隧道施工——12.1 隧道掘进机.pptxVIP

;学习目标;一、隧道掘进机概述;隧道掘进机的优点：

采用隧道掘进机开挖隧道具有一次成洞；洞壁光滑；施工质量好；速度快；劳动条件好；对围岩的损伤小，几乎不产生松弛，掉块、崩塌的危险小，支护的工作量小；超挖小，衬砌也省；震动、噪音小，对周围的居民和结构物的影响小等系列优越性。

;开敞式TBM：配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。常用于硬岩，采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。

双护盾TBM：适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。

单护盾TBM：常用于劣质地层。单护盾TBM推进时利用管片作支撑，其原理类似于盾构。与双护盾TBM相比，掘进与安装管片不能同时进行。

微型TBM：Φ0.25~3.00m

中型TBM：Φ3.0~8.0m

巨型TBM：大于Φ8.0m

;（一）开敞式掘进机

;二、隧道掘进机的类型;2.双支撑式掘进机

双水平支撑掘进机在主机架中间有两对水平支撑，它可以沿着镶着铜滑板的主机架前后移动。主机架的前端与刀盘、轴承、大内齿圈相连接，后端与后下支撑连接，推进千斤顶借助水平支撑推动主机架及刀盘向前，布置在水平支撑后部的驱动装置通过传动轴将扭矩传到刀盘。双水平支撑掘进机在掘进中由两对水平支撑撑紧洞壁，因此掘进方向一经定位，只能沿着直线掘进。只有在重新定位时，才能调整方向，所以掘进机轨迹是折线。;（二）护盾式掘进机

护盾式掘进机是在整机外围设置一个与机器直径相一致的圆筒形保护结构以利于掘进破碎或复杂岩层的全断面岩石掘进机。护盾式掘进机在掘进中利用尾部已安装的衬砌管片作为推进的支撑，围岩由于有护盾防护，在护盾长度的范围内，不暴露。因此护盾掘进机更适用于软岩。护盾式掘进机又分为单护盾和双护盾两种类型。

;1.单护盾掘进机

单护盾掘进机在掘进和安装衬砌管片时是依次顺序进行的，即不能同时作业。掘进中，它依靠后部的推进千斤顶顶推已安装好的衬左管片得以向前掘进，掘进停止后，利用管片安装机将分成若干块的一环管片安装到隧道上，如图所示。单护盾掘进机适用于软岩地层以及自稳时间相对较短的地质条件较差的地层。

;2、双护盾掘进机

双护盾掘进机在软岩及硬岩中都可以使用。当它在自稳条件不良的地层中施工时，其优越性更突出。它与单护盾掘进机的区别在于增加了一个护盾，如图12-4所示。在硬岩中施工时利用水平支撑，支撑洞壁传递反力，所以它既可利用尾部的推力千斤顶顶推尾部安装好的衬砌管片推进，也可以在利用水平支撑进行开挖时，同时安装衬砌管片，因此双护盾掘进机使用开挖和安装衬砌管片的停机换步时间大大缩短。

;全断面隧道掘进机基本构造有刀盘开挖系统、支撑与推进系统、后配套等三大部分。

（一）刀盘

刀盘是钢结构焊接件，其前端是加强了的双层壁，通过溜渣槽与后隔板相连接，刀盘后隔板是用螺栓与刀盘轴承联接。刀盘上装有若干个盘形滚刀用于挤压切削岩石，同时在前端还装有径向带齿的石渣铲斗用于软岩开挖。刀座是刀盘的一部分，做成凹形，使盘形刀刀圈凸出刀盘。这样可以防止破碎围岩中大块岩石阻塞刀盘。;（二）支撑与推进系统

1.支撑系统

;2.掘进机的推进方式

隧道掘进机的推进是通过交叉换步实现掘进循环的，开敞式TBM循环掘进如图所示。

（1）扩张支撑靴，固定掘进机的机体在隧道壁上；

（2）回转刀盘，开动千斤顶前进；

（3）推进一行程后，缩回支撑靴，把支撑靴移置到前方，返回（1）的状态。

;双护盾式TBM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。

;（三）后配套设备

后配套设备包括液压传动站、变电设备、开关柜、主驾驶室、通讯系统、备用发电机、空压机、通风系统、喷射混凝土设备、围岩加固堵水注浆设备以及供水系统。

;（一）掘进

岩石隧道掘进机法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。掘进时盘形刀沿岩石开挖面滚动，同时通过刀盘均匀地在每个盘形刀上对岩面施加压力，形成滚动挤压切削而实现破岩的。刀盘每转动一圈，将贯入岩面一定深度，在盘形刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，进而形成片状石渣。;（二）衬砌施工

掘进机施工的隧道，其衬砌结构一般是初期支护和二次衬砌组成。初期支护是隧道开挖中保证掘进期围岩稳定和掘进机顺得掘进所不可缺少的。掘进开挖成洞后，视地质情况采用二次喷射混凝土或二次混凝土做为永久衬砌。

1.管片式衬砌

使用护盾掘进机，一般采用圆形全周管片式衬砌。如图所示。

其优点是：适合软弱围岩，特别是当围岩允许承载力很低，支撑靴不能支撑岩面