免税价500多万 元;07.1.10报价570万元（含税）型号RPD-150C钻径mm65170(max.225)钻深m80at225(Max.150at65)钻孔作业范围大臂角度度1745大臂摆动角度度左40

9、右10仰角度9045推进梁旋转范围度左右各9015推进梁滑动行程mm1400第12页，共28页。动力头型号DK-800B冲击次数bpm2200冲击能量Nm750转数rpmMax.80扭矩NmMax.8000推进装置推进方式液压马达和链条组合方式推进力kN060牵引力kN060推进速度m/min06快进速度m/minMax.25行程长mm2760日本矿业日本矿业，12局2004年购 RPD150C超前钻免税价500多万元第13页，共28页。钻杆自动拆卸装置方式液压式、动力夹具和钻杆自动拆卸装置钻杆尺寸mmMax.216拆卸扭矩Nm23000行走装置方式履带式行走速度Km/h2.2爬坡能力度20接

10、地压MPa7240/2400/2580运输尺寸（L/W/H）mm7240/2400/2580动力装置欧标准发动机kW/rpm111/1800柴油发动机燃料罐容量L150工作油容量L270液压泵输出量L/min180.180.23液压泵输出压力MPa28.18.23重量kg12000日本矿业日本矿业，12局2004年购 RPD150C超前钻免税价500多万元第14页，共28页。德国科莱姆德国科莱姆 管棚钻机管棚钻机KR 80512第15页，共28页。KR 80512隧道管棚钻机参数说明隧道管棚钻机参数说明配配KD1624液动锤，可在隧道中钻管棚孔、锚钉孔、扇状孔及爆破孔。亦可用于露天锚固孔、液动

11、锤，可在隧道中钻管棚孔、锚钉孔、扇状孔及爆破孔。亦可用于露天锚固孔、注浆孔、高压旋喷孔钻进。注浆孔、高压旋喷孔钻进。序号钻机基本参数1.发动机卡特3056 DI-T柴油发动机，额定功率114千瓦(2460转).2.底盘底盘上下摆动角度:15度；底盘宽度:2300毫米3.行走马达牵引力:98千牛；行走速度:4.0 公里/小时.4.液压系统系统压力 250巴；液压油箱容积500升；液压泵 2140升/分；双齿轮泵 127升/分及113升/分.5.柴油箱容积240 升.6.电气系统24伏，120安时.7.重量配220V型钻架约14.2吨8.接地比压7.0 牛顿/平方厘米.9.钻架型号 200V 配推

12、进液压缸；最大推进力40千牛，最大提拔力78千牛10.运输尺寸高2800毫米；宽2300毫米；长约9800毫米.第16页，共28页。KR 80512隧道管棚钻机的优点隧道管棚钻机的优点1.可以套管与钻杆同时跟进冲击回转钻进；可以套管与钻杆同时跟进冲击回转钻进；2.大扭矩（回转扭矩大扭矩（回转扭矩400至至1600公斤米）回转套管钻进公斤米）回转套管钻进,可提高孔向精度及钻深能力；可提高孔向精度及钻深能力；3.大功率（单次冲击功大功率（单次冲击功40至至84公斤米）冲击钻进，能轻易钻进孔深公斤米）冲击钻进，能轻易钻进孔深50米的卵砾石层、米的卵砾石层、岩土层及破碎层；岩土层及破碎层；4.钻孔直径

13、钻孔直径89至至250毫米；毫米；5.主臂盘可提供主臂盘可提供360度回转且钻架可作度回转且钻架可作360度大角度回转定向，钻孔定位方便；度大角度回转定向，钻孔定位方便；6.钻架采用大功率液压缸传递动力，给进力最大钻架采用大功率液压缸传递动力，给进力最大40千牛，提拔力最大千牛，提拔力最大78千牛；千牛；7.钻架配置双液动夹盘，方便夹紧及拆卸钻具；钻架配置双液动夹盘，方便夹紧及拆卸钻具；8.液动履带行走，移位方便、定位稳定；液动履带行走，移位方便、定位稳定；9.内置高压液动注水泵，提供内置高压液动注水泵，提供60公斤、公斤、200升升/分的注水量，可满足钻孔排渣及清孔洗孔要求。分的注水量，可满

14、足钻孔排渣及清孔洗孔要求。第17页，共28页。KR 80512隧道管棚钻机的适用范围隧道管棚钻机的适用范围 克莱姆（克莱姆（Klemm）KR80512管棚钻机适用范围管棚钻机适用范围 隧道管棚孔钻进。隧道管棚孔钻进。隧道周边的前向及侧壁扇状的锚杆孔钻进。隧道周边的前向及侧壁扇状的锚杆孔钻进。隧道的前向、侧向灌浆孔钻进。隧道的前向、侧向灌浆孔钻进。隧道顶板孔的锚杆孔钻进。隧道顶板孔的锚杆孔钻进。隧道钻爆法开挖的爆破孔钻进。隧道钻爆法开挖的爆破孔钻进。露天的锚固孔、灌浆孔、微型桩孔的钻进。露天的锚固孔、灌浆孔、微型桩孔的钻进。岩土层连续取样钻进。岩土层连续取样钻进。水平排气孔、垂直降水井、民用工业

