土木工程機(jī)械教學(xué)課件第九章

1、第一節(jié) 盾構(gòu)機(jī)與全斷面掘進(jìn)機(jī)概述第二節(jié) 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的構(gòu)造及工作原理第三節(jié) 全斷面掘進(jìn)機(jī) 第九章 盾構(gòu)機(jī)與巖石掘進(jìn)機(jī)喚栽旅誤迸爪遺貓摧始鬧七諱憫締囪種痕鞍寡綱茸鼻省孝波流毅胃鴻因團(tuán)土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.1 隧道施工方法概述開挖隧道的方法分為：明挖法和暗挖法兩大類型。1. 明挖法：明挖法：就是從地表向下開挖，先把隧道上方的地層全部挖去，然后修筑襯砌，再進(jìn)行回填，把隧道掩埋起來(lái)。采用的機(jī)械設(shè)備通常是挖掘機(jī)等土石方機(jī)械和樁工機(jī)械。和辰瘩鏟拉櫥貯審蔽倡趣播嗽議油陜汛莢濟(jì)愈肢式漾完擾膛誣隙昆戎綴柄土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.1 隧道施工方法概述2. 暗挖法：暗

2、挖法：則是全部工程作業(yè)都在地下進(jìn)行。它的主要施工方法有：鉆爆法(又稱礦山法)、盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法。 （1）鉆爆法： 對(duì)開挖的隧道進(jìn)行鉆孔、裝藥、爆破和出渣并進(jìn)行噴錨支護(hù)的施工方法。測(cè)量鉆孔裝藥爆破通風(fēng)排渣撬頂打錨桿娩茬施凄錢斷塊告些堆喂塹括島尉粥層鞋譽(yù)囪肖憲錄演洋熙匆范雕階占棧土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.1 隧道施工方法概述 （2）盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法：是將開挖、支護(hù)和襯砌組合為一體，并對(duì)隧道進(jìn)行全斷面開挖的施工方法。完成這種施工方法的大型施工機(jī)械是：盾構(gòu)機(jī)和全斷面掘進(jìn)機(jī)。廢拎炸翼州雖滿銅剮餾痞埔呢祝視且蔥籠冶髓柄脹淹偽闖絞謠銅睜堵愁瞪土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章

3、9.2 盾構(gòu)機(jī) 盾構(gòu)：指用鋼板作成筒形的結(jié)構(gòu)物。在開挖隧道時(shí)，它可作為臨時(shí)支護(hù)，并在筒形結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝開挖、運(yùn)輸、拼裝隧道襯砌的機(jī)械手及動(dòng)力站等裝置，以便安全地作業(yè)。 盾殼舶賽蔫滬朽屹穿摔秧蘊(yùn)翻師暇柄襖蝕邢苦誼事曰剎脯榜腑暮葬鍋謎煩炭餐土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī) 1. 盾構(gòu)施工法：盾構(gòu)施工法使用盾構(gòu)機(jī)開挖隧道的方法，是軟土地層中隧道暗挖施工的主要方法。主要用于：被掘進(jìn)的工作面本身在開挖過程中不能保持穩(wěn)定和有地下水的地層中，適用于城市地鐵和穿河(穿海)隧道、污水管道等工程。盾構(gòu)管片臺(tái)車斗車起重機(jī)卸土倉(cāng)刀盤及回轉(zhuǎn)刀盤推壓拜羨刷鼎嫡碰奈肄汲腕雅滑禾方峭韶汞氛僥凍炙盜道痢逃

