第九隧道掘进机TBM施工

1、第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 不采用爆破方法，而是采用专门的大 型掘进机开挖隧道的方法。 掘进机包括： 1.机械盾构：适用于软弱不稳定地层； 2.岩石掘进机：适用于坚硬岩石地层。 （Tunnel Boring Machine）简称TBM。 第九隧道掘进机TBM施工 1.与钻爆法相比，掘进机法可适用于较差地质条件； 2.掘进速度快，机械化程度高； 3.显著改善施工环境、劳动条件好； 4.围岩扰动小。 1.主机重量大，运输不方便，安装工作量大； 2.短隧道使用不经济； 3.对地质条件的适用性差。 第九隧道掘进机TBM施工 （一）国内（一）国内TBM应用应用 1、开敞式硬岩TB

2、M 1997年 西安安康铁路秦岭线隧道，隧洞全长18.452公里 TBM：两台德国WIRTH的TB880E型开敞式硬岩掘进机 直径：8.8m 地质：混合花岗岩和混合片麻岩，单轴抗压强度98325Mpa， 隧洞最大埋深达1600米。 工期：1998年1月18日开工，1999年8月29日贯通。 最好进尺：日40.5米，月528.1米。 2000年年 西安南京铁路磨沟岭隧道， 6.112KM TBM： WIRTH，TB880E TBM 第九隧道掘进机TBM施工 2、双护盾TBM应用应用 1988年 引大入秦总干30#A和38#隧洞， 总长 ：16.6KM TBM：一台美国ROBBINS 181125

3、6型双护TBM 直径：5.54m 地质：砂砾岩，泥质粉砂岩、砂 岩、灰岩、板岩， 抗压强度：26133Mpa. 工期：1991年1月开工，1992年 8月贯通。 最好进尺：日75.2米，月1408米 1992年年1月月 引大入秦引大入秦30A隧洞隧洞 第九隧道掘进机TBM施工 1993年 万家寨引黄总干6#、7#、8# 隧洞， 总长 21.5KM TBM：一台ROBBINS 205277型双护盾TBM 直径：6.125m 地质：灰岩、白云质灰岩 工期：1994年7月17日开工， 1997年9月6日贯通。 最好进尺：日65.6米，月 1084米 1996年年1月月10日引黄工程总干日引黄工程总干

4、8#洞贯通洞贯通 第九隧道掘进机TBM施工 2000年年 万家寨引黄工程联接段V标7#隧 洞，长13.52KM TBM：ROBBINS双护盾155274 型TBM一台 直径：4.82m 地质：石灰岩 工期：2000年12月2日开工， 2001年9月27日贯通。 最好进尺：日113.21米，月 1637.52米 2001年9月29日V标7#隧洞贯通 2002年 昆明市掌鸠合引水供水工程I标上，公山隧洞，康乐隧洞总长 21.56KM TBM：ROBBINS双护 TBM一台 直径：3.655m， 地质：泥岩、泥质板岩 第九隧道掘进机TBM施工 3、盾构机应用 1985年以后，我国从日本、法国、德国相

5、继引进了约16台盾 构（EPB和泥水盾构），并与法国的FCB公司合作生产了7台 EPB，同时还研制了3台EPB。 主要工程： 上海地铁I、II、III号线； 广州地铁I、II、III号线； 北京地铁V号线； 南京地铁I号线 首台国产地铁盾构机先行号首台国产地铁盾构机先行号 第九隧道掘进机TBM施工 （二）国外（二）国外TBM发展发展 世界最大的TBM直径14.2米混合盾构 第九隧道掘进机TBM施工 微型微型TBM 第九隧道掘进机TBM施工 双圆或三圆双圆或三圆TBM 第九隧道掘进机TBM施工 母子盾构母子盾构TBM 椭圆型断面椭圆型断面TBM 第九隧道掘进机TBM施工 矩形断面矩形断面TBM

