1、大型地下水封洞库施工关键技术汇报材料刘龙卫中铁隧道集团一处有限公司2017年3月全国公路工程技术与质量管理工作交流会全国公路工程技术与质量管理工作交流会汇报提纲1.前言前言2.地下水封洞库在我国的发展地下水封洞库在我国的发展3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术5.体会体会6.取得的科技成果取得的科技成果1.前言前言石油是一种战略资源，石油和天然气战略储备是为了保障能石油是一种战略资源，石油和天然气战略储备是为了保障能源安全稳定供应、确保国家正常运转的重要手段之一。源安全稳定供应、确保国家正常运转的重要手段之一。1973年第一次世界
2、石油危机以后，美国、日本、西欧一些国年第一次世界石油危机以后，美国、日本、西欧一些国家都相继建立了石油和天然气战略储备。家都相继建立了石油和天然气战略储备。据不完全统计，石油储据不完全统计，石油储备时间：美国备时间：美国156天、日本天、日本169天、法国天、法国116天、韩国天、韩国75天，而我国天，而我国40天天。储储存方式有：存方式有：储储罐、内罐、内贴贴壁洞壁洞库库、地下水封洞、地下水封洞库库等。等。地下水地下水封洞库储存油气资源具有安全可靠、经济实用、投资少、占地小、封洞库储存油气资源具有安全可靠、经济实用、投资少、占地小、环保和生态友好、储量大并且利于战备环保和生态友好、储量大并且
3、利于战备,被称为被称为“具有高度战略安具有高度战略安全的储备库全的储备库”。目前世界上目前世界上采用人工或自然岩洞储存油气方式占统治地位采用人工或自然岩洞储存油气方式占统治地位，仅用于储存天然气的地下库就有仅用于储存天然气的地下库就有610多座，多座，460多座是利用废旧油多座是利用废旧油气田，气田，80座利用地下水藏，座利用地下水藏，65座盐溶洞库。主要分布在俄罗斯、座盐溶洞库。主要分布在俄罗斯、美国、法国、加拿大、德国、英国、西班牙、比利时、挪威、韩美国、法国、加拿大、德国、英国、西班牙、比利时、挪威、韩国、日本等国家。国、日本等国家。我国石油储备绝大部分由一系列大型钢制储罐组成。我国石油
4、储备绝大部分由一系列大型钢制储罐组成。江门油库爆炸场景江门油库爆炸场景舟山国家石油舟山国家石油储备储备地面罐区地面罐区液化石油气液化石油气储储存球罐存球罐2.地下水封洞库在我国的发展地下水封洞库在我国的发展l2.12.1已建及在建水封洞库已建及在建水封洞库l我国第一座地下水封洞库黄岛地下水封石洞原油库，我国第一座地下水封洞库黄岛地下水封石洞原油库，容量容量为为1515万方万方，于，于19771977年年7 7月完成。至月完成。至19891989年年8 8月共运行了月共运行了289289次，次，进、出原油进、出原油204204万吨万吨，随后停用。，随后停用。l 我国第二座地下水封洞库我国第二座地
5、下水封洞库19761976年建设的浙江象山年建设的浙江象山4 4万方万方柴柴油地下库，经油地下库，经19901990年代修复使用至今。年代修复使用至今。l19801980年代年代,我国先后进行勘察设计了黄岛二期地下水封石我国先后进行勘察设计了黄岛二期地下水封石洞原油库、泰安成品油库洞原油库、泰安成品油库,后来停建。后来停建。l直到直到19901990年代中后期年代中后期,我国才开始恢复建设地下水封洞库我国才开始恢复建设地下水封洞库,主要是液化石油气储库。主要是液化石油气储库。2.地下水封洞库在我国的发展地下水封洞库在我国的发展l2.12.1已建及在建水封洞库已建及在建水封洞库l汕头汕头 199