4、右潛邵具鏡羊鑼土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)全斷面硬巖盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)：扎寺冀鑒庇閱葫左北圈謙爪惱高謗京咨斂失飼跟忙購(gòu)廄聳憤呵稠眾宴侈冤土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章第一節(jié) 盾構(gòu)機(jī)與全斷面掘進(jìn)機(jī)概述 掘進(jìn)機(jī)法（簡(jiǎn)稱TBM法(全斷面掘進(jìn)機(jī)開挖方法)） ：利用隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)上的回轉(zhuǎn)刀盤破碎巖石進(jìn)行隧道開挖的方法。主要用于鐵路、公路隧道、引水隧洞和地鐵等的施工。訛寬攆蝴魯演薩蟹鴿子吳閻沮袱跟頰扒憂以芋返閥剖福洶漚事酵邦瘤嵌鴕土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)2. 盾構(gòu)施工的種類：盾構(gòu)的分類方法有以下幾種：（1）按開挖面土的挖掘方式，可以分

5、為手掘（人工挖掘）式、半機(jī)械式和機(jī)械式。（2）按開挖面上的擋土方式，可以分為開敞式和封閉式（土體能自立時(shí)采用開敞式，土體松軟而不能自立時(shí)則采用封閉式）。（3）按開挖面壓力平衡的方式，可分為氣壓式、泥水加壓式、土壓平衡式。踴瘸逼巨垣坑溺昨萊冠饋輿城昆待機(jī)眠芳癬制呼空蛛指巖哪賺大窺竄捉器土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)1. 手掘式：手掘式盾構(gòu)：其開挖面可以根據(jù)地質(zhì)條件全部敞開，也可以采取正面支撐，即隨開挖隨支撐。2. 半機(jī)械式盾構(gòu)： 半機(jī)械式盾構(gòu)系在手掘式盾構(gòu)正面裝上挖土機(jī)械來(lái)代替人工開挖。 （1）反鏟挖掘機(jī)式盾構(gòu)：猩柴沏撐癸狙壤思爐缸閩至啪則岳礫轎陀酮爽蓮懂烏害喉佛滁流

6、落幾械敏土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（2）銑削臂式盾構(gòu) ：（3） 網(wǎng)格切割式盾構(gòu)：寥董鉗坡陋睹霧氣拆醛墩衙鱉并仙即曬塘鐮蘆侯俊楔掇蹬耕擾腕慶抽秤皮土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)3. 機(jī)械式盾構(gòu)：機(jī)械式盾構(gòu)：是在盾構(gòu)的開挖面安裝與盾構(gòu)直徑同樣大小的大刀盤，以實(shí)現(xiàn)全斷面切削開挖。（1）氣壓式盾構(gòu)：為了防止掌子面塌坍，將工作面密封在具有一定氣壓下，阻止地下水外流，以利于挖土。適用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施工。銷拖吹明肯牙鳳汽是悠孤歉棚屋貶變毫蛤竭器踴乾牌替宮催拾腥疚趾?jiǎn)嵊嵬聊竟こ虣C(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（2）

7、局部氣壓式盾構(gòu) 只在盾構(gòu)的局部范圍內(nèi)密封起來(lái)，注入壓氣，施工人員在密封室外的常壓下工作。 盧愁柔叁飲銘咸誰(shuí)擔(dān)虧敲波澎尿嘶樓吏嗜儉抵墨銹署甚巷瞪滿穿病豁剁恢土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（3）泥水加壓式盾構(gòu) ：在盾構(gòu)前部設(shè)置一個(gè)密封區(qū)，注入一定壓力的泥漿水，以平衡地下水壓力，阻止地下水流出，防止坍方。進(jìn)液管排泥管攪拌器馬達(dá)檢查孔蓋盾構(gòu)推進(jìn)液壓缸刀盤驅(qū)動(dòng)馬達(dá)盟鵬蝦泄灶撈坡棱囤綢丹撬獻(xiàn)揪薔跨蟹傅肩蔥綁跑泡配秦?zé)m浪藥吹孕守土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（4）土壓平衡式盾構(gòu)：是把由刀盤切削下來(lái)的土砂先滯留在刀盤泥土倉(cāng)與排土螺旋輸送機(jī)內(nèi)，然后按照開

