隧道工程第九章 隧道掘进机(TBM)施工.ppt

* * * * * * * （三）机械条件 TBM不仅受地质条件约束，还受到开挖直径、开挖机构的约束。 在硬岩中开挖大直径隧道很是困难。日本实例的最大直径仅为5m左右。 目前TBM多数是单轴回转式。若开挖直径越大，刀头内周与外周的周差速越大，将对刀头产生不良影响。 随着开挖直径的增大，需要增大推力，支撑靴也要增大，将导致运输困难与承载力问题。 （四）开挖长度 TBM进场需经历运输、组装等过程。根据其直径与型式、运输途径、组装基地状况等不同，需准备1~2个月。 TBM后续设备长100~200m，为正规地进行掘进也需先筑一段长200m左右的隧道。 隧道长度小于1000m时，其运行成本急剧增大。达3000m左右时的成本大致是一定的。 国外在断面10~30m2、长1000km以上的隧道开挖，优先考虑采用TBM施工。 最佳开挖长度为3km以上，短隧道慎用。 （五）工程所在地的道路设施 TBM的运输与组装要求注意工程所在地的基础设施条件。搬运计划应考虑道路宽度、高度与重量等限制，根据组装条件充分调查运输时的分割方法(即最小分割尺寸与重量)。 TBM一般在工厂试组装、试运输后分割。分割重量约为35t，断面3.5×3.5m左右。 TBM施工电耗较高，约为同规模其他工法施工的双车道隧道的1.5倍，规划时应充分考虑。 （六）TBM选用应考虑的条件 工程规模：隧道形状、长度、直径、埋深、走向； 地质情况：岩石类型与强度、节理分布与发育程度、断层、暗河、溶洞、地下水分布、已有地表建筑、河流等 基础设施：交通运输能力、水电来源、进出洞口场地 施工进度与企业能力(制造维修、经济、施工管理与习惯) 五、TBM施工管理措施 TBM工厂化施工是一项管理系统工程。施工与设备管理水平的提高是高效率与高效益的保证。在一般地质条件下，国外掘进机净掘进时间在40～ 50％左右。 提高设备完好率，强调预防性维修。 选择合理掘进系数，定时检查、更换与调换刀具。 配件储备与供应。 定岗定责，标准化作业。 地质超前预报。 控制测量与施工测量精度。 电力专供。 洞口平纵面条件、作业场地、大型临时工程等施工准备。 泥水加压平衡盾构机 土压平衡盾构机 土压平衡掘进工作原理示意图 主要支护型式：管片式衬砌、复合式衬砌 管片式衬砌因安装速度快、能立即受力，特别适合掘进机开挖速度快的特点，故都可以采用。护盾式TBM一般采用圆形全周管片式衬砌。该类衬砌适合于软弱围岩。管片间应安装止水条，并在管片外圆与洞壁间隙间压入豆石与注浆。 复合式衬砌主要用于开敞式掘进机，其初期支护有加固围岩的特点，且造价比管片低。一般随开挖先施作临时支护，再进行二次模注混凝土衬砌。亦可采用二次喷射混凝土作为永久衬砌，加钢筋网或钢纤维。 『 9.4 ▎衬砌施工 不同型式的掘进机，要求采用不同的支护型式。不管是哪种类型的衬砌，为了安放轨道运碴，都必须设置预制仰拱块，它也是最终衬砌的一部分。 一、管片式衬砌 见图，将圆形管片衬砌分为5～7块，在洞内拼装而成。 优点：管片安装速度快、能立即受力、安全性强、且可作为掘进机的顶推反力支座。 缺点：造价高。为了防水的需要，块与块之间必须安装止水带，并需在管片外壁和岩壁间隙中压入豆石和注浆。 适用：护盾式或开敞式掘进机均可。 管片拼装示意图 管片钢筋 盾构机内部管片运输照片 二、复合式式衬砌 见图，适用于开敞式掘进机。 工艺特点： 由于掘进机掘进速度很快，不可能使二次模筑混凝土衬砌作业与保持一样的速度，当衬砌作业落后较多时，就依靠初期支护来稳定围岩。地质条件好的隧道甚至等贯通后再施作二次衬砌。 复合式衬砌示意图 图6-54 复合式衬砌 适用于开敞式掘进机。 掘进机的掘进速度很快，不可能使二次模筑混凝土衬砌作业与开挖作业保持一样的进度，当衬砌落后较多时，就依靠初期支护来稳定围岩。初期支护以锚杆、挂网和喷混凝土支护为主，地质条件较差时还可设置钢拱架。掘进机上可设置前后两排共4台锚杆钻机，以满足对围岩进行锚杆支护作业的需要。拱部的锚杆作业是非常必要的，锚杆作业应能与掘进开挖同时进行。 二、复合式式衬砌 根据地质条件也有用喷射混凝土做为二次混凝土衬砌的，就是采用二次喷射混凝土作为永久衬砌。在喷射混凝土中安装了钢筋网，还加入了钢钎维。但普遍的做法是采用模筑混凝土衬砌作为二次衬砌，使用模板台车进行混凝土灌注。 护盾式掘进机 （二）护盾式掘进机 护盾式掘进机 加拿大罗威特盾构机 分单护盾掘进机、双护盾掘进机。 1.单护盾掘进机 适用：软岩隧道 特点：设置单护盾，图中红线，向前掘进和安装管片不能同时进行，因而降低了施工进度，无撑靴。 单护盾作用：保护掘进机和操作人员的安全。 单护盾掘进机工作方式： 当向前掘进时，需要推进千斤顶紧紧的顶住护盾尾部已