TBM 的掘进含保养维修刀具管理.docx

TBM 掘进含保养维修刀具管理4.3.1 工艺概述1、TBM 掘进工艺概述 掘进机的核心部分是主机系统，主机系统主要由带刀具的刀盘，刀盘驱动和推进系统组成。主机刀盘上安装有一定数量的盘形滚刀，当刀盘旋转时，盘形滚刀划出的痕迹是以刀盘中心为圆 心的、间距均匀的同心圆切槽。在掘进时，支撑系统把主机架牢固地锁定在开挖的隧道洞壁上， 承受刀盘扭矩和推进力的反力。推进油缸以支撑系统为支点，把推力施加给主机架和刀盘，推动 刀盘破岩掘进。在推力作用下，安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，盘形滚刀 绕刀盘中心轴公转，并绕自身轴线自转。硬岩掘进机的刀具组成目前是单刃盘形刀具，在刀盘强 大的推力、扭矩作用下，滚刀在掌子面固定同心圆切缝上滚动，当推力超过岩石的强度时，盘形 刀下的岩石直接破碎，盘形刀贯入岩石，掌子面被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽。随 着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽 间的岩石成片剥落，此为破岩原理（见图 4.3.1-1）。崩落在隧底的岩碴被随刀盘旋转的均布在刀盘上的铲斗、刮板收集到主机内的皮带机上，通过三级皮带机系统倒运后，运送到后配套矿车 处卸碴，矿车运送至洞外。刀间距盘形刀碎块碎块失效部分失效部分破碎区径向裂纹TBM 开挖工法特点(1)同步协调性图 4.3.1-1盘形刀作用下岩石破碎情况掘进机施工时，主系统及各辅助设备系统都要同时运转，其中任何一个环节不协调或某一设 施运行失灵，都将影响 TBM 全系统的正常运转，迫使整个系统全部停工。(2)快速性掘进机是集隧道开挖、支护、装碴为一体的施工机械，TBM 利用其刀盘挤压切割进行破岩掘 进，大大提高了掘进速度，正常情况下，每小时可掘进 1.0～3.6m。(3)连续性 掘进机施工各工序，如破岩、出碴、运输、初期支护等都是连续不断运转的，任何一个环节失去连续性，都将影响整个工序的连续运行，系统生产就立即停止。 (4)集中性 基于前面几个特点，掘进机施工受诸多因素制约，掘进任务是在正常情况下集中在短时间内完成的。当掘进机运转时，要求各个系统都非常紧张。各个系统必须保证在最快时间内，集中运 作，从数量和速度上都必须满足掘进的需要。(5)安全性采用 TBM 开挖施工，对围岩扰动小，开挖断面成形好，且围岩出露后能及时进行初期支护以 稳固岩体，在正常的硬岩隧道施工中，使围岩失稳和发生坍方的机率减小到最低。(6)施工环境好TBM 配套有强大的通风、除尘和降温、空气质量报警系统，使 TBM 施工的隧道作业环境大大 改善。(7)每日必须安排一定的维修保养时间以保证正常施工。2、掘进方向控制- 333 -PPS 自动导向系统测量 TBM 空间位置是以安装在主机后面隧道边墙上的全站仪通过后视定向 镜后，前视位于主机上的两个马达棱镜，测得两个马达棱镜点的三维坐标（X，Y，H），通过数据 线传输至 PPS 导向系统计算机(也可通过无线传输)，计算程序软件依据马达棱镜的位置与主机刀 盘的相对关系和主机倾斜、滚动值计算出一系列 TBM 当前位置的相关参数，最终以直观的三视图 形式和数字化形式将包括刀盘中心线里程、高程、纵向坡度、TBM 滚动值、平面偏离值、高程偏 离值等 TBM 主机姿态参数显示到主控室内电脑屏幕上。主司机就是根据显示的偏差数据及时调整掘进机的掘进姿态，使得掘进机能够沿着正确的方向掘进，使其始终保持在允许的偏差范围内。4.3.2 作业内容主要作业内容：TBM 掘进、掘进方向控制、TBM 换步、TBM 保养、TBM 维修、TBM 刀具管理。4.3.3 质量标准及验收方法 本工程施工质量验收主要参照设计图纸及以下技术标准：《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-2003《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003《铁路隧道全断面岩石掘进机法施工技术指南》2008-07-014.3.4 工艺流程图掘进行程结束，记录机器位置和掘进参数操作主机刀盘退后约 30mm缩回撑靴油缸，松开支撑撑靴向前移动一个行程旋转刀盘清理刀盘内石碴停止刀盘旋转撑靴再次撑紧岩面收起后支撑和刀盘底护盾支撑主机上皮带机运行刀无碴状态停止放下后支撑与刀盘底护盾支撑牵引后配套系统前移换步作业完成，待启动掘进- 334 -图 4.3.4-1TBM 换步作业工艺流程图掘进行程结束，读出并记录机器位置操作主机刀盘从掌子面后退约 30mm刀盘转动几圈清理石碴停止刀盘旋转皮带机运行到无碴停止放下后支撑架与刀盘护盾支撑缩回支撑靴油缸，松开支撑前后外 K 向前移动掘进方向调整支撑靴再撑紧后支撑及刀盘护盾收紧牵引后配套系统前移换步作业完成，待启动掘进仰拱块铺设、轨道延伸掘进卸碴出碴初期支护- 335 -图 4.3.4-2换步及掘进作业流程图4.3.5 工序步骤及