深埋TBM隧洞岩爆事件微震释放能及等级认定——以Neelum-Jhelum水电工程为例

深埋全断面隧道掘进机(TBM)开挖诱发的岩爆灾害严重危害施工安全,开展TBM隧洞岩爆研究具有重要意义。基于巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站深埋TBM隧洞的43个岩爆案例及原位微震实时监测信息,对TBM隧洞岩爆事件发生时刻的微震释放能及岩爆等级认定标准进行了研究。采用距离判别法对岩爆事件进行预处理以扩充岩爆案例,研究了不同等级不同岩性条件下TBM隧洞岩爆事件的微震释放能特征。利用微震释放能定量参数,建立了不同条件下微震释放能TBM隧洞岩爆等级的认定标准。岩爆等级越高,微震释放能的定量阈值越大,两者呈现非线性关系;相同等级岩爆,砂岩的阈值要高于粉砂岩。因此,在对岩爆事件的等级进行认定时,有必要区分岩性。基于工程实例对所建立的认定标准进行验证分析,证明所建立的认定标准可用可靠。该研究成果可为深埋TBM隧洞岩爆认知和预警提供依据。

巴基斯坦N-J水电工程引水隧洞开挖关键技术

巴基斯坦N-J水电站4台机组总装机容量为963MW,是一座大型国际水电工程,也是巴基斯坦目前在建和已建的最大水电工程。工程主要以地下洞室群为主,其总里程近70km,规模位居世界前列,因此,开挖具有线路长,工程量大,地质条件极其复杂,施工干扰大,施工技术难度大,工期紧迫等特点。结合N-J工程引水隧洞开挖支护的实际条件及其施工实践,提出了开挖支护施工中的关键技术和技术要点,以供其他类似工程借鉴和参考。

大型超深竖井滑模结构设计优化及安装施工——以巴基斯坦N-J水电工程为例

巴基斯坦N-J水电工程调压竖井井壁衬砌采用滑模施工。为进一步提高滑模施工的安全性、可靠性及混凝土衬砌质量,降低劳动强度,对滑模的下料系统、模板系统进行了优化改造,并从多角度比较分析了不同施工方案的优劣。滑模生产实际及受力有限元分析结果表明,其结构强度满足施工要求。此外,通过方案对比分析,介绍了该工程采用的竖井底部安装技术,可为相关工程提供参考。

国际水电工程典型专业设计冲突及对策探讨--以巴基斯坦N-J水电工程为例

联营体承包模式在国际合作项目中被广泛应用,但该模式在组建和运作管理过程中也面临着一些风险和阻碍。在梳理国内外联营体管理现状的基础上,以巴基斯坦Neelum-Jhelum水电工程地下厂房施工为例,介绍了该工程土建与机电、金属结构专业的典型设计冲突事件,从合同结构、联营体设计体系、工程实施方式及工程师设计体系等角度分析了典型专业设计冲突产生的原因,总结了多方签字变更、设计图纸更新、签发现场指令及报批典型处置方法(图纸或技术标准)等4类可行性较高的处理对策,相关经验可供类似国际工程的设计及施工借鉴。

浅谈国际水电工程中的财务风险管理

近年来,我国对外工程的业务发展迅猛,规模也在日益扩大,国际竞争力显著提高。受多种因素影响,涉外国际工程一般面临着较高的财务风险,结合巴基斯坦N-J水电项目实际,从汇率、通货膨胀、税务及资金等方面阐述了国际工程财务风险的成因和特点,并针对性地提出了一系列风险应对措施。可供今后类似国际工程财务风险管理借鉴。

TBM撑靴夹紧油缸损坏原因分析及应急修复——以N-J水电工程为例

在N-J水电工程中应用TBM掘进时,其撑靴夹紧油缸发生故障。在分析TBM撑靴的结构组成和工作原理的基础上,对撑靴进行拆除检查,发现故障主要是撑靴出现较大角度偏转,夹紧油缸直接压向缸筒底部导致缸座内螺纹被压所致。而现场库存夹紧油缸配件不足,要想不影响整个工程的工期,只能采用非常规方式进行修复。介绍了在特殊情况下少于正常数量的夹紧油缸布置方法,后期掘进效果表明,只要夹紧油缸布置合理,依旧能满足撑靴的角度调整需要,相关经验可供类似工程施工设备修复工作借鉴。