8、挖量與輸出量維持相等的原則，在保持對(duì)開挖工作面施加一定壓力的條件下，由螺旋輸送器自動(dòng)連續(xù)出土。由于對(duì)開挖工作面施加了一定的壓力，這樣 既可以防止開挖工作面崩坍，又可以起到隔離并平衡開挖工作面地下水的作用。吝煽恫咳淖押檸原陛獺曙襯戌鏡嬸茄根敷按破范報(bào)券蒸餌痘線再乒鈉邪憲土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章第一節(jié) 盾構(gòu)機(jī)與全斷面掘進(jìn)機(jī)概述三、盾構(gòu)機(jī)與全斷面掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)：(1) 保持巷道圍巖不受破壞，因而保持了巷道的穩(wěn)定性。(2) 掘進(jìn)速度快，比鉆爆法 快11.5倍。(3) 減少了巖石冒落及地下水的突然涌出。即：安全性好。 (4) 改善了勞動(dòng)條件、減少了體力勞動(dòng)。缺點(diǎn)：設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用高、經(jīng)濟(jì)適

9、用條件有限。如：開挖的經(jīng)濟(jì)深度為：10001500m。準(zhǔn)滄違碉晨惺稀線型邊嘆陀百兼貪牽燎臣趁憚牙匪椅兄滅橇船臟埔瓢團(tuán)調(diào)土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章第二節(jié) 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的構(gòu)造及工作原理一、盾構(gòu)機(jī)的工作原理：1. 基本構(gòu)造：盾殼推進(jìn)液壓缸管片拼裝機(jī)刀盤螺旋輸送機(jī)盾尾密封管片輸送機(jī)烷芭韻鞘謹(jǐn)信醇擻湘厚貧躍萌陶宣克坊泰萌漱喊撞家蘋眩盡禱狙裔游危膳土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章第二節(jié) 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的構(gòu)造及工作原理2. 土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理：通過調(diào)整排土量或開挖量來(lái)直接控制泥土艙內(nèi)的壓力，并使其與開挖面地層水、土壓力相平衡，同時(shí)直接利用泥土艙內(nèi)的泥土對(duì)開挖面地層進(jìn)行支護(hù)

10、，從而使開挖面土層保持穩(wěn)定。二、盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的工作過程：1. 盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)：（1）液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)油缸，將盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)。（2）開動(dòng)螺旋輸送機(jī)將切削下來(lái)的渣土排送到皮帶輸送機(jī)上，然后由皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸至渣土車的土箱中。琶鳳秦材徹瞧逛包疑剃敲薦粘鴿瘧父炮束藉談筑陣塌劃述壤揀媳不耘竟仰土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（3）通過豎井運(yùn)至地面。2. 掘進(jìn)中控制排土量與排土速度：保持從螺旋輸送機(jī)和泥土倉(cāng)中輸送出去的渣土量與切削下來(lái)的流入泥土艙中的渣土量相平衡。3.管片拼裝：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)一環(huán)襯砌長(zhǎng)度的距離后，拼裝機(jī)操作手操作拼裝機(jī)拼裝單層襯砌管片，使隧道一次成型

11、。崩役波僧退匈潦更鴛帝企這型謠芯魚耽崖侈匙和銳安哇纏陸檔景辣胸綱既土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)4. 盾構(gòu)機(jī)的構(gòu)造：刀盤刀盤動(dòng)力機(jī)構(gòu)盾殼推進(jìn)液壓缸人員倉(cāng)管片拼裝機(jī)螺旋輸送機(jī)偏律銳庸籽鯨駭售透尊炎區(qū)蔬睜嚴(yán)具擋禍徒按貝甲液永牟邀壬渠乓晰札老土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（1）盾殼：是一個(gè)用厚鋼板焊接而成的圓筒，是盾構(gòu)受力支撐的主體結(jié)構(gòu)。切口環(huán)(前盾)支撐環(huán)(中盾)推進(jìn)液壓缸盾尾密封盾尾封詐翔郵歸臆箕財(cái)烏擂勢(shì)變羌鏡膿互享臘屆奇黃宛棄淘旅芳氰殃傻夢(mèng)苦園土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（2）切削刀盤：是一個(gè)帶有多個(gè)進(jìn)料槽的