6、8 1998年年建成建成我国第一座地下水封我国第一座地下水封LPGLPG储库，储库，2020万方万方。l宁波宁波 2002 2002年年建成建成我国第二座地下水封我国第二座地下水封LPGLPG储库，储库，5050万方万方。l珠海珠海 2009 2009年年建成建成我国第我国第三三座地下水封座地下水封LPGLPG储库，储库，4040万方万方。l黄岛黄岛 2012 2012年年建成建成我国第我国第四四座座地下水封座座地下水封LPGLPG储库，储库，5050万方万方。l烟台烟台 2012014 4年年建成建成我国第我国第五五座座地下水封座座地下水封LPGLPG储库，储库，100100万方万方，目前世
7、界上总库库容、单库库容均第一。目前世界上总库库容、单库库容均第一。汕头汕头LPG(操作竖井操作竖井)2.地下水封洞库在我国的发展地下水封洞库在我国的发展l2.12.1已建及在建水封洞库已建及在建水封洞库l*国家石油储备战略实施国家石油储备战略实施l国内于国内于20032003年启动石油战略储备工程，第一期地面储罐已年启动石油战略储备工程，第一期地面储罐已修建完成；第二期的修建完成；第二期的4 4个地下水封洞库工程（黄岛、个地下水封洞库工程（黄岛、锦州、锦州、惠州、湛江惠州、湛江）和地面储罐工程已全部开工建设；第三期的）和地面储罐工程已全部开工建设；第三期的项目正在规划中，预计均为地下水封洞库。
8、项目正在规划中，预计均为地下水封洞库。l20112011年年1010月月，锦州国储，锦州国储 300 300万方原油洞库开始建设万方原油洞库开始建设，20152015年年底投入运营年年底投入运营。l20132013年年6 6月，惠州国储月，惠州国储500500万方原油洞库开始建设万方原油洞库开始建设，预计预计20172017年年底投入运营年年底投入运营。l20132013年年8 8月，湛江国储月，湛江国储500500万方原油洞库开始建设万方原油洞库开始建设，正在建正在建设（征地拆迁原因）。设（征地拆迁原因）。2.地下水封洞库在我国的发展地下水封洞库在我国的发展2.22.2水封洞水封洞库库的的发
9、发展展趋势趋势与前景与前景石油地下水封洞石油地下水封洞库库在建在建设规设规模超模超过过100100万方万方时时，建，建设设投投资较经济资较经济。石油地下水封洞。石油地下水封洞库库工程一次投工程一次投资较资较大、建大、建设设周期周期较长较长，目前只有国家作，目前只有国家作为战为战略略储备储备投投资资修建，今后将开修建，今后将开发发国国家与企家与企业业合作的模式投合作的模式投资资修建，存修建，存储储的的油品也从原油向成品油品也从原油向成品油油发发展。展。油气地下水封洞油气地下水封洞库库在建在建设规设规模超模超过过2020万方万方时时，其建，其建设设、运运营维护费营维护费用用较经济较经济。油气地下水
10、封洞。油气地下水封洞库库工程由于一次性投工程由于一次性投资资不大、运不大、运营维护费营维护费用低和高安全性，受到国内外油气企用低和高安全性，受到国内外油气企业业的青的青睐睐。利用地下水封洞利用地下水封洞库储库储存存压缩压缩空气、空气、CO2CO2、H2 H2 等是各等是各国科技工作者下一步研究的目国科技工作者下一步研究的目标标。目前国家原油目前国家原油储备库储备库和企和企业销业销售售LPGLPG储库储库在采用地下水在采用地下水封洞封洞库库上已上已经经有了一定的有了一定的规规模模，在在炼炼油石化企油石化企业业采用地下水采用地下水封洞封洞库库，具有更大的具有更大的优势优势，具有广具有广阔阔的使用前
11、景。的使用前景。3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.13.1水封洞水封洞库储库储存油气原理存油气原理地下水封洞库建在稳定的地下水位以下一定深度的岩石地下水封洞库建在稳定的地下水位以下一定深度的岩石里，以确保洞库围岩中里，以确保洞库围岩中裂隙水压力始终大于洞库储存温度下裂隙水压力始终大于洞库储存温度下油品的饱和蒸汽压力油品的饱和蒸汽压力，既可防止洞库储存的油品不顺着围岩，既可防止洞库储存的油品不顺着围岩裂隙渗透出去，又能保证有少量地下水沿着裂隙流入洞库内，裂隙渗透出去，又能保证有少量地下水沿着裂隙流入洞库内，由于油品比水轻而又不相溶，流入洞库中的水沿着岩壁汇集由于油品比水
