BM设备结构与技术介绍课件

全断面岩石掘进机TBM秦岭隧道TBMTBM步入出发洞CuttingfacesideMachinesideKeyBlockFloatingSealShaftCutterRingBearingCutterheadBulkheadCuttercasingBoltCutterRingCutterHubRetainerKomatsuHardRockTBMDiscCutter(BackLoadingType)TBM刀具TBM与盾构

隧道（洞）掘进机一般分为盾构和岩石掘进机两种，盾构主要应用于软土地层的开挖，岩石掘进机主要用于硬质地层的开挖，两种掘进机在破岩机理上不同。本文介绍的是适于硬岩开挖的全断面岩石掘进机（英文FullFaceTunnelBoringMachine，简称TBM）。TBM的工作原理主机前部是装有若干滚刀的刀盘，由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转，并由TBM推进系统给刀盘提供推进力，在推进力的作用下滚刀切入掌子面岩石，不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从岩体上剥落下来形成石碴，石碴则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲碴斗自动拾起，经刀盘内的溜碴槽输送到装在主机上的皮带机上，再运到后配套系统处经隧道出碴运输系统运出洞外。

破岩轨迹TBM菠类型TBM由主并机和违后配崭套系斩统组萝成，须一般扁又分科为敞说开式TBM和护抚盾式TBM两大类端型，护袭盾式TBM又有双醒护盾TB伸M和单夸护盾TB违M之分烘；敞嘴开式TBM目前主宜要有两巩种结构怀形式，泰即前后汗共有两鉴组“X”支撑的廉凯氏TB佩M（含有内硬凯机架In纽奉ne窗r喇Ke僵ll己y和外越凯机连架Ou秆te颠r提Ke欲ll祸y）膀，另一宅种为设单支药撑主粮梁式TBM钥。软弱级围岩组所占罢比例您较大舍的隧深道一慨般选阅用护沈盾式TBM蔽，而岩石贫稳定性肥好软弱首围岩较骡少的隧常道一般蛋选用敞速开式TB逝M，此外痰，还基要根光据工溉程设妈计及劝工程缠造价股进行受综合雷分析安确定颗。双护盾阻TBM双护仿盾TBM的主洞机在蔑护盾协的保等护下炒进行情掘进标作业苦，主咸机后诞部一阵般装罢有衬渐砌管棉片安肤装器仪，随铺着TBM的向笛前掘粉进，搭双护穴盾TB析M可同时篇进行管桃片安装烂作业，菊后配套该系统则唱完全在宪已经完筛成管片岛衬砌的浙隧道内存作业；角当无法慌实现径者向支撑且而需要拜辅助推舍进油缸行提供所直需推进井力时，品推力作最用于管俗片衬砌揭上，掘钉进作业闪与管片舒安装作址业此时环不能同朽时进行睡，相当冻于“单滩护盾模久式”的葱作业方有式，相母应掘进平效率较掏低。敞开式禾TBM敞开捷式TB捕M则只设份有较短银的刀盘竞护盾，柴在其主版机和后征配套上廉安装有投支护设绿备，随序着TB拳M的向携前掘干进，阳一般酸可以盒同时怜进行劳安装碑锚杆态、挂砍网和陡喷射蛾混凝慨土等末支护沸作业蛛。敞粮开式TBM刀盘推毫力和扭据矩通过励机架或辰主梁传两递到支盆撑系统棕，支撑万系统径井向作用芝于岩壁吗上承受肝推力和纸扭矩。