尼拉姆-吉拉姆水电站工程空调系统设计参数选择

尼拉姆-吉拉姆水电站为中国CGGC和CMEC联营体总承包的EPC项目,地下电站装机4台,总容量为963MW。介绍了巴基斯坦尼拉姆-吉拉姆水电站通风空调系统的设计工作,包括室外气象资料的收集、整编,通风空调系统设计参数的选择,阐述了设计思路和对策,为尼拉姆-吉拉姆流域其它水电站通风空调系统设计积累了经验。

工程重大设计变更后混凝土施工方法改进——以N-J水电站首部工程为例

巴基斯坦N-J水电站首部工程在施工阶段发生了重大设计变更,变更方案中混凝土结构具有体型复杂、配筋率高、多级配混凝土混合浇筑等特点;施工上具有混凝土仓位分散、月浇筑强度高、浇筑难度大等特点。通过对变更后的首部工程设计资料和现场施工条件反复研究,并对多套施工方案进行对比论证,最终形成了较优化的施工方案。工程实践表明,变更方案不仅保证了混凝土施工能够安全、顺利、高强度地连续进行,确保了工程工期;而且实现了混凝土施工质量和成本的有效控制,值得类似工程借鉴和参考。

巴基斯坦N-J水电站引水隧洞穿河段设计和施工

巴基斯坦NEELUM-JHELUM水电站引水隧洞长28.5 km,根据枢纽总体布置,引水隧洞在中后部从Jhelum河底下方约200 m穿过,是该工程设计和施工的难点之一。穿河段采用双洞布置钢板衬砌,单洞开挖断面为8.55 m×9.05 m马蹄形,上游侧紧邻HFT大断层,地质条件极其复杂。施工过程中,多次遭遇断层带破碎围岩塌方和强涌水,通过合理组织施工,实施超前勘探地质预报、超前堵水灌浆、掌子面后堵水及灌浆、跟进强支护等处理手段,安全、顺利地完成了穿河段施工。

巴基斯坦尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房围岩稳定反演分析

为了反演尼拉姆—吉拉姆水电站地下厂房开挖及支护过程,分析施工中出现问题的原因并给出优化方案,结合工程施工期安全监测资料及地质资料,采用通用岩土分析软件MIDAS GTS NX,考虑材料非线性、不同岩性材料分区及软弱夹层地质构造的影响,选取摩尔库伦本构模型对地下厂房、主变洞室及母线洞、尾水洞开挖支护过程进行有限元模拟,提出优化结构方案并对其进行验算。结果表明:反演计算结果与现场监测资料基本吻合,软弱夹层对围岩收敛变形及应力分布有较大影响;采用优化方案后,模型最大位移分布区域较初始模型有所减小;初始模型塑性区为洞室跨度的0.57倍,优化后塑性区降为洞室跨度0.4倍。研究成果可为类似地下厂房设计提供参考。

复杂地质条件隧洞充排水方案设计研究--以巴基斯坦N-J水电站为例

对复杂地质条件下的高水头透水衬砌超长水工隧洞进行充排水,目前尚无成熟的标准流程或规范,可供参考的案例也极少,分析总结出相应的技术成果确有必要。以巴基斯坦N-J水电站为例,通过专门分析及总结该电站引水隧洞、尾水隧洞的充排水实施方案、施工组织方式、出现的问题、过程数据等,在隧洞充排水工作的目的、工作内容、过程控制原则、实施方案、风险防控要点、注意事项等方面形成了较为完整的技术成果。研究成果对类似工程具有借鉴意义。

巴基斯坦N-J水电站机电设计关键技术研究与应用

为了解决复杂的设计条件所带来的技术难题,对巴基斯坦Neelum-Jhelum水电站的特点和难点进行了较透彻的分析。该电站位于巴基斯坦克什米尔,是巴基斯坦目前最大的水电工程项目,也是中国企业迄今为止在境外承建的最大水电工程。电站最高水头为420 m,装设4台单机容量为243 MW的混流式水轮发电机组,其特点是水头高、出力大、水中泥沙含量高、引水隧洞长且工程布置采用一洞四机。结合工程特点,通过开创性的研究,解决了:(1)高水头、大含沙水流混流式水轮机的抗泥沙磨损;(2)超长输水隧洞的水流安全和检修;(3)高土壤电阻率水电站接地计算;(4) 525 kV高压电缆敷设安装和检修等技术难题。研究成果为机组的顺利投产发电提供了保障,电站年发电量约为51.5亿kW·h,解决了巴基斯坦全国15%人口的用电紧缺问题,经济和社会效益显著。同时,研究成果可为类似工程的机电设计提供技术支撑与参考。