12、轻而又不相溶，流入洞库中的水沿着岩壁汇集到洞库底部，形成防止渗漏的水垫层，油品始终浮在水面上。到洞库底部，形成防止渗漏的水垫层，油品始终浮在水面上。地下水封洞地下水封洞库储库储存原理存原理图图3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.23.2水封洞水封洞库结库结构构组组成成地下水封洞地下水封洞库库工程主要包括卸船（工程主要包括卸船（车车）入）入库设库设施、地下施、地下结结构、装船（装构、装船（装车车）外）外输设输设施、油气回收与裂隙水（含油施、油气回收与裂隙水（含油污污水）水）处处理理设设施等部分。施等部分。地下地下结结构构为为其中最主要的部分，其土建部分由施工巷道、其中最主
13、要的部分，其土建部分由施工巷道、水幕系水幕系统统、洞罐、洞罐、竖竖井（操作井（操作竖竖井）和井）和泵泵坑坑组组成。成。地下水封洞地下水封洞库库地下地下结结构部分示意构部分示意图图3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.23.2水封洞水封洞库结库结构构组组成成（1）施工巷道施工巷道与交通隧道斜井作用与交通隧道斜井作用类类似似地面与地下洞室地面与地下洞室间间需建一条或几条通道。以便在洞室施需建一条或几条通道。以便在洞室施工前及施工中，将挖掘工前及施工中，将挖掘设备设备，施工，施工时时需要的水、需要的水、电电、压缩压缩空空气、通气、通风设备风设备及人及人员员运下去，并将挖掘的石渣
14、地下水排运运下去，并将挖掘的石渣、地下水排运地面上。另外地面上。另外还还要便于安装所需管道及相要便于安装所需管道及相应设备应设备。断面、坡度是断面、坡度是制制约约施工施工进进度、安全、度、安全、环环保的关保的关键键。3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.23.2水封洞水封洞库结库结构构组组成成（2）水幕系统）水幕系统确保洞确保洞库库水封效果，水封效果，决定决定项项目成目成败败为了确保油品安全密封储存在限定的空间内，通常为了为了确保油品安全密封储存在限定的空间内，通常为了改善地下水力分布以提高储油洞库气密性要设置水幕系统，改善地下水力分布以提高储油洞库气密性要设置水幕系统
15、由一系列钻孔组成的水平水幕、垂直水幕和水幕巷道组成。由一系列钻孔组成的水平水幕、垂直水幕和水幕巷道组成。*当一座地下水封洞库的不同洞室储存不同油品介质时，当一座地下水封洞库的不同洞室储存不同油品介质时，为了防止窜油，需要在洞室间设置垂直水幕。当防止外部水为了防止窜油，需要在洞室间设置垂直水幕。当防止外部水体对洞库造成影响时，也需要在洞库与外部水体之间设置垂体对洞库造成影响时，也需要在洞库与外部水体之间设置垂直水幕。直水幕。*常压储存的地下水封洞库，设置水幕主要是出于环保安常压储存的地下水封洞库，设置水幕主要是出于环保安全的需要，特别是当地下水封洞库周围的水体条件不能满足全的需要，特别是当地下
16、水封洞库周围的水体条件不能满足长期饱和的情况下。长期饱和的情况下。3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.23.2水封洞水封洞库结库结构构组组成成（3）洞罐）洞罐储油洞室是由储油巷道组成储油洞室是由储油巷道组成且经连接巷道连通的储油单元，且经连接巷道连通的储油单元，相当于地面上的单个油罐。储油相当于地面上的单个油罐。储油巷道是在地下岩体内开挖的水平巷道是在地下岩体内开挖的水平隧道，为主要储油空间。也称为隧道，为主要储油空间。也称为主巷道。连接巷道是将储油巷道主巷道。连接巷道是将储油巷道连通的水平隧道，连通储油巷道连通的水平隧道，连通储油巷道的气相的气相(上部连接巷道上部连接