系统构树成刀盘刀盘护哨盾刀盘胖支承饼和主壮轴承刀盘咳驱动主梁推进系灭统支撑系叹统液压饿系统电气系韵统主机壮辅助醉设备此外兄，TB羡M主机上蒸的辅助眼设备主削要有：主机如出渣倚皮带诞机、钢拱翼架安躺装器忧、洞刃底石宵渣清寒理皮屿带机彼、超前钻记机、锚报杆钻机尽、通风挣设施和味除尘系设统、通阴讯系统默、数据矛采集记浓录系统怪、激光统导向系绸统、安梨全控制盆系统、锋甲烷监卖测器、支护材料盛转运绿系统臭、紧懒急手斜动混上凝土肉喷射描系统贿等。TBM后配套盲系统后配套虎系统由找钢结构遭件主机朴连接桥不和若干漂平台车池组成，刚其上有踢供水、究供电、受通风、挡支护、而出渣等召作业所兵需设备普、设施企和作业彩空间。脆包括：墙液压动良力装置欲、电气泽开关装兆置、变寒压器、觉主断路胜开关、肃电缆卷庆筒、应瞧急发电象机、除齿尘器、我通风管占道、控暴制室、遍拌浆装虹置、材容料转运昂吊机、根皮带输报送机系锅统、集模装箱式钥修理间已、人员正休息室干及厕所纪、喷混蛋系统、腊锚杆系租统、供但水系统雁等。TBM施工主眨要关键山技术（1）TBM选型楼及系蝇统集犬成设味计TBM系统虎结构睬庞大棚复杂盖，各取种高怨技术悔系统走集成馆，是武价值巡寿数亿俗元的役大型损成套蓝工厂愚化作项业系贸统，杀属于悟典型犬的非竟标定冈制产欧品，牛其机宏型、宇系统樱设备席配置肤和主绒要技怀术参票数均别需要捆承包舌商与捕制造眨商根夫据具拖体的肆工程涨设计亚、地殿质条搭件和欧施工崭工艺集共同士研究灶确定烂。TBM及其禁后配夕套系栏统的题选型谜及集芽成设香计是疾否合枕理是睬工程叔能否仇顺利忽完成刘的首阴要问胆题。TBM施工夕主要努关键锻技术（2）TBM施工砍组织抓管理界技术TBM施工四时，长掘进傻、出婚碴、按支护萝、进丝式料运催输等锹工序厚平行妇连续水作业拜，系拿统性免强，榜要求朋各环父节紧胳密配齿合，应以TBM掘进作小业为中漆心，其得他配套程设施和弟系统要慰尽可能很满足TBM掘进的岛需要，修与钻爆怕法施工浆在组织转管理上早具有完担全不同栽的技术气特点，百这给TB膨M施工组抖织管理机技术提恢出了挑逼战。TB广M掘进搏平均汽机时卫利用消率是课衡量TBM施工组尿织管理挖技术水垦平的主什要指标冷，目前活国际水脆平在4娃0%左高右。TB劣M施工离主要泊关键商技术（3筹）TBM掘进钞参数帖匹配跳技术TB值M施工中妨隧道地沃质条件字不断变执化，而但不同岩盐石条件菌下选取忆的掘进胆参数对TBM施工凳的安绍全、注掘进筋速度追、掘草进效心益影唇响很碑大，捕只有爽根据梯不同屑的围当岩条勒件进罢行刀状盘转亩速、胆刀盘压推力颈、刀葱盘扭糊矩、挡推进插速度穴、撑朴靴压借力、撞推进虹行程暖等主泡要参玩数的呢合理司匹配灭，才托能使TBM能够安币全、快滩速和高巧效掘进污。TBM施工源主要观关键用技术（4）TB咳M在软弱熔围岩和挖不良地地质地段胶施工技医术软弱围专岩条件期下容易舍出现掌角子面不玩稳定、旁围岩坍侨塌、刀遭盘被卡印、支撑病系统撑头不住、做刀盘下进沉、掘促进方向倚难以控罚制等技域术问题表。另外若断层、格涌水、要岩爆等矮不良地惠质地段帜也对TB别M施工果带来扮很大拖技术勤难题渔。因付此，TB隶M在软弱展围岩下滋的掘进你技术和沉不良地裹质地段贱的施工货技术是TBM工程能总否安全坡贯通的息关键。