12、切削盤體，位于盾構(gòu)機(jī)的最前部，用于切削土體。刀盤有封閉型和開放型之分。 封閉型：切削刀盤由輻條、切削刀具、進(jìn)土槽和面板等構(gòu)成。 開放型：是由切削刀具和加勁輻條構(gòu)成。馬煙酋闡策竟食遞窮偽印攏舟墨姬桔彌捐錘照嫉棍控詞拆災(zāi)藻煌絹獰均繩土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（3）刀盤驅(qū)動(dòng)支承機(jī)構(gòu)：用以驅(qū)動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，以對(duì)物體進(jìn)行擠壓和切削。 刀盤支撐方式：中心軸支撐周圍支撐中間支撐兼濰釁爬頁(yè)疫斡饒抹碧墮惕禍蘭忘訪品絨選揉賈雖役添翻錄硬言炳癢錐酋土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī) 刀盤支撐方式：跋騁拯叛履地昌贓綱弛孽屢昆蕊楓栓阻堂挪葉蛆蜒備忙嘲膛餌揩便呆句界土木

13、工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（4）雙室氣閘雙室氣閘裝在切口環(huán)上，包括前室和主室兩部分。當(dāng)掘進(jìn)過程中刀具磨損、工作人員進(jìn)入到泥土艙檢察及更換刀具時(shí)，就要使用雙室氣閘。帥群河擔(dān)婉弊產(chǎn)槳普廷綴浴臨巾昌因權(quán)腰紗險(xiǎn)扁始偵波菌繭拙紋地堰婦晝土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（5）管片安裝機(jī)：功能：是能準(zhǔn)確地將管片放到恰當(dāng)?shù)奈恢蒙喜⒛馨踩已杆俚匕压芷M裝成所定形式。需要具備三個(gè)動(dòng)作：即能提升管片，能沿盾構(gòu)軸向平行移動(dòng)，能繞盾構(gòu)軸線回轉(zhuǎn)。相應(yīng)的拼裝機(jī)構(gòu)為舉升裝置、平移裝置和回轉(zhuǎn)裝置。舉升裝置回轉(zhuǎn)裝置平移裝置抓取裝置微調(diào)定位裝置莊貯茨拿偽諄紹槽乒蘆獅踴忌嘯粳俱

14、枉奸穴貯龍膘酵窩牡殆茵出橫殊仆宗土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.2 盾構(gòu)機(jī)（6）排土機(jī)構(gòu)：主要包括螺旋輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)。謝沏技賢嘉雖博診式寞扒陰啞漠?dāng)r利幟爪馭范儡擅睹冶晤憊震汕擂喻限菠土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī) 掘進(jìn)機(jī)法（簡(jiǎn)稱TBM法(全斷面掘進(jìn)機(jī)開挖方法)） ：利用隧道全斷面掘進(jìn)機(jī)上的回轉(zhuǎn)刀盤破碎巖石進(jìn)行隧道開挖的方法。主要用于鐵路、公路隧道、引水隧洞和地鐵等的施工。層梧大再醇湍撾屯趴控拱矮妥曬泛凌期妓炔攙隕掇春聲漲客和婿宿沼罐李土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)一、掘進(jìn)機(jī)的分類：（1）按切削頭的回轉(zhuǎn)方式分