17、巷道)、液相和、液相和水水(下部连接巷道下部连接巷道)，在施工期间，在施工期间可通往储油巷道的不同水平面。可通往储油巷道的不同水平面。储存常压油品储存常压油品，在强度及稳在强度及稳定性较好的岩体内定性较好的岩体内，可以采用直墙割圆拱截面可以采用直墙割圆拱截面储存常压油品储存常压油品，在强度及稳定在强度及稳定性不好的岩体内性不好的岩体内，应采用曲墙圆趾圆拱截面应采用曲墙圆趾圆拱截面储存有压油品储存有压油品，无论岩体的强无论岩体的强度及稳定性如何度及稳定性如何，应采用三心曲墙圆拱截面应采用三心曲墙圆拱截面3.水封洞库储存油气原理及构成水封洞库储存油气原理及构成3.23.2水封洞水封洞库结库结构构组
18、组成成（4）竖井（操作竖井）和泵坑）竖井（操作竖井）和泵坑操作操作竖竖井是从地面垂直向下开挖的的井是从地面垂直向下开挖的的圆圆形或方形通道，形或方形通道，用于安装油品用于安装油品进进出运出运输输管道、排水管道、管道、排水管道、仪仪表、表、电缆电缆等等设设施，施，是洞是洞库库与外界与外界联联系的唯一通道。系的唯一通道。地面管地面管线线及及仪仪表信号表信号线线均通均通过过操作操作竖竖井与洞罐相井与洞罐相连连，一，一般一个洞罐般一个洞罐设设一个操作一个操作竖竖井，也可井，也可设设2 2个甚至个甚至3 3个个竖竖井。井。竖竖井开挖成井开挖成圆圆形，形，这这种形状受力种形状受力较较好。根据好。根据进进出
19、洞罐工出洞罐工艺艺管管线线情况确定情况确定竖竖井直径，一般井直径，一般为为3 37m7m。在竖井下方洞罐底部设置泵坑。泵坑主要是收集裂隙水，在竖井下方洞罐底部设置泵坑。泵坑主要是收集裂隙水，并用泵将裂隙水排出洞库外。产品液下泵也放在泵坑内，以并用泵将裂隙水排出洞库外。产品液下泵也放在泵坑内，以利于泵的冷却。泵坑结构断面尺寸一般与操作竖井相同，坑利于泵的冷却。泵坑结构断面尺寸一般与操作竖井相同，坑深一般根据泵的结构尺寸决定，通常为深一般根据泵的结构尺寸决定，通常为1530m。4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.14.1大型地下极硬岩超大断面洞室群减震爆破技大型地下极硬岩超大断面洞室群
20、减震爆破技术术（1 1）通过爆破围岩损伤特征分析，制定了基于水幕密封）通过爆破围岩损伤特征分析，制定了基于水幕密封性的超大断面洞库爆破安全控制振速。基于水幕密封性要求性的超大断面洞库爆破安全控制振速。基于水幕密封性要求的爆破安全控制振速的爆破安全控制振速，研发了超大断面洞库研发了超大断面洞库“台阶逐层开挖台阶逐层开挖预裂爆破修边预裂爆破修边”的减振爆破方案，地表建筑物最大爆破震速的减振爆破方案，地表建筑物最大爆破震速1.1m/1.1m/，围岩最大质点振速，围岩最大质点振速2.46cm/s2.46cm/s，围岩爆破瞬间附加应，围岩爆破瞬间附加应力仅为力仅为0.3MPa0.3MPa，有效降低了爆破
21、振动对围岩的损伤，确保了，有效降低了爆破振动对围岩的损伤，确保了水幕密封性。水幕密封性。（2 2）依据洞库与不良地质体的空间方位特征，系统地给）依据洞库与不良地质体的空间方位特征，系统地给出了不良地质段施工处理方法，分别采用预留岩墙法支撑洞出了不良地质段施工处理方法，分别采用预留岩墙法支撑洞壁、采用上中下三条导洞穿过不良地质结构面连接两端主洞壁、采用上中下三条导洞穿过不良地质结构面连接两端主洞室和采用上下导洞穿过不良地质段等三种技术方案室和采用上下导洞穿过不良地质段等三种技术方案，获三项，获三项发明专利发明专利。*集团公司、中国中铁科研项目三层台阶开挖主洞室顶层中导洞开挖示意图主洞室台阶预留保