6、第九隧道掘进机TBM施工 1951年成立，专长生产硬岩TBM。直径范围211.87M。生产 了400多台开敞式硬岩TBM，掘进长度2500KM；生产了35台 双护盾TBM，掘进长度359KM。 1955年成立，专长生产硬岩TBM。 生产了120台硬岩TBM，掘进长度达600KM。 1977年成立，专长生产盾构TBM。 1985年研制出能在地下水位下工作的大直径TBM。 1988年制造出直径大于10M的混合盾构TBM。 第九隧道掘进机TBM施工 1992年成立，专长生产盾构TBM。 共生产了200台盾构TBM，掘进长度1000KM。 日本川琦重工、小松、日立施工机械、三菱重工等公司 专长生产各种

7、盾构TBM。 第九隧道掘进机TBM施工 分。 第九隧道掘进机TBM施工 全断面掘进机分类： 1.开敞式： 适用于硬岩隧道。 2.护盾式： 既能用于软岩、又能用于硬岩。 （1）单护盾）单护盾 （2）双护盾）双护盾 （1）单水平撑靴）单水平撑靴 （2）双水平撑靴）双水平撑靴 第九隧道掘进机TBM施工 ：硬岩隧道 1.基本构造 组成：掘进刀盘、主机架、撑靴（即千斤顶）、出渣 输送机等。 单撑靴式和双撑靴式 全断面掘进机全断面掘进机 第九隧道掘进机TBM施工 全断面掘进机全断面掘进机 第九隧道掘进机TBM施工 （1）单水平撑靴掘进机 特点：在机身的水平方向每侧只设置了一个水平撑靴，故称为单撑靴式。 基

8、本构造： 主梁和掘进刀盘支架是掘进机的构架，为所用其它构件提供安装支点； 掘进刀盘的四周安装了刀盘护盾，利用可调试顶盾、侧盾和下支撑保持一种保持一种 浮动支撑，从而保证了切削刀盘的稳定； 主梁上安装推力千斤顶和支撑系统。由于每侧只采用了一个水平撑靴，因此它在掘进 过程中，方向调整是随时进行的，掘进的轨迹是曲线。 第九隧道掘进机TBM施工 （2）双水平撑靴掘进机 特点：在机身的前后每侧有两个水平撑靴，故称为双撑靴式。 基本构造： 主机架的后端与后下支撑连接，推进千斤顶推动主机架及掘进刀盘前进； 在掘进中有两对水平撑靴撑紧洞避，因此掘进方向一经定位，只能沿着直 线掘进，只有在重新定位后，才能调整方

9、向，所以掘进机轨迹是折线。 第九隧道掘进机TBM施工 水平撑靴的方式： X型撑靴、T型撑靴等 第九隧道掘进机TBM施工 2.切削刀盘（掘进刀盘） 主要组成： （1）刀盘用于安装滚刀 （2）滚刀用于挤压破碎岩石 （3）出渣用刀盘上的铲斗、铲齿 和刮渣器将石渣送进刀盘正面上 的进渣口，经刀盘内部的导引板 将石渣通过漏斗传送到皮带输送 机上运走。 3.支撑和推进系统 （1）支撑系统即撑靴 （2）推进系统推进千斤顶 4.刀盘驱动系统和刀具 （1）刀盘的驱动方式 电动； 液压 （2）刀具（滚刀） 易损件。频繁更换刀具，会导致 费用增加，且占有掘进机的工作 时间。 5后部配套设备掘进机刀盘示意图掘进机刀盘

10、示意图 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 加拿大罗威特盾构机加拿大罗威特盾构机 第九隧道掘进机TBM施工 分、。 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。 第九隧道掘进机TBM施工 保护掘进机和操作人员的安全。 当向前掘进时，需要推进千斤顶紧紧的顶住护盾尾当向前掘进时，需要推进千斤顶紧紧的顶住护盾尾 部已安装的管片，因此管片的安装必须停止。当掘部已安装的管片，因此管片的安装必须停止。当掘 进

