盾构-TBM构造原理及维护保养：岩石隧道掘进机（TBM）构造原理PPT教学课件.pptx

第三章;TBM是一种大型隧道专用机械设备,其单纯依靠硬岩滚刀刀具实现对掌子面的滚压破岩，能同时完成开挖、出渣、支护等作业，实现工厂化施工，配合长距离连续皮带机技术可以完成连续掘进,大大提高了隧道的开挖效率。TBM掘进姿态的控制主要依靠导向系统完成测量和定位信息的实时表达，然后利用掘进机本身的调向功能完成TBM的姿态纠正，确保TBM始终沿隧道设计轴线的允许偏差向前掘进。TBM隧道的支护方式与机型相关,不同机型有不同的支护方式，对应不同的支护设备在超前地质探测方面，主要包括设备本身安装的超前钻机系统和近年来发展逐渐成熟的电磁波法、地震波法等相关技术。;3.1TBM的基本结构;3.1TBM的基本结构;3.1.1开敞式TBM的基本结构;开敞式TBM的优点是:应对完整性较好的硬岩时,开敞式TBM通过水平撑靴提供掘进反力，掘进与支护同步进行，掘进效率高；应对断层破碎或软???收敛地质时，开敞式TBM护盾较短且可收缩，卡盾风险较低。

缺点是:在岩爆地层中掘进时，由于人员及设备裸露在围岩下，人员及设备安全性较差;在断层破碎带、软弱地层中掘进时,由于支护、清渣工作量大，掘进效率较低,在大直径隧道中尤为严重;双护盾TBM的基本结构;双护盾TBM具有两种工作模式，即双护盾模式和单护盾模式。当围岩条件较好时,采用双护盾模式，利用撑靴提供反推力，掘进与管片安装同步进行，掘进速度快;围岩条件较差时,可采用单护盾模式，依靠管片提供反推力，仍然可以保持较高的掘进速度。

双护盾TBM的优点是:双护盾TBM应对完整性较好的硬岩时，通过水平撑靴提供掘进反力，掘进与管片安装同步进行，掘进效率高;在断层破碎、软弱地层时,采用单护盾模式，利用管片提供推进反力，通过不良地质洞段；在岩爆地层中掘进，由于人员及设备在衬砌管片的保护下，较安全。

其缺点是：双护盾盾体较长且不可伸缩，在通过断层破碎带、软岩大变形底层是，卡机风险较高，且不易处理。;3.1.3单护盾TBM的基本结构

单护盾TBM的基本结构如图所示;它是将机头置于护盾的保护之下，刀盘在主驱动带动下旋转切割岩石,刀盘前进的推力由已经完成的衬砌体提供。单护盾TBM实现了在护盾保护下进行隧道开挖和衬砌作业，大大提高了施工安全性。但是,其掘进与衬砌安装不能同时进行，效率较低。此外,由于受衬砌体强度的限制,不可能提供很大的推力，因此只能适用于强度不很高的围岩条件。

单护盾TBM与土压平衡盾构有几分相似，其共同点是:都有前盾、中盾和尾盾:都有刀盘，刀盘上安装有滚刀和刮刀;推进力都靠尾盾内部的推进油缸顶推混凝土管片来获得。不同之处在于:土压平衡盾构能保持一一定的水压力或土压力，而单护盾TBM无法建立压力;单护盾TBM刀盘均安装硬岩滚刀，土压平衡盾构只有在较硬地层才安装滚刀,其他情况下使用软土刀具;土压平衡盾构出渣是由螺旋输送机在压力平衡的条件下进行，而单护盾TBM出渣是由带式输送机在常压下进行。;3.1.4其他类型TBM的基本构造;2.泥水-开敞双模TBM;3.DSUC通用紧凑型TBM;3.2刀盘刀具及破岩机理;3.2.1刀盘基本结构;1.刀盘主体;刀座;3.铲斗和铲齿;6.面板

面板上一般设计成中空的箱型结构，有前面板、中间筋板、背板构成。面板上焊有用于安装滚刀的刀座、用于出渣的刮渣座、喷水装置、刀具保护块等。

7.进渣口

进渣口是剥落下来的岩石的输出通道,进渣口分布在刀盘周边.剥落下来的岩石掉落到隧道底部后。从随刀盘旋转的进渣口进人,在溜渣板的作用下.随着刀盘的旋转.渣石移动到刀盘顶部，顺着溜渣板进人集渣斗。进渣口处焊接有刮渣座，刮渣座表面通过螺栓安装有刮渣板，刮渣板具有很好的耐磨性，磨相后可更换。进渣口前面焊接进渣口格栅，如图3-11所示，格栅能够破碎大块岩石，格栅与格栅间尺寸合理,可以限制大块岩石进入刀盘。

8.喷嘴和旋转接头

刀盘的喷水装置主要用于掌子面的降尘和刀具的冷却，由TBM供水系统通过水管将水供到刀盘背部中心安装的旋转接头处，再通过刀盘内部管路通到刀盘前面的若干喷水嘴。喷水系统需要具有定的水量和水压,在操作室可根据隧洞涌水情况及出渣情况进行调整。由于喷水嘴容易堵塞，需要到达刀盘前面进行定期检查和维护;9.进入口

刀盘上一般设计有若干进入口，方便人员必要时进入掌子面进行刀盘的检查和维护。进入口采用封闭或半封闭结构，以防止大块岩石进入刀盘，开口能够固定和打开。

10.耐磨保护

为了保护刀盘主体结构和刀具，刀盘考虑了耐磨保护处理，如刀盘前面的耐磨板、周边的耐磨条和耐磨柱等，这些耐磨结构磨损后可以更换或修复。

11.扩挖设计

刀盘一般需要考虑打挖设计，即必要时能够开挖出更大的洞径，特别是对于围岩变形较大的隧道市需详细考虑扩挖设计，以防止TBM被卡。目前