22、护层法开挖示意图主洞室台阶竖向钻孔爆破开挖示意图三台阶开挖方法三台阶开挖方法中台阶预裂开挖中台阶预裂开挖主主洞洞室室全全貌貌图图4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.24.2水幕系水幕系统计统计算分析与算分析与测试测试技技术术根据根据压压力力-时间变时间变化曲化曲线线，建立相，建立相应应的的试验试验模型，通模型，通过对过对单单水幕孔水幕孔试验试验研究、多水幕孔研究、多水幕孔联联合研究，合研究，判判别别找出找出低效率水低效率水幕孔，增幕孔，增设设附加水幕孔附加水幕孔，确保水幕系，确保水幕系统统有效。有效。4.2.14.2.1单单水幕孔水幕孔试验试验研究。研究。阐阐述了述了单单水幕孔水幕
23、孔试验试验的的试验设试验设计计原理，明确了采用的原理，明确了采用的试验仪试验仪器，器，优优化并分析了化并分析了试验试验流程。流程。研究出了研究出了单单水幕孔渗透性与水幕孔渗透性与试验试验因素的关系，并根据相互关因素的关系，并根据相互关系系进进行行现场现场改改进进，取得了，取得了较较好的效果。好的效果。4.2.24.2.2多水幕孔多水幕孔联联合合试验试验研究。通研究。通过对过对地下水封洞地下水封洞库库各水各水幕系幕系统进统进行独立多水幕孔行独立多水幕孔联联合合试验试验，提出了低效率水幕孔判，提出了低效率水幕孔判断断标标准，并根据判断准，并根据判断标标准指出了准指出了现场现场低效率水幕孔的分布，低
24、效率水幕孔的分布，针对针对分布情况采取相分布情况采取相应应的的处处理措施，完善了国内多水幕孔理措施，完善了国内多水幕孔联联合合试验试验的理的理论论、判断、判断标标准及低效率水幕孔的准及低效率水幕孔的处处理方式，理方式，为为后后续续工程提供了借工程提供了借鉴鉴。4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.24.2水幕系水幕系统计统计算分析与算分析与测试测试技技术术4.2.34.2.3从从水封原理出水封原理出发发，项项目首次提出附加水幕孔目首次提出附加水幕孔设计设计原原则则，即：，即：连续连续低效孔在孔低效孔在孔间间增增设设新孔；新孔；非非连续连续低效孔在相低效孔在相邻邻两孔两孔间间增增设设新
25、孔；新孔；导导水水发发育区据孔育区据孔压变压变化增化增设设；潜在低效孔据潜在低效孔据实实而定而定。水幕效率试验水幕效率试验水幕水幕供水供水4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.24.2水幕系水幕系统计统计算分析与算分析与测试测试技技术术4.2.44.2.4地下水封洞地下水封洞库库超深水幕孔施工工法。超深水幕孔施工工法。地下水封洞地下水封洞库库工程水幕孔深度工程水幕孔深度较较大大（100m100m），且，且倾倾斜和孔斜和孔底偏差精度要求高，施工技底偏差精度要求高，施工技术难术难度大，偏差度大，偏差超超标标时时需注需注浆浆回回填，并重新打孔。目前国内外水幕孔施工多采用填，并重新打孔。目前
26、国内外水幕孔施工多采用调调整开孔上整开孔上仰角、初始方位角、控制仰角、初始方位角、控制风压风压及及钻钻速的方式速的方式进进行水幕孔行水幕孔钻钻孔孔精度控制，精度控制，仅仅能保能保证证60m60m左右左右孔深孔深满满足要求足要求。在在水平水平水幕孔施工水幕孔施工过过程中，程中，钻头钻头运运动轨动轨迹迹为为抛物抛物线线，施工，施工至一定深度后将向下偏移至至一定深度后将向下偏移至设计轴线设计轴线高程位置，并随着高程位置，并随着钻钻孔孔深度增加深度增加继续继续向下偏移，若水幕孔深度向下偏移，若水幕孔深度过过深，深，则则孔底偏移量孔底偏移量将超将超过过允允许许公差，公差，难难以以满满足深度超足深度超10
