第5章隧道施工3

1、第第6 6節(jié)節(jié) 隧道掘進(jìn)機(jī)開挖隧道掘進(jìn)機(jī)開挖隧道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展隧道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展爆破法爆破法 第一代 鋼釬大錘 第二代 手持風(fēng)鉆 第三代 鑿巖臺(tái)車第四代 TBM 非爆破法非爆破法 臂式掘進(jìn)機(jī)臂式掘進(jìn)機(jī)又稱為又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，是一種集切削巖石、，是一種集切削巖石、自動(dòng)行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。自動(dòng)行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械。 隧道掘進(jìn)機(jī)隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Boring Machine)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱TBM ，是利，是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進(jìn)，形成整個(gè)隧道斷面的一種新型、先進(jìn)

2、的隧道施工機(jī)械。（先進(jìn)的隧道施工機(jī)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(hào)：號(hào)：TB880E開開 挖挖 直直 徑：徑：8.8米米掘掘 進(jìn)進(jìn) 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(jìn)度：最高月進(jìn)度：574米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道） 最高日進(jìn)度：最高日進(jìn)度：41.3米（磨溝嶺隧道）米（磨溝嶺隧道）護(hù)盾式護(hù)盾式TBM 盾構(gòu)機(jī)盾構(gòu)機(jī)(Articulated equipment of shield machine )，是利用護(hù)盾掩護(hù)進(jìn)行切削破巖及掘進(jìn)，一般用于土層隧道施工。是利用

3、護(hù)盾掩護(hù)進(jìn)行切削破巖及掘進(jìn)，一般用于土層隧道施工。TBM可以沒有護(hù)盾，一般用于巖層隧道施工。（可以沒有護(hù)盾，一般用于巖層隧道施工。（以后介紹以后介紹）隧道掘進(jìn)機(jī)隧道掘進(jìn)機(jī)法是指利用隧道掘進(jìn)機(jī)（Tunnel Boring Machine，簡(jiǎn)稱TBM）在巖石地層中進(jìn)行隧道開挖的方法。該方法利用掘進(jìn)機(jī)上的回轉(zhuǎn)刀盤和推進(jìn)裝置的推進(jìn)力使刀盤上的滾刀切割（或破碎）巖面，以達(dá)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(qiáng)度的巖層中掘進(jìn)長(zhǎng)大隧道。高強(qiáng)度的巖層中掘進(jìn)長(zhǎng)大隧道。 (2) 在松軟地層中掘進(jìn)隧道的在松

4、軟地層中掘進(jìn)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(zhì)的軟弱地層中開挖有限長(zhǎng)度的隧道?；揪|(zhì)的軟弱地層中開挖有限長(zhǎng)度的隧道。(1) 安全安全人員在局部或整體的護(hù)盾下工作人員在局部或整體的護(hù)盾下工作(2) 快速快速常規(guī)鉆爆法掘進(jìn)速度的常規(guī)鉆爆法掘進(jìn)速度的310倍倍(3) 優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)洞壁光滑美觀洞壁光滑美觀(4) 自動(dòng)化和機(jī)械化程度高自動(dòng)化和機(jī)械化程度高（節(jié)省勞動(dòng)力（節(jié)省勞動(dòng)力經(jīng)濟(jì)）經(jīng)濟(jì)）(5) 圍巖擾動(dòng)小圍巖擾動(dòng)小(6) 對(duì)環(huán)境影響小對(duì)環(huán)境影響小(1) 能耗大能耗大(2) 斷面單一斷面單一(3) 對(duì)巖層變化的適應(yīng)性差對(duì)巖層變化的適應(yīng)性差 (

5、4) 一次性購(gòu)買一次性購(gòu)買TBM投資高投資高(5) 主機(jī)重量大，運(yùn)輸不方便，安裝工作量大主機(jī)重量大，運(yùn)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(jì)不經(jīng)濟(jì)) 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(qiáng)度可在抗壓強(qiáng)度36MPa36MPa的巖體中掘進(jìn)的巖體中掘進(jìn)80-100m80-100m2 2大斷面隧道，大斷面隧道， 平均掘進(jìn)速度平均掘進(jìn)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(dá)盤形滾刀的最大直徑達(dá)483mm483mm，其承載能力達(dá)，其承載能力達(dá)312kN

6、312kN；刀具；刀具 的壽命達(dá)的壽命達(dá)300300500m500m； 單臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的最大總進(jìn)尺已超過單臺(tái)掘進(jìn)機(jī)的最大總進(jìn)尺已超過40km40km。3. TBM3. TBM基本構(gòu)造基本構(gòu)造(1)刀 盤主要構(gòu)造：主要構(gòu)造：刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進(jìn)系統(tǒng)；后部配套設(shè)備。刀盤；控制系統(tǒng)，支撐和推進(jìn)系統(tǒng)；后部配套設(shè)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(gòu)造基本構(gòu)造3. TBM3. TBM基本構(gòu)造基本構(gòu)造(2)支撐和推進(jìn)系統(tǒng)單撐靴式雙撐靴式圖10-4 掘進(jìn)機(jī)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(gòu)造基本構(gòu)造(3) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 刀盤驅(qū)動(dòng)方式有兩大類：電動(dòng)和液壓。 電動(dòng)又分單速電機(jī)、雙速電機(jī)和調(diào)頻電機(jī)。 液壓系統(tǒng) 供電系統(tǒng) 運(yùn)輸系統(tǒng) 通風(fēng)系統(tǒng) 降溫、防塵、供水及安全系統(tǒng) 隧道支護(hù)設(shè)備系統(tǒng) 其它輔助設(shè)施(4) 后配套設(shè)備3. TBM3. TBM基本構(gòu)造基本構(gòu)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(jìn)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(jìn)前下支撐水平撐靴后下支撐5. TBM5. TBM施工施工掘進(jìn) （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(jìn) 掌子面效果掌子面效果 一般仍是由一般仍是由初期支護(hù)初期支護(hù)和和二次襯砌二次襯砌組成組成。 初期支護(hù)初期支護(hù)：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(hù)5. TBM5. TBM施工施工 臂式掘進(jìn)機(jī)具有臂式掘進(jìn)機(jī)具有效率高效率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、對(duì)圍巖擾動(dòng)小對(duì)圍巖擾動(dòng)小、超超挖量小挖量小、安全性高安全性高、適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)，以及，以及費(fèi)用相對(duì)較低費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 可以適應(yīng)可以適應(yīng)任意形狀任意形狀的斷面的斷面 對(duì)地質(zhì)條件的要求較低對(duì)地質(zhì)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(jìn)隧道的掘進(jìn)； 連續(xù)掘進(jìn)連續(xù)掘