11、了一个千斤顶冲程的距离之后，千斤顶缩回，让进了一个千斤顶冲程的距离之后，千斤顶缩回，让 出管片环节的拼装空间，进行又一轮管片的安装。出管片环节的拼装空间，进行又一轮管片的安装。 可见其主要缺点是向前掘进和安装管片不能同时进可见其主要缺点是向前掘进和安装管片不能同时进 行，因而降低了施工进度。行，因而降低了施工进度。 视频欣赏： 第九隧道掘进机TBM施工 单护盾单护盾TBM照片照片 第九隧道掘进机TBM施工 2.双护盾掘进机双护盾掘进机 适用：既适用于软岩，又适用于硬岩，地质条件适用性好。适用：既适用于软岩，又适用于硬岩，地质条件适用性好。 特点：设置两个护盾，图中红线、黄线，同时还设置撑靴，特

12、点：设置两个护盾，图中红线、黄线，同时还设置撑靴， 前护盾作用：保护掘进机和操作人员的安全；前护盾作用：保护掘进机和操作人员的安全； 尾护盾作用：在软岩中施工时，保护人工拼装衬砌安全。尾护盾作用：在软岩中施工时，保护人工拼装衬砌安全。 两护盾之间有搭接长度，供伸缩。两护盾之间有搭接长度，供伸缩。 第九隧道掘进机TBM施工 在硬岩中施工时利用水平撑靴，支撑洞壁传递反力； 在软岩中施工，利用尾部的推力千斤顶顶推安装好 的衬砌管片向前推进； 衬砌管片安装与掘进推进可同时进行，从而实现了 开挖与管片安装的平行作业。 第九隧道掘进机TBM施工 双护盾双护盾TBM照片照片 第九隧道掘进机TBM施工 双护盾

13、双护盾TBM吊装照片吊装照片 第九隧道掘进机TBM施工 又称为部分断面掘进机 特点：切削头虽小，但可以上下左右自由运动；在隧 道断面大致相同的情况下，臂式掘进机的基本投资 费用仅约为全断面掘进机的15。 适用：任意形状的断面，对地质条件要求较低，机身 运输和安装方便，中短隧道施工更适用。 第九隧道掘进机TBM施工 （煤矿隧道挖掘）掘进机（煤矿隧道挖掘）掘进机 第九隧道掘进机TBM施工 斗轮掘进机（多用于煤矿业）斗轮掘进机（多用于煤矿业） 第九隧道掘进机TBM施工 带悬臂掘进机带悬臂掘进机 第九隧道掘进机TBM施工 一、破岩机理一、破岩机理 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 第

14、九隧道掘进机TBM施工 二、掘进作业 1.开敞式双水平撑靴掘进机为例（硬岩掘进），开敞式双水平撑靴掘进机为例（硬岩掘进）， 掘进过程见图掘进过程见图 第九隧道掘进机TBM施工 开敞式掘进机掘进循环示意图开敞式掘进机掘进循环示意图 第九隧道掘进机TBM施工 视频欣赏： 第九隧道掘进机TBM施工 2.泥水加压平衡盾构机泥水加压平衡盾构机 第九隧道掘进机TBM施工 当今世界有代表性的混合式泥水盾构外观当今世界有代表性的混合式泥水盾构外观 第九隧道掘进机TBM施工 3.土压平衡盾构机土压平衡盾构机 第九隧道掘进机TBM施工 土压平衡掘进工作原理示意图土压平衡掘进工作原理示意图 视频欣赏： 第九隧道掘进

15、机TBM施工 视频欣赏： 第九隧道掘进机TBM施工 主要支护型式：、 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。 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。 第九隧道掘进机TBM施工 见图，将圆形管片衬砌分 为57块，在洞内拼装 而成。 ：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。 ：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。 ：护盾式或开敞式掘 进机均可。 管片拼装示意图管片拼装示意图 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工管片钢筋管片钢筋 第九隧道掘进机TBM施工 第九隧道掘进机TBM施工 盾构机内部管片运输照片盾构机内部管片运输照片 第九隧道掘进机TBM施工 视频欣赏： 第九隧道掘进机TBM施工 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