27、0m100m的水幕孔施工。的水幕孔施工。通通过过开展了超深水幕孔施工工开展了超深水幕孔施工工艺艺攻关，提高了攻关，提高了钻钻孔精度，孔精度，取得了良好的取得了良好的经济经济效益效益，总结总结成工法并成功推广成工法并成功推广应应用。用。4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.24.2水幕系水幕系统计统计算分析与算分析与测试测试技技术术4.2.44.2.4地下水封洞地下水封洞库库超深水幕孔施工工法。超深水幕孔施工工法。工法原理：工法原理：利用成孔利用成孔设备设备提供的冲提供的冲击击力和扭矩力和扭矩实现实现硬岩超硬岩超深孔深孔钻凿钻凿，并适，并适应应水幕巷道狭小空水幕巷道狭小空间间作作业业需
28、要；采用大需要；采用大刚刚度度钻钻杆和扶正器杆和扶正器组组，通，通过过减小减小钻头钻头下下挠挠量，减小量，减小钻钻孔孔误误差，并差，并在在钻进过钻进过程中程中对对即将超限孔即将超限孔进进行行纠纠偏，提高施工精度。偏，提高施工精度。4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.2.44.2.4地下水封洞地下水封洞库库超深水幕孔施工工法。超深水幕孔施工工法。工法特点：工法特点：（1 1）施工精度高）施工精度高（钻钻机与孔口机与孔口间间安装可安装可调节调节支撑杆，提支撑杆，提高开孔精度；安装多个扶正器，平衡高开孔精度；安装多个扶正器，平衡钻头钻头及前端及前端钻钻杆下杆下挠挠量，并减小量，并减小钻头
29、钻头、钻钻杆在孔内跳杆在孔内跳动动量，保持前端量，保持前端钻头轴线钻头轴线与与设计轴线设计轴线吻合，减小吻合，减小钻钻孔孔误误差，提高差，提高钻钻孔精度孔精度）（2 2）无需增加无需增加额额外特殊外特殊设备设备，施工成本低施工成本低（采用全机械化采用全机械化作作业业，劳动劳动力投入力投入较较少，相少，相对对常常规规技技术术一次性成孔精度高一次性成孔精度高，杜杜绝绝返工浪返工浪费费。（3 3）适合在水幕巷道狭窄的适合在水幕巷道狭窄的场场地地进进行施工，行施工，钻钻孔深度深孔深度深大大，工工艺简单艺简单，操作容易，操作容易，便于便于现场实现场实施施。（4 4）采用防采用防灭尘灭尘装置，全程杜装置，
30、全程杜绝绝粉粉尘尘，利于操作人利于操作人员员健康健康和和环环境保境保护护。4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.2.44.2.4地下水封洞地下水封洞库库超深水幕孔施工工法。超深水幕孔施工工法。工工法关法关键键技技术术：1 1）选择选择合适的合适的钻钻孔孔设备设备，为钻为钻机提供足机提供足够够冲冲击击力和扭矩，力和扭矩，满满足足钻凿钻凿硬岩超深孔所需硬岩超深孔所需动动力，适力，适应应水幕巷道狭小空水幕巷道狭小空间间作作业业；2 2）选选用用刚刚度度较较大的大的钻钻杆，减小杆，减小钻钻杆杆变变形量，在开孔形量，在开孔时时通通过过可可调调支撑杆支撑杆设设置水平偏角和置水平偏角和竖竖直仰角，
31、平衡水幕孔直仰角，平衡水幕孔钻进过钻进过程中的偏差；程中的偏差；3 3）钻钻机与孔口机与孔口间间安装支撑杆，孔口安装安装支撑杆，孔口安装导导向孔口管，提高开孔向孔口管，提高开孔精度；精度；4 4）安装多个扶正器，形成扶正器）安装多个扶正器，形成扶正器组组，减小，减小钻钻杆杆钻头钻头的跳的跳动动量，量，提高提高钻头钻头冲冲击击岩石方向的准确性；岩石方向的准确性；5 5）利用后端扶正器的重力，平衡）利用后端扶正器的重力，平衡钻头钻头与前端扶正器之与前端扶正器之间钻间钻杆杆产产生的下生的下挠挠量，保持前端量，保持前端钻头轴线钻头轴线最大程度与最大程度与设计轴线设计轴线吻合，减小吻合，减小钻钻孔孔误误
