第11章TBM技术.ppt

第11章 隧道掘进机（TBM）法隧道结构 11.1 概述 11.2 TBM的分类 11.3 TBM施工的优、缺点 11.4 采用TBM的基本条件 11.5 TBM法的支护技术 11.6 TBM选型的一般规定 基本概念 岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）简称TBM——是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施工方法。通常是利用回转刀盘又借助推进装置的作用力从而使刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面，以达到破岩开挖隧道(洞)目的。 按岩石的破碎方式：挤压破碎式和切削破碎式。 掘进机构造：是由切削破碎装置、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。 11.2 TBM的分类 TBM主要分为开敞式、双护盾式、单护盾式三种类型。 ① 开敞式TBM。常用于硬岩；在开敞式TBM上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化；当采取有效支护手段后，也可应用于软岩隧道。 开敞式TBM工作原理 1 撑靴撑紧在洞壁上，前支撑和后支撑缩回，开始掘进。 开敞式TBM工作原理 2 刀盘向前掘进一个循环后，掘进停止。 开敞式TBM工作原理 3 前支撑和后支撑伸出，撑紧在洞壁上，撑靴缩回，外凯向前滑移一个行程长度。 开敞式TBM工作原理 4 利用前、后支撑进行方向调整。 开敞式TBM工作原理 5 前后外凯撑靴重新撑紧在洞壁上，前支撑和后支撑缩回，开始新的掘进循环。 开敞式TBM软岩适应性 开敞式TBM一般适用于硬岩施工 在TBM上加装锚杆机、混凝土喷射机、钢拱架安装机、以及超前钻机，能适应软岩施工。 开敞式TBM通过软岩地层，采用先锚后喷及先喷后锚，并架设钢拱架的一次支护 。 采用以下辅助支护设备： █锚杆机 █混凝土喷射机 █钢拱架安装机 █超前钻机 开敞式TBM软岩适应性 TBM刀盘后作业平台有条件安装辅助设备及观察、测量围岩变化情况。 11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性 开敞式TBM上安 装的超前钻机 11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性 开敞式TBM上安装的锚杆钻机 11.2 TBM的分类开敞式TBM软岩适应性 开敞式TBM上安装的湿喷砼机械手 11.2 TBM的分类 ② 双护盾TBM。双护盾式TBM按照硬岩掘进机配上一个软岩盾构功能进行设计，既可用于硬岩，又可用于软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。 双护盾TBM，又称伸缩护盾式TBM。与开敞式TBM不同的是双护盾TBM具有全圆的护盾，与单护盾TBM不同的是双护盾TBM在地质良好时可以掘进与安装管片同时进行，且在任何循环模式下都是在开敞状态下掘进。伸缩护盾形式是双护盾TBM的独有的技术特点，是实现软硬岩作业转换的关键。 11.2 TBM的分类 双护盾TBM具有两种掘进模式：即双护盾掘进模式和单护盾掘进模式。双护盾掘进模式适用于稳定性好的地层及围岩有小规模剥落而具有较稳定性的地层，单护盾掘进模式则适应于不稳定及不良地质地段。 １1.2 TBM的分类 1）双护盾掘进模式 在围岩稳定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘掘进提供反力，在主推进油缸的作用下，使TBM向前推进。此时TBM作业循环为：掘进与安装管片→撑靴收回换步→再支撑→再掘进与安装管片，具体见下图。双护盾掘进模式适用于稳定性较好的硬岩地层施工，在此模式下，掘进与安装管片同时进行，施工速度快。 11.2 TBM的分类 2）单护盾掘进模式 单护盾掘进模式适应于不稳定及不良地质地段。在软弱围岩地层中掘进时，洞壁不能提供足够的支撑反力。这时，不再使用支撑靴与主推进系统，伸缩护盾处于收缩位置，双护盾TBM就相当于一台简单的盾构。刀盘的推力由辅助推进油缸支撑在管片上提供，TBM掘进与管片安装不能同步。作业循环为：掘进→辅助油缸回收→安装管片→再掘进。 11.2 TBM的分类 ③单护盾TBM。常用软岩，单护盾TBM推进时，要利用管片作为支撑，其作业原理类似于盾构，与双护盾TBM相比，掘进与安装管片两者不能同时进行，施工速度较慢。单护盾TBM与盾构的区别有两点：一是单护盾TBM采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机出碴或采用泥浆泵以通过管道出碴；二是单护盾TBM不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土仓压力或泥水压力平衡开挖面的水土压力。 11.3 TBM施工的优点、缺点 1) 快速 TBM是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴 、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。 2) 优质 TBM采用滚刀进行破岩，避免了爆破作业，成洞周围岩层不会受爆破振动而破坏