深埋引水隧洞塌方孕育过程微震规律研究:以Neelum-Jhelum工程为例

深埋隧洞复杂地质条件和开挖卸荷导致塌方事故频发,严重威胁现场施工人员生命财产安全。为降低巴基斯坦Neelum-Jhelum工程塌方灾害对施工的影响,构建微震监测系统,研究塌方孕育过程微震活动的时空演化规律。研究结果表明:(1)掌子面逐渐靠近但未揭露塌方区岩体时,微震事件较少,累积释放能快速上升,累积视体积缓慢增长,能量指数突增后基本稳定;塌方区岩体开挖揭露后,微震事件较多,累积释放能缓慢增长,累积视体积突增,能量指数突减;(2)塌方区局部微震事件丛集,丛集位置与钙质岩性交界面发育有关,多数微震事件发生于离洞壁3倍隧洞半径范围内;(3)塌方区围岩破裂机制演化规律有“先剪切,后张拉”的特征;(4)塌方的孕育有明显的阶段特征:钙质充填岩性交界面剪切滑动→围岩揭露后产生平行张拉裂纹→悬臂梁岩块受压拉裂→裂纹贯通,岩块受重力塌落。研究结果为深部塌方灾害的预警和防治提供参考。

水平定向钻孔技术的改进与应用

由于专用的长距水平钻机体积较大,在巴基斯坦Neelum-Jhelum水电工程中受施工场地的限制而不能使用,经分析、试验确定了采用轻型普通钻机进行水平定向钻探。通过对钻机加装稳定装置,对提引器、提引器取芯卡簧、孔口装卸架、扩孔装置、阻塞器及相关的钻具进行改造,并通过试验确定了不同岩层中的钻进参数,经不断的改进、调整、摸索,提出了适合普通钻机进行水平定向钻孔施工的常用钻具组合及控制参数,在该水电工程中得到成功应用,为优化开挖断面、涵洞支护设计参数和施工方案提供了依据。

Excavation-induced microseismicity and rockburst occurrence:Similarities and differences between deep parallel tunnels with alternating soft-hard strata

Excavation-induced microseismicity and rockburst occurrence in deep underground projects provide invaluable information that can be used to warn rockburst occurrence,facilitate rockburst mitigation procedures,and analyze the mechanisms responsible for their occurrence.Based on the deep parallel tunnels with the maximum depth of 1890 m created as part of the Neelum–Jhelum hydropower project in Pakistan,similarities and differences on excavation-induced microseismicity and rockburst occurrence between parallel tunnels with soft and hard alternant strata are studied.Results show that a large number of microseismic(MS)events occurred in each of the parallel tunnels during excavation.Rockbursts occurred most frequently in certain local sections of the two tunnels.Significant differences are found in the excavation-induced microseismicity(spatial distribution and number of MS events,distribution of MS energy,and pattern of microseismicity variation)and rockbursts characteristics(the number and the spatial distribution)between the parallel tunnels.Attempting to predict the microseismicity and rockburst intensities likely to be encountered in subsequent tunnel based on the activity encountered when the parallel tunnel was previously excavated will not be an easy or accurate procedure in deep tunnel projects involving complex lithological conditions.

复杂地质区TBM卡机成因分析及脱困技术

N-J水电站工程地处喜马拉雅山南麓,电站引水隧洞埋深大、地质条件复杂。其引水隧洞的某双线洞段采用2台开敞式TBM掘进,因遭遇剪切破碎带、软弱围岩、地下渗水的共同作用,在掘进过程中围岩发生较大规模塌方,出现卡机事故。通过对该洞段地质条件的综合分析,有针对性地提出了在护盾顶部人工开挖小导洞的脱困方案,最终使TBM顺利脱困。为TBM在类似不良地质围岩洞段的施工提供了宝贵经验。