32、差，提高差，提高钻钻孔精度，保孔精度，保证证施工施工误误差差满满足精度要求；足精度要求；6 6）利用）利用测测斜斜仪进仪进行行过过程偏差程偏差测测量量，偏差超限偏差超限时时，利用利用扶正器扶正器纠纠偏偏。水平偏角设置水平偏角设置测斜仪绘制钻孔轨迹测斜仪绘制钻孔轨迹水平水平水幕孔钻孔水幕孔钻孔竖直水幕孔钻孔竖直水幕孔钻孔施工动画4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.34.3“竖竖井井+风仓风仓”分配式复分配式复杂杂洞群体洞群体系系施工施工通通风风典型的“口小肚大”，施工巷道断面不足以布置多趟大直径风管，传统压入式通风难以满足施工需要。国内国内首次提出了水封地下洞首次提出了水封地下洞库卫
33、库卫生生标标准，准，项项目开目开创创性地建性地建立了立了“竖竖井井风仓风仓”分配式通分配式通风风模式，新模式，新鲜风鲜风流流经竖经竖井和井和风仓风仓后分后分别别向三个向三个库库区送区送风风，有效解决了复，有效解决了复杂杂洞群体系通洞群体系通风难题风难题。通通过对竖过对竖井井风仓进风仓进行行优优化化设设置，提升置，提升轴轴流流风风机通机通风风效率，保效率，保障了洞内作障了洞内作业环业环境境质质量。量。应应用效果用效果：洞：洞内作内作业环业环境有害粉境有害粉尘尘含量含量仅为仅为1.8mg/m1.8mg/m，且，且提高提高轴轴流流风风机通机通风风效率效率25%25%以上以上。通通风风效果直接制效果直
34、接制约约施工施工进进度、度、环环保，关保，关键键点：点：竖竖井通井通风竖风竖井的井的设设置、置、风仓风仓的的设设置、置、风风机位置机位置。烟台LPG洞库施工通风方案（通风压力最大阶段）（通风压力最大阶段）通风竖井风仓位置通风机通风竖井风仓位置通风机台阶开挖时台阶开挖时通风通风效果效果4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.44.4注注浆浆堵水技堵水技术术施工施工阶阶段渗漏水偏大，增加排水段渗漏水偏大，增加排水压压力和力和费费用，用，运运营营期水幕期水幕系系统须统须大量大量补补水，水，加大了运加大了运营营成本成本。（设备设备被封被封闭闭在洞罐内在洞罐内长长期运行，更期运行，更换时换时需停
35、止运需停止运营营）地下水封洞地下水封洞库对库对地下水的渗漏控制更地下水的渗漏控制更为严为严格格，即使地下水即使地下水的渗漏量的渗漏量较较小小，对对一般隧道施工没有任何影响一般隧道施工没有任何影响，但可能会但可能会对对地下水封洞地下水封洞库库的密封性造成影响的密封性造成影响，必必须须将地下水渗漏量控制将地下水渗漏量控制在很小的量在很小的量（总库总库容的容的1/100001/10000）。要控制地下水的渗漏量要控制地下水的渗漏量，需需结结合地合地质质情况采用注情况采用注浆浆手段堵手段堵水注水注浆浆。(1)(1)堵水堵水预预注注浆浆；(2)(2)堵水后注堵水后注浆浆；(3)(3)固固结结注注浆浆；(
36、4)4)接触接触注注浆浆；(5)5)回填注回填注浆浆。渗水点渗水量测量渗水点渗水量测量开挖后注浆堵水开挖后注浆堵水开挖前预注浆堵水开挖前预注浆堵水4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.54.5库库容容测测量技量技术术基于基于洞洞库库库库容容测测量方法量方法，精确精确计计算出洞算出洞库库库库容，容，应应用用三三维维位移数据采集位移数据采集设备设备以及以及专业专业分析建模分析建模软软件，建立了洞件，建立了洞库库可可视视化三化三维维空空间实间实体模型，从而体模型，从而计计算出某一液面高程下的洞算出某一液面高程下的洞库库容容积积和任意方位切割剖面，得到和任意方位切割剖面，得到实实体容量体容量
