模塊五 機(jī)械開挖法隧道施工技術(shù)-單元2-掘進(jìn)機(jī)法施工講解

《隧道與地下工程施工》模塊五

機(jī)械開挖法隧道施工技術(shù)

單元2掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工

《隧道工程施工》

掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)1掘進(jìn)機(jī)施工支護(hù)襯砌2本講主要內(nèi)容掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

1隧道掘進(jìn)機(jī)破巖機(jī)理

通過(guò)水平推進(jìn)油缸使刀盤上的滾刀壓入巖體，并在刀盤旋轉(zhuǎn)推進(jìn)過(guò)程中聯(lián)合擠壓與剪切作用破碎巖體。滾刀掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

2.

隧道掘進(jìn)機(jī)破巖效率影響因素貫入度，堅(jiān)硬和完整巖體，一般2.5-3.5mm/轉(zhuǎn)，中等堅(jiān)硬和裂隙較多巖石中，一般5-9mm/轉(zhuǎn)。刀間距，刀間距太大，滾刀產(chǎn)生壓力達(dá)不到與相鄰滾刀的影響范圍相接，則開挖不出片狀石渣，從而使開挖效率降低。反之，如果刀間距太小，則會(huì)使石渣塊太小，從而浪費(fèi)設(shè)備的功率。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出，掘進(jìn)機(jī)施工不僅要注意巖石抗壓強(qiáng)度，還應(yīng)注意巖石磨蝕性和巖體裂隙程度，當(dāng)巖體節(jié)理裂隙面間距越大時(shí)，切割也就會(huì)越困難。掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

3.

隧道掘進(jìn)機(jī)施工主要流程

TBM施工主要流程：

施工準(zhǔn)備

全斷面開挖與出渣

外層管片襯砌或初期支護(hù)

掘進(jìn)機(jī)前推

管片外注漿或二次襯砌

掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

3.

隧道掘進(jìn)機(jī)施工主要流程

開敞式掘進(jìn)機(jī)循環(huán)作業(yè)流程：開敞式TBM的掘進(jìn)循環(huán)由掘進(jìn)作業(yè)和換步作業(yè)交替組成。

在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)刀盤進(jìn)行沿隧道軸線的直線運(yùn)動(dòng)和繞軸線的單方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成的螺旋運(yùn)動(dòng)，被破碎的巖石由刀盤的鏟斗落入皮帶輸送機(jī)向機(jī)后輸出。換步作業(yè)是利用支撐系統(tǒng)，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時(shí)，撐靴進(jìn)行動(dòng)作來(lái)?yè)尉o洞壁，推進(jìn)油缸推動(dòng)刀盤掘進(jìn)破巖，被破碎的巖石由刀盤的鏟斗落入出渣系統(tǒng)后輸至洞外。掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

3.

隧道掘進(jìn)機(jī)施工主要流程

開敞式TBM掘進(jìn)循環(huán)步驟：(1)掘進(jìn)作業(yè)水平支撐撐緊洞壁→收起后支撐→回轉(zhuǎn)刀盤→伸出推進(jìn)缸將掘進(jìn)機(jī)機(jī)頭、主梁、后支撐向前推進(jìn)一個(gè)行程。(2)換步作業(yè)

刀盤停止回轉(zhuǎn)→伸出后支撐，撐緊洞壁→收縮水平(或x型)支撐使靴板離開洞壁→收縮推進(jìn)缸，將水平支撐向前移一行程。(3)再掘進(jìn)作業(yè)再伸出水平支撐撐緊洞壁→收起后支撐→回轉(zhuǎn)刀盤伸出→推進(jìn)缸掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

4.

調(diào)向、糾偏和轉(zhuǎn)彎

(1)調(diào)向、糾偏通過(guò)激光導(dǎo)向系統(tǒng)。操作人員發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的開挖洞線與設(shè)計(jì)洞線發(fā)生偏離時(shí)就必須隨時(shí)進(jìn)行調(diào)向，使掘進(jìn)機(jī)開挖洞線與設(shè)計(jì)洞線方向一致。

(2)轉(zhuǎn)彎隧道工程因設(shè)計(jì)的需要有時(shí)要開挖曲線隧道。掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)是以折線代替曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01一、掘進(jìn)機(jī)的工作特點(diǎn)

5.

隧道掘進(jìn)機(jī)施工出渣一般采用皮帶運(yùn)輸機(jī)出渣

皮帶運(yùn)輸機(jī)出渣掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01二、襯砌結(jié)構(gòu)施工

用掘進(jìn)機(jī)法施工的隧道，其襯砌一般仍是由初期支護(hù)和二次襯砌組成。(1)初期支護(hù)：噴射混凝土(2)二次襯砌：噴射混凝土或模筑混凝土或管片襯砌

不同形式的掘進(jìn)機(jī)，要求采用不同的支護(hù)形式。一般在充分進(jìn)行地質(zhì)勘探后滿足隧道設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)確定基本支護(hù)形式。

?例如引水隧道，為保證輸水的可靠性，要求支護(hù)對(duì)圍巖有密封性，所以大都采用護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行管片襯砌的結(jié)構(gòu)形式；

?

對(duì)于一般公路、鐵路隧道，除進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)外，視地質(zhì)情況采用二次噴射混凝土或二次模筑混凝土作為永久襯砌。掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01二、襯砌結(jié)構(gòu)施工

管片式襯砌

使用護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)時(shí)，一般采用圓形全周管片式襯砌，每一環(huán)襯砌由為5～7塊管片在洞內(nèi)拼裝而成。

管片式襯砌掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01二、襯砌結(jié)構(gòu)施工

管片式襯砌

優(yōu)點(diǎn)：

適合軟弱圍巖，特別是當(dāng)圍巖允許承載力低，撐靴不能支撐巖面時(shí)，可利用尾部推力千斤頂，頂推已安裝的管片獲得推進(jìn)反力；

當(dāng)撐靴可以支撐巖面時(shí)，雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)可使掘進(jìn)和換步同時(shí)進(jìn)行，提高了循環(huán)速度；

利用工廠化預(yù)制生產(chǎn)和管片安裝機(jī)安裝管片，具有施工速度快、支護(hù)效果好、安全性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

管片式襯砌掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01二、襯砌結(jié)構(gòu)施工

管片式襯砌

缺點(diǎn)：

（1）造價(jià)相對(duì)較高；

（2）防水性相對(duì)較差；塊與塊之間必須安裝止水條，并需在管片外圓和洞壁間隙中壓入砂石和注漿。

（3）預(yù)制管片，需要就近建設(shè)混凝土預(yù)制品工廠，要考慮占用場(chǎng)地條件，并應(yīng)兼顧運(yùn)輸需求。

掘進(jìn)機(jī)(TBM)隧道施工01二、襯砌結(jié)構(gòu)施工

復(fù)合式襯砌（二次