TB阴M施工主恨要关键苗技术（5）TB抱M状态豪监测结与故尚障诊堂断和巷维护凉技术TBM是机蜻、电域、液仔、光失一体豆化的躺大型阁复杂谣隧道市施工忆作业遮系统吃，且纹作业德环境呆恶劣币，作畜业空教间狭杜窄。厘由于TBM和后笑配套丽系统想庞大凝复杂敏以及印实际膀地质土条件坟的复予杂性顾，在广国际TB毛M工程夜施工闲中发巾生重躬大事小故的剧情况壮多有桌报道责，造肚成了掠巨大法的经半济损么失和凳社会杏影响棚。如篮何建宵立先知进可戒靠的TBM监测诊刺断和维萝护技术异，保证TBM处于猛安全卖完好酒掘进伙状态能和提膝高机良时利欺用率测是需舅要解兔决的胞关键匪技术找问题付。TB佩M施工盖主要鹊关键谨技术（6）TB飘M刀具外技术TB监M刀具唉是其幸破岩腥的核中心技污术，充而且族硬岩TB阶M施工中夕刀具检擦查、更避换、维腿修等作谋业时间谜和刀具戏消耗费锋用占TB元M施工总就时间和发施工总奋费用的研很大比栏例。因吊此，硬伞岩TB浩M施工绍中的辫刀具承技术段是制益约掘浆进效摊率和父效益辩的首鱼要问粉题，钻也是唉制约播我国TB垄M国产晓化和队降低TB址M施工成袍本的关嫁键技术算问题。TB伸M施工中澡设立专层门的刀功具班组丸，建立对合理的TB亚M刀具卖使用表、检蝴查、达更换期和维依修的蛙技术庸规范箩是至顺关重傅要的赤。TB蹲M施工改主要谨关键汤技术（7）TB野M掘进方曾向测量俗控制技趋术TBM掘进过申程中需雕要不断投进行掘咸进方向早的测量邀和调整邀控制，完掘进方铃向的准美确控制扬关系到识隧道（喝洞）能结否贯通哭和达到饿贯通精溉度要求兵，而且策调向技概术的好旷坏对刀授具的消鞋耗和掘拥进速度技也有很妻大影响植，特别窄是软弱创围岩掘军进中容筹易出现脾刀盘下摆沉、撑扒靴打滑饮、机身填滚动等辛问题，纯需要合栏理的掘滑进和调赤向控制燃技术。TBM施工货主要钩关键屋技术（8肆）TB蜡M出渣和再物料运须输技术TBM施工盐隧道凡掘进亿速度庄快、截出渣甩量大曾、运戴输距慰离长艳，且莫要求案掘进妙、出训渣、炼支护累并行甘作业对。如善果出清渣和浮物料拘运输醋不能夸满足皇掘进椅要求漏将影蓄响TB薪M快速枣施工雁的优拣势，圣因此养长大毁隧道TBM施工出域渣和物迹料运输亩技术也厘是重要硬的关键亩保障技风术。目洪前，常总用的技夕术方案际为有轨汪运输技勉术和连茎续皮带怒机出渣俭技术。班特别是跌连续皮爆带机出铜渣技术常已成为界国外长路大隧道TBM施工的离重要技侦术选择坝，我国悉还没有爪成功应加用的先饱例。TBM施工主刚要关键饲技术（9）TB充M施工供场电技术TB梅M施工取用电唤量大续，用甘电设掠备多柔，高核压进笑洞供索电距益离长脆，供莫电系辱统复芝杂，霉安全反性要键求高地。因波此，TBM施工供粗电技术嘴也是需掌要重点阶考虑的污技术问恳题。TBM施工肌主要析关键哑技术（1族0）TBM施工通稠风技术TBM施工一姨般通风撞距离较耳长，特标别是近渐年来超优过10km的隧药道越段来越炮多，晋这对矩我国广隧道是施工煮通风碧也带嗓来很创大的新技术量难度构。TBM施工创主要舟关键码技术（11占）TB解M施工说作业队分析六方法TBM施工过登程中随港时有大村量相对僻应的不骆同围岩罚地质参叶数、TB嫂M掘进工冷作参数换、TBM掘进病性能堆参数郑，采宰集记启录和验分析隐处理霸这些随数据低对于载指导颈后期痒施工归具有滋重要键参考底价值害，对庄我国TB升M技术数押据积累合和施工撇企业自弊身技术哀和经验夺的积累唯都是非诊常重要渐的。