37、报报告告,确保了洞确保了洞库库成型成型需求。需求。形成的实体模型图形成的实体模型图获获2 2项发项发明明专专利利一种快速一种快速查询查询地下水封地下水封式洞式洞库库容量的容量的简简易方法易方法地下水封洞地下水封洞库库的的库库容容测测量方法量方法4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.64.6大型水封式洞大型水封式洞库库群信息化施工技群信息化施工技术术围围岩岩稳稳定定监测监测基于地下水位基于地下水位稳稳定的定的动态监测动态监测方法方法洞内监控量测洞内监控量测埋设多点位移计埋设多点位移计安装接触应力计安装接触应力计围岩松动圈安装与测试围岩松动圈安装与测试水位监测孔施工水位监测孔施工水位监测
38、水位监测4.水封洞库施工关键技术水封洞库施工关键技术4.74.7大型大型LPGLPG地下水封洞地下水封洞库库机械化配套技机械化配套技术术提出了大型地下水封洞提出了大型地下水封洞库库机械化配套模式，机械化配套模式，给给出了以分出了以分队队为为基基础础的大型主要机械的大型主要机械设备设备配置配置标标准，准，针对凿针对凿岩台岩台车车、湿、湿喷喷机械手、机械手、锚锚杆施工杆施工设备设备及注及注浆浆材料材料进进行了适行了适应应性改造性改造，月均月均开挖开挖7 7万万m m、最高月开挖、最高月开挖1212万万m m，实现实现了多工作面洞了多工作面洞库库群的安群的安全快速施工。全快速施工。主要主要配套机械配
39、套机械为为：三臂液：三臂液压凿压凿岩台岩台车车、平台作、平台作业车业车、混凝、混凝土土喷喷射机射机组组、侧侧卸式装卸式装载载机、大机、大马马力自卸汽力自卸汽车车、大功率、大功率通通风风机机。主洞库凿岩台车开挖主洞库凿岩台车开挖锚杆钻孔锚杆钻孔锚杆安装锚杆安装机械手湿喷混凝土机械手湿喷混凝土5.体会体会1 1）加强主洞库内注浆堵水工作，重点在于做好超前预注）加强主洞库内注浆堵水工作，重点在于做好超前预注浆，并及时进行后注浆；浆，并及时进行后注浆；影响水封效果影响水封效果2 2）施工巷道是施工期间进出主洞库的唯一通道，其重要）施工巷道是施工期间进出主洞库的唯一通道，其重要性不言而喻，断面尺寸和坡度
40、是两个重要参数直接影响后续性不言而喻，断面尺寸和坡度是两个重要参数直接影响后续工程施工；工程施工；制约施工制约施工3 3）通风效果直接制约施工，）通风效果直接制约施工，“通风竖井风仓通风竖井风仓”模式能模式能从根本上改善通风效果，通风竖井建议设置（必须）；从根本上改善通风效果，通风竖井建议设置（必须）；制约施工制约施工4 4）施工巷道、竖井上的密封塞作为洞库工程中最重要的）施工巷道、竖井上的密封塞作为洞库工程中最重要的结构物，其施工质量必须得到保证；结构物，其施工质量必须得到保证；影响水封效果影响水封效果5 5）做好多工作面平行作业的合理组织，提高机械化作业）做好多工作面平行作业的合理组织，提
41、高机械化作业程度，对大型水封洞库群施工非常重要。程度，对大型水封洞库群施工非常重要。6.取得的科技成果取得的科技成果河南省科技厅鉴定证书河南省科技厅鉴定证书重庆市科委鉴定证书重庆市科委鉴定证书鉴定结论：整体上达到国际先进水平，部分技术国际领先鉴定结论：整体上达到国际先进水平，部分技术国际领先6.取得的科技成果取得的科技成果河南省科技河南省科技进步二等奖进步二等奖洛阳市科技洛阳市科技进步一等奖进步一等奖6.取得的科技成果取得的科技成果6.取得的科技成果取得的科技成果6.取得的科技成果取得的科技成果公路工程工法：公路工程工法：地下水封洞库超深水幕孔施工工法地下水封洞库超深水幕孔施工工法GGG（中企）（中企）D1012-20166.取得的科技成果取得的科技成果6.取得的科技成果取得的科技成果汇报完毕感谢您的耐心，谢谢！
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