TBM法施工技术资料.ppt

11 掘进机(TBM)施工技术 本章内容 11.1 概述 1) 基本概念 隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）简称TBM。 隧道掘进机法：是利用隧道掘进机在岩石地层中进行隧道开挖的方法。通常是利用回转刀盘和掘进机推进装置的推进力使刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面，以达到破岩开挖隧道的目的。 掘进机构造：由切削破碎装置、行走推进装置、出碴运输装置、驱动装置、机器方位调整机构、机架和机尾，以及液压、电气、润滑、除尘系统等组成。 11.1 概述 2) TBM法的优缺点 (1) TBM法的优点 快速—约为钻爆法的4~6倍； 优质—洞壁光滑，超挖量少； 高效—节约衬砌，节约人工劳动，缩短工期； 安全—无爆破作业，安全性加大，作业环境安全； 环保—非爆破开挖，尘土、气体、噪音污染少，减少辅助洞室，减少地表破坏； 自动化、信息化程度高。 11.1 概述 2) TBM法的优缺点 (2) TBM法的缺点 地质适应性较差； 不适宜中短距离隧道的施工； 断面适应性较差； 运输困难，对施工场地有特殊要求； 设备购置及使用成本大。 11.1 概述 3) TBM与盾构机的区别 1) 适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的挖掘。 2) 两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。 3) TBM比盾构技术更先进，更复杂。 4) 工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道。 其实，TBM和盾构机除了这些本质的差别外，笼统的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进机。只是不同的工作环境应用不用的机械罢了。 11.2 TBM的分类 隧道掘进机的分类 按岩石的破碎方式分类：分为挤压破碎与切削破碎两种，前者是将较大的推力给予刀具，通过刀具的楔子作用将岩石挤压破碎；后者是利用旋转扭矩在刀具的切线方向及垂直方向上进行切削 按刀具旋转方式分类：分为单轴旋转式与多轴旋转式两种。 按切削方式分类：分为全断面切削方式和部分断面切削方式两类。部分断面切削方式是挖掘煤炭用的机械在隧道挖掘施工上的应用；全断面切削方式开挖的断面一般是圆形的。 全断面隧道掘进机：支撑式TBM；护盾式TBM ；扩孔式TBM ；摇臂式TBM。 11.2 TBM的分类 11.2.1 支撑式(开敞式)TBM 支撑式TBM是利用自身支撑机构撑紧洞壁，以承受向前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。 主要适用于：岩石整体性较好的隧道。 支撑式TBM主机根据岩性不同可选择配置临时支护设备：钢拱架安装器、锚杆钻机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等。 如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设备，预先固结周边岩石，然后再开挖。 敞开式掘进机适合洞径在φ2～9m之间，最优选择φ3～7m。 11.2 TBM的分类 11.2.1 支撑式(开敞式)TBM 11.2 TBM的分类 11.2.2护盾式TBM 护盾式全断面岩石掘进机是在整机外围设置与机器直径相一致的圆筒形护盾结构，以利于掘进松软、破碎或复杂的岩层的全断面岩石掘进机。 护盾式掘进机可分为单护盾、双护盾和三护盾三类。 11.2 TBM的分类 11.2.2 护盾式TBM 11.2 TBM的分类 11.2.2 护盾式TBM 11.2 TBM的分类 11.2.3 扩孔式TBM 扩孔式TBM：指先打导洞，然后分级或一次扩孔掘进成洞的全断面岩石掘进机。 适用于：开挖大直径隧洞。 11.2.4 摇臂式TBM 摇臂式TBM的刀具和摇臂随机头一起转动，摇臂的摆动由液压缸活塞杆的伸缩来传递，通过摇臂使刀具内外摆动。 转动与摆动这两种运动的合成使刀具以空间螺旋形轨迹破碎岩石，可掘进圆形或带圆角的矩形隧洞断面。 适用于：开挖岩石较软的隧洞。 11.3 TBM的构造 TBM的基本构成要素可以分为：开挖部、反力支撑靴部、推进部和排土部。 11.3.1 开挖部 TBM目前使用的刀具主要是圆盘形滚刀。 主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。 11.3 TBM的构造 11.3.1 开挖部 11.3 TBM的构造 刀盘构造 TBM与在软土中掘进的盾构不同，是以围岩的自稳为前提的。有各种各样的构造。但最重要的是刀盘和支撑靴。 1）球面和平面刀盘 为了不在边缘处安设特殊的边滚刀，可采用平面滚刀。目前较重视滚刀的互换性，因而球面刀盘采用的较多。 11.3 TBM的构造 2）周边支持型和中央主轴型刀盘 周边支持型刀盘：是由圆筒状的筒体和主机架构成，采用大口径轴承，其后背设有开口很大的周边支持结构。刀盘周围装有均布的铲斗和刮板，以便及时收集切下来的石渣，送到排土装置中。 中央主轴型刀盘：是