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TBM类型及工作原理介绍

TBM是一种集掘进、出碴、导向、支护和通风防尘等多功能为一体的大型

高效隧道施工机械。TBM的分类网络图详见图1。

T型支撑

敞开式掘进机

X型支撑

全断面岩石掘进机（TBM）

单护盾

护盾式掘进机双护盾

三护盾

图1TBM分类网络图

以下就敞开式掘进机与护盾式掘进机进行详细比较分析。

1、敞开式掘进机

（1）敞开式掘进介绍

敞开式TBM主要适应于硬岩，能利用自身支撑机构撑紧洞壁以承受向前推

进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。在施工对应较完整、有一定自稳性

的围岩时，能充分发挥出优势，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统

为刀盘提供了足够的推力。

敞开式TBM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、

盘型滚刀驱动组件锚杆钻机超前钻机主梁设备桥

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刀盘机头架变频电机推进油缸撑靴后下支承主机皮带机

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刀盘驱动和推进系统组成。其主要结构见图2、3。

图2敞开式掘进机结构图

掘进机主机根据岩性不同可选择配置临时支护设备如钢架安装器、锚杆钻

机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等。

图3敞开式掘进机图

如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设

备，预先固结周边岩石，然后再开挖。

敞开式掘进机适合洞径在φ2～9m之间，最优选择φ3～8m。

（2）敞开式全面断面岩石掘进机工作原理

1）盘形滚刀破岩机理

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的同时绕自身轴线自转，在刀盘强大的推力、扭矩作用下，

滚刀在掌子面固定的同心圆切缝上滚动，当推力超过岩石的抗压强度时，盘形滚

刀下的岩石直接破碎，盘形滚刀贯入岩石，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。刀具破岩原理示意见图4。

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