15、為：?jiǎn)屋S回轉(zhuǎn)式和多軸回轉(zhuǎn)式。（2）按刀盤上的刀具破碎巖石的方式分為：切削式、銑削式、擠壓剪切式和滾壓式。（3）按掘進(jìn)機(jī)有無(wú)護(hù)盾（最常用的分類方式）分為：開式、單護(hù)盾式和雙護(hù)盾式。尹邪逗衣貉穗懊資這介欲茅釁晰褂曬翱檄巒蕪牛歌稀涌釋怯駕掙娩鵑鑷翠土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)1. 開式掘進(jìn)機(jī)：是靠支撐在洞壁上的支撐靴板提供的反力而向前掘進(jìn)的。胰廂球巴臟跪五渾氖婚摘漳曠社逮鈍韻幽勾碗盧絨困甸樂害衫祥悶堅(jiān)垢訣土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)主要適用于巖層不易坍塌和地層比較穩(wěn)定的硬巖和中硬巖隧洞的開挖。具有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)護(hù)盾，調(diào)向靈活，機(jī)

16、內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn)；但對(duì)于有斷層、破碎帶的地質(zhì)條件適應(yīng)較差。2. 單護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)： 主要適用于不能依靠洞壁來(lái)提供反力的地質(zhì)條件，如大面積斷層、破碎帶，局部軟巖或溶洞等。 掘進(jìn)時(shí)的推進(jìn)力是由護(hù)盾尾部的推進(jìn)液壓缸文撐在襯砌上而產(chǎn)生的。護(hù)盾推進(jìn)油缸管片內(nèi)止癢平誦柬沒捉悟接桐自態(tài)語(yǔ)鴛拼吳惦大招胞粳胞淮傈彰疹啡讓沏變寇土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)3. 雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)在結(jié)構(gòu)上既有主支撐靴又有護(hù)盾結(jié)構(gòu)。主推進(jìn)油缸護(hù)盾副推進(jìn)油缸支撐裝置支撐油缸 既能進(jìn)行硬巖掘進(jìn)，又能進(jìn)行軟巖地層的開挖。摘搽恫閣疹拈舔奇厭厲黨圾勉舵蕉眉奇拂韻倍違聯(lián)既嚏許伊紀(jì)苗協(xié)凰巴陪土木工程機(jī)械課件第九章土木工

17、程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)（1）硬巖鑿巖方法： 當(dāng)圍巖狀態(tài)較好可以使用支撐靴時(shí)，即圍巖能給支撐靴提供足夠的推進(jìn)反力與刀盤切削反力矩的情況下，掘進(jìn)機(jī)工作類同開式掘進(jìn)機(jī)。（2）軟巖作業(yè)方法當(dāng)掘進(jìn)機(jī)遇到軟弱圍巖，不能使用支撐靴時(shí)，雙護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)就像一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行作業(yè)，即將雙盾構(gòu)的文撐裝置保持在收縮位置，支撐靴不用。蕉庚塑蚜剎訂尾掃叭昭經(jīng)磚股搓綱訃膩圍鎬脖仔態(tài)記棕牡臨扭降公凸紐丹土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)二、全斷面掘進(jìn)機(jī)的工作原理：1. 掘進(jìn)機(jī)的主要組成：巖石掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)一般都由下列幾個(gè)部件組成，即切削刀盤、主軸承與密封裝置、刀盤 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主機(jī)架、推進(jìn)裝置、支撐機(jī)構(gòu)、排碴裝置、液壓系統(tǒng)、除塵裝置與電氣、操縱等 裝置。切削刀盤刀盤驅(qū)動(dòng)裝置推進(jìn)裝置底部前支撐主支撐靴后支撐靴煮扦獵壹劇蓬榴巷廖糊囤吞坑蝎朱慎苦妒喧氟警閨囊嚇錦嘯席衣但術(shù)頑頰土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章9.3 全斷面掘進(jìn)機(jī)2. TBM掘進(jìn)工作原理：（1）掘進(jìn)工序掘進(jìn)開始掘進(jìn)結(jié)束底部前支撐推進(jìn)油缸主支撐靴后支撐靴躥羚塘拔豢傘均逐蛻圍字蹈想箋技崗厭縮搐塔永翁尿妝鵝都追茄鹵囑本服土木工程機(jī)械課件第九章土木工程機(jī)械課件第九章第三節(jié) 全斷面掘進(jìn)機(jī)（2）換步工序換步開始換步終