[發(fā)明專利]一種適用于TBM施工的水電站引水斜井布置結(jié)構(gòu)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110290220.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN112900384A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張學(xué)清;王炳豹;張建國(guó);殷康;趙路;杜藏;朱靜萍;宋振聰;高健;王天興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司;河南洛寧抽水蓄能有限公司;中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): E02B9/00
• 分類號(hào): E02B9/00;E02B9/02
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏;曾利平

本發(fā)明公開了一種適用于TBM施工的水電站引水斜井布置結(jié)構(gòu)及方法，TBM設(shè)備通過(guò)第二施工支洞運(yùn)輸至組裝洞室完成組裝，步進(jìn)至始發(fā)洞室內(nèi)準(zhǔn)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)的引水斜井的開挖，開挖完成后，TBM設(shè)備在拆機(jī)洞室內(nèi)進(jìn)行拆機(jī)，并通過(guò)第一施工支洞運(yùn)出，隨后通過(guò)第二施工支洞進(jìn)入另一條引水斜井對(duì)應(yīng)的組裝洞室進(jìn)行組裝，組裝完成后進(jìn)行始發(fā)、掘進(jìn)和拆機(jī)，依次類推，完成所有引水斜井的開挖施工。該引水斜井布置結(jié)構(gòu)可以解決引水系統(tǒng)長(zhǎng)度長(zhǎng)以及需增設(shè)中平洞的問(wèn)題，優(yōu)化了引水系統(tǒng)布置，縮短了引水系統(tǒng)長(zhǎng)度，減小了工程土建工程量，提高了施工速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水電水利工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于TBM施工的水電站引水斜井布置結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)開工建設(shè)的高水頭電站輸水系統(tǒng)引水隧洞普遍選擇多級(jí)斜井或者豎井的布置方案，采用斜井布置方式的引水隧洞即為引水斜井，引水斜井是水電站中重要的建筑物，其特點(diǎn)是傾角陡、直徑大、長(zhǎng)度長(zhǎng)，所以施工難度大。目前國(guó)內(nèi)引水斜井一般的設(shè)計(jì)參數(shù)為：傾角45°～60°，開挖直徑6～10m，最大施工長(zhǎng)度由于受施工能力限制控制在400m左右。近些年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站建設(shè)陸續(xù)開工建設(shè)，引水斜井施工技術(shù)取得了很大進(jìn)步，采用爬罐開挖斜井導(dǎo)井長(zhǎng)度超過(guò)400m(寶泉419m，敦化424m)，采用反井鉆機(jī)開挖斜井導(dǎo)井長(zhǎng)度超過(guò)300m(惠蓄310m，荒溝360m)。

目前，國(guó)內(nèi)引水斜井的開挖施工都是采用鉆爆法，其主要缺點(diǎn)是：施工導(dǎo)向和成洞體型不易控制；開挖成洞的平整性差，超挖和欠挖問(wèn)題普遍；施工速度慢；安全性差等。

受限于目前的施工技術(shù)水平，目前國(guó)內(nèi)開工建設(shè)的高水頭電站輸水系統(tǒng)引水隧洞普遍選擇多級(jí)斜井或者豎井的布置方案，這在很大程度上限制了抽水蓄能電站的立面布置設(shè)計(jì)。輸水系統(tǒng)引水隧洞采用多級(jí)斜井或者豎井布置結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致引水系統(tǒng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)性能較差，為了取消引水調(diào)壓室，廠房位置相對(duì)靠前，不利于減小廠房附屬洞室和勘探平洞長(zhǎng)度。另外受制于反井鉆或爬罐法施工限制，當(dāng)斜井長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，不得不增設(shè)中平段或者中平洞施工支洞，從而增加了工程投資，延長(zhǎng)了工期，加大了工程施工布置設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。

TBM施工技術(shù)作為一種機(jī)械化智能化施工技術(shù)手段，可以優(yōu)化引水系統(tǒng)布置，縮短引水系統(tǒng)長(zhǎng)度，減小工程土建工程量；在水電站可行性研究設(shè)計(jì)階段的廠房開發(fā)方式比選過(guò)程中，若考慮引水斜井采用TBM技術(shù)施工，廠房位置可以適當(dāng)向下游移動(dòng)，可以縮短水電站廠房輔助洞室長(zhǎng)度，減小廠房附屬洞室工程投資；同時(shí)，廠房越靠近下游側(cè)，越有利于減短廠房勘探平洞，縮短地質(zhì)勘探工作周期；引水系統(tǒng)采用TBM施工技術(shù)，可以縮短水電站輸水系統(tǒng)水流慣性時(shí)間常數(shù)(Tw)，有利于改善水電站調(diào)節(jié)保證設(shè)計(jì)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于TBM施工的水電站引水斜井布置結(jié)構(gòu)及方法，以解決多級(jí)斜井或豎井布置結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的引水系統(tǒng)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，以及斜井長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)需增設(shè)中平洞或中平洞施工支洞的問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種適用于TBM施工的水電站引水斜井布置結(jié)構(gòu)，包括至少一條引水斜井，還包括設(shè)于每條所述引水斜井頂部的引水上平洞，以及設(shè)于每條所述引水斜井底部的引水下平洞；

對(duì)于采用反井法進(jìn)行TBM施工的引水斜井，每個(gè)所述引水上平洞通過(guò)拆機(jī)洞室與對(duì)應(yīng)的引水斜井連接，每個(gè)所述引水下平洞依次通過(guò)組裝洞室、始發(fā)洞室與對(duì)應(yīng)的引水斜井連接；

對(duì)于采用正井法進(jìn)行TBM施工的引水斜井，每個(gè)所述引水上平洞依次通過(guò)組裝洞室、始發(fā)洞室與對(duì)應(yīng)的引水斜井連接，每個(gè)所述引水下平洞通過(guò)拆機(jī)洞室與對(duì)應(yīng)的引水斜井連接；

在每個(gè)所述引水上平洞設(shè)置第一施工支洞，在每個(gè)所述引水下平洞設(shè)置第二施工支洞；相鄰兩個(gè)引水上平洞對(duì)應(yīng)的第一施工支洞相連接，相鄰兩個(gè)引水下平洞對(duì)應(yīng)的第二施工支洞相連接。