第5章隧道施工3

1、第第6 6節(jié)節(jié) 隧道掘進機開挖隧道掘進機開挖隧道掘進技術的發(fā)展隧道掘進技術的發(fā)展爆破法爆破法 第一代 鋼釬大錘 第二代 手持風鉆 第三代 鑿巖臺車第四代 TBM 非爆破法非爆破法 臂式掘進機臂式掘進機又稱為又稱為部分斷面掘進機部分斷面掘進機，是一種集切削巖石、，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機械。自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機械。 隧道掘進機隧道掘進機(Tunnel Boring Machine)，簡稱，簡稱TBM ，是利，是利用回轉刀具切削破巖及掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、用回轉刀具切削破巖及掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、先進

2、的隧道施工機械。（先進的隧道施工機械。（本節(jié)主要介紹本節(jié)主要介紹）中鐵隧道局的雙靴開敞式中鐵隧道局的雙靴開敞式TBM型型 號：號：TB880E開開 挖挖 直直 徑：徑：8.8米米掘掘 進進 速速 度：度：3.5m/h西康鐵路秦嶺隧道西康鐵路秦嶺隧道西安西安-南京線磨溝嶺隧道南京線磨溝嶺隧道 最高月進度：最高月進度：574米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道） 最高日進度：最高日進度：41.3米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道）護盾式護盾式TBM 盾構機盾構機(Articulated equipment of shield machine )，是利用護盾掩護進行切削破巖及掘進，一般用于土層隧道施工。是利用

3、護盾掩護進行切削破巖及掘進，一般用于土層隧道施工。TBM可以沒有護盾，一般用于巖層隧道施工。（可以沒有護盾，一般用于巖層隧道施工。（以后介紹以后介紹）隧道掘進機隧道掘進機法是指利用隧道掘進機（Tunnel Boring Machine，簡稱TBM）在巖石地層中進行隧道開挖的方法。該方法利用掘進機上的回轉刀盤和推進裝置的推進力使刀盤上的滾刀切割（或破碎）巖面，以達到破巖開挖隧道的目的。 (1) 在巖石中開挖隧道的在巖石中開挖隧道的TBM 通常適用于穩(wěn)定性良好、中厚埋深、中通常適用于穩(wěn)定性良好、中厚埋深、中高強度的巖層中掘進長大隧道。高強度的巖層中掘進長大隧道。 (2) 在松軟地層中掘進隧道的在松

4、軟地層中掘進隧道的TBM 一般適用于在具有有限壓力的地下水位以下一般適用于在具有有限壓力的地下水位以下基本均質的軟弱地層中開挖有限長度的隧道?；揪|的軟弱地層中開挖有限長度的隧道。(1) 安全安全人員在局部或整體的護盾下工作人員在局部或整體的護盾下工作(2) 快速快速常規(guī)鉆爆法掘進速度的常規(guī)鉆爆法掘進速度的310倍倍(3) 優(yōu)質優(yōu)質洞壁光滑美觀洞壁光滑美觀(4) 自動化和機械化程度高自動化和機械化程度高（節(jié)省勞動力（節(jié)省勞動力經(jīng)濟）經(jīng)濟）(5) 圍巖擾動小圍巖擾動小(6) 對環(huán)境影響小對環(huán)境影響小(1) 能耗大能耗大(2) 斷面單一斷面單一(3) 對巖層變化的適應性差對巖層變化的適應性差 (

5、4) 一次性購買一次性購買TBM投資高投資高(5) 主機重量大，運輸不方便，安裝工作量大主機重量大，運輸不方便，安裝工作量大(6) 短隧道不能發(fā)揮其優(yōu)越性短隧道不能發(fā)揮其優(yōu)越性(不經(jīng)濟不經(jīng)濟) 開挖直徑范圍為開挖直徑范圍為1.8-11.87m1.8-11.87m； 可在抗壓強度可在抗壓強度36MPa36MPa的巖體中掘進的巖體中掘進80-100m80-100m2 2大斷面隧道，大斷面隧道， 平均掘進速度平均掘進速度350-400m/350-400m/月；月； 能開挖能開挖4545的斜井；的斜井； 盤形滾刀的最大直徑達盤形滾刀的最大直徑達483mm483mm，其承載能力達，其承載能力達312kN

6、312kN；刀具；刀具 的壽命達的壽命達300300500m500m； 單臺掘進機的最大總進尺已超過單臺掘進機的最大總進尺已超過40km40km。3. TBM3. TBM基本構造基本構造(1)刀 盤主要構造：主要構造：刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進系統(tǒng)；后部配套設備。刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進系統(tǒng)；后部配套設備。鏟齒鏟齒(刮刀刮刀)中心中心刀刀面刀面刀邊刀邊刀圓弧圓弧刀刀3. TBM3. TBM基本構造基本構造3. TBM3. TBM基本構造基本構造(2)支撐和推進系統(tǒng)單撐靴式雙撐靴式圖10-4 掘進機撐靴型式推力千斤頂單撐靴型雙撐靴型撐靴推力千斤頂X型配置T型配置撐靴主梁3. TBM3. TBM

7、基本構造基本構造(3) 驅動系統(tǒng) 刀盤驅動方式有兩大類：電動和液壓。 電動又分單速電機、雙速電機和調頻電機。 液壓系統(tǒng) 供電系統(tǒng) 運輸系統(tǒng) 通風系統(tǒng) 降溫、防塵、供水及安全系統(tǒng) 隧道支護設備系統(tǒng) 其它輔助設施(4) 后配套設備3. TBM3. TBM基本構造基本構造TBM組裝圖4. TBM4. TBM組裝組裝TBM組裝圖4. TBM4. TBM組裝組裝TBM組裝圖4. TBM4. TBM組裝組裝TBM組裝圖4. TBM4. TBM組裝組裝前下支撐水平撐靴后下支撐 （1 1）前支撐緊固，后支撐松開）前支撐緊固，后支撐松開5. TBM5. TBM施工施工掘進水平撐靴后下支撐前下支撐 （2 2）收縮

8、千斤頂）收縮千斤頂5. TBM5. TBM施工施工掘進前下支撐水平撐靴后下支撐5. TBM5. TBM施工施工掘進 （3 3）后支撐緊固，前支撐松開）后支撐緊固，前支撐松開5. TBM5. TBM施工施工掘進 掌子面效果掌子面效果 一般仍是由一般仍是由初期支護初期支護和和二次襯砌二次襯砌組成組成。 初期支護初期支護：噴射混凝土（：噴射混凝土（+ +錨桿）錨桿） 二次襯砌二次襯砌：噴射混凝土：噴射混凝土 模筑混凝土模筑混凝土 管片襯砌管片襯砌支護5. TBM5. TBM施工施工 臂式掘進機具有臂式掘進機具有效率高效率高、機動性強機動性強、對圍巖擾動小對圍巖擾動小、超超挖量小挖量小、安全性高安全性高、適應性強適應性強，以及，以及費用相對較低費用相對較低等優(yōu)點。等優(yōu)點。 可以適應可以適應任意形狀任意形狀的斷面的斷面 對地質條件的要求較低對地質條件的要求較低，適合適合軟巖及中硬巖軟巖及中硬巖隧道的掘進隧道的掘進； 連續(xù)掘進連續(xù)掘