15、供水井的钻进。水平排气孔、垂直降水井、民用工业供水井的钻进。煤坑气体排放孔钻进。煤坑气体排放孔钻进。覆盖层爆破孔钻进。覆盖层爆破孔钻进。河床或海床的爆破孔钻进。河床或海床的爆破孔钻进。其他需要套管跟进穿孔的钻进。其他需要套管跟进穿孔的钻进。第18页，共28页。KR 80512管棚钻机尺寸及示意图管棚钻机尺寸及示意图第19页，共28页。KR 80512管棚钻机尺寸及示意图管棚钻机尺寸及示意图第20页，共28页。管棚钻机部分交货记录管棚钻机部分交货记录KR80412,中铁第一工程局，贷款单价约中铁第一工程局，贷款单价约500万万 第21页，共28页。从各种机械中，针对各种工程的不同需要选用合适的机

16、械是个灵活多变的问题。但是把施工条件及经济性都考虑进来，则可以大大缩小选择的范围。机械的选型配套是一种复杂细致的工作，需要进行科学分析和决策，要把功能上的先进性和工程使用中的合理性结合起来，把技术标准与经济方案同一起来，切实从实际条件出发，认真做好施工机械选型配套工作。设备的选型与配套设备的选型与配套原则原则第22页，共28页。1、设备选型的一般原则、能与工地的土质、地形相适应；、可以满足工程质量标准；、不会损坏施工现场周围已建好的建筑设施；、能高效的完成既定的工程量；、机械使用费用尽量减少，施工成本降低；、更容易操作、方便维修、提高可靠性；、可实现自动化或节省劳动力；、安全性能好，对环境不会

17、造成污染和破坏；、安装调试简便，转场运输容易。第23页，共28页。2、设备配套必须满足的简便条件、设备的技术规格必须满足既定工程的技术标准；、在工艺允许的情况下，尽可能采用重型机械并保证为其安排足够的工作量；、机械必须具备良好的技术可靠性。3、设备配套的基本原则、选好既定工程的主导设备，其它设备必须围绕主导设备配套，且工作能力与主导设备匹配；、尽量减少配套机械的数量；、采用合理的施工组织方案；、同一作业尽量使用同一型号的机械，以便于维修管理。第24页，共28页。4、主导设备及相关注意事项 根据施工的特殊要求，需要选购专用机械设备，除了型号与配套的要求外，还应该注意主导设备及其相关的注意事项：、

18、正确选用主导设备。一套机械设备中的主导设备，决定着施工方式、方法、工程的质量和进度，并且在很大程度上决定着整套机械生产效率的发挥。、合理搭配机械的数量。同一条件下配套机械的数量相对越多，整套机械的工作效率就越低，这对于单机工作效率低的机械进行配套更加突出。如A、B两台机械的工作效率分别为0.9，配套后总的工作效率为0.90.90.81。如果配套机械中有一台机械发生故障，则整个工程就可能停工，而配套设备相对增加，或增加停工的机会或增加工程成本。第25页，共28页。、配套机械的是工段之间要保持相对平衡。工作效率、工作饱满程度、工作量大小等要保持均匀性，才能保证生产流水线的顺利进行。比如在无轨运输隧

19、道的装运作业中，要使裝碴设备的工作能力与自卸车的运输能力相适应，才能保证作业高效进行。、配套设备作业时，要合理安排闲置台班备用。如果配套设备中一台机械突然出现故障而使得生产线停工，在没有备用机械台班的情况下，可能造成全面停工，这在施工现场是不允许的。、机械选型配套时遇到困难，可否找到其他的选型配套方案。、大型专用机械设备的购置与租赁，在选型配套中要合理处理，不能造成不必要的浪费。第26页，共28页。、施工机械应与施工方法相配套，与合理的进度相适应。、施工机械应有能够适应不同围岩的应变能力。、施工机械配套，应充分考虑辅助导坑的作用和功能。、施工机械配套应和人的素质、管理水平相适应。、施工机械的投入量和产值之比应在1：20左右。其规模为：年成洞1500米，年产值40005000万元，如采取台架模式，设备应配置8001000万元：如果采用液压台车模式，则配置总价值14601660万元。隧道项目设备配置基本要求隧道项目设备配置基本要求第27页，共28页。谢谢！第28页，共28页。