图7掘进分析中周统计界面7号我变速严箱两众次油船样磨枕粒图柳谱沙粒鞭异衫常磨剪损前一次彻图谱大量沙除粒秧金属殿磨粒和牢聚合物后一次酬图谱TB狱M工程应过用实例国外已冒建成的棵著名工邪程实例离：（1草）英吉楼利海叶峡铁也路隧愿道，由输三条殖平行撑隧道拨组成齿，每什条约勉50km，海底掘悉进长度培约37km污，地层适岩石回为白暑垩纪挨泥灰透岩。拒该工名程英昌、法航两侧廊共使枝用了瞧11击台TB表M，在三年省内完成蚀了任务怨，19注94年父底开通脑运营。红其中一池台由Ro桂bb闲in店s公司台生产屡的直饲径8禾.3网6m的掘拘进机笛创造膏了当毁时月村进尺丝式17翅19牌.1m的世界对记录。国外剑已建搬成的中著名亩工程镜实例（2）棒瑞士费然尔艾那互铁路隧涨道全长才19km，使用Wir弱th公司强制造漠的直借径7叹.7m的敞善开式TBM赵，岩石条吉件为花凝岗岩，哪该工程桌199仆5年开棕始施工镇，19岭98年波完工，祖日进尺希为13.切6~2制2.9m。国外在艰建的著哭名工程秋实例：（1）饰南非莱洽索托南宫水北调缺工程总荐长约2计00km，有4技条引落水隧寒洞和唯2条配输水炕隧洞字、6尽座大朵坝、姓2座竖电站客等水跑工建乐筑，箭其中骑约8丢4km的施工凤隧洞。留该工程即自80却年代末慰动工，怎总工期跨计划3雹0多年赠。国外宝在建根的著煎名工内程实榜例（2）上瑞士哥热特哈得窃（Got杜tha胡rd）铁路隧民道工程境，全长烈57km阴，开挖直专径9m，最大缎埋深巾25意00m，计划遍采用序8台TB现M进行施关工。国外在齿建的著宏名工程墨实例（3）谊法国里旬昂至意佣大利都斩灵铁路兰隧道，尼全长5口4km，最大埋爆深超过挪200驶0m,采用TBM进行施荒工。国内建较成的TBM重要工费程（1）19房诚85锯年中喂国在廊广西辞隆林捐天生情桥水于电站筑的引顽水隧劲洞修川建中敏，从肿美国真引进循了Ro禽bb叛in邀s公司企直径手为1断0.够8m掘进机秋，开挖位引水隧颠洞总长胀度约1露0km，掘进机碰遇到的灶岩石地总层系石继灰岩，仰抗压强孟度15四0MPa弱，施工拘时最生高月谋进尺界15芦0m。这是中罗国第一料条采用遇大断面柄岩石掘期进机施酱工的隧丑道。国内旅建成别的TBM重要工尿程（2）冒199壁1年甘沸肃省引处大入秦白大型跨益流域灌蚀溉工程芝中，3财0A隧道继全长仓11维.6惧49km，是一嚼条无丝式压输侮水隧剑道，旺由意熔大利CM纪C公司采车用双护放盾TBM进行施营工，掘腔进机直缩慧径5.易53m，采用预独制管片暮衬砌。胃该机由霉美国Ro篮bb垫in迎s制造找生产尾的1似88带－2岩27椅型TBM咸，遇到的浓地层岩汤性单轴距抗压强齐度26~闸133神.7MP热a。该隧洞誓历经1色3个月占于19浩92年法1月掘配进贯通俊，最高裳日进尺市65.图5m，最高侍月进污尺1址30亡0m。国内建迈成的TBM重要工客程（3召）山肢西省邀万家豪寨引筑黄工怕程隧或洞总躬长1忘61活.1km，其中共采用因6台直捷径4.秒88m和5炉.9云6m双护阔盾TB痰M对8全条隧崇洞进凑行施闪工，TB市M施工隧迹洞总长级121霉.8km，采用辟六边潮形预缸制管价片衬虚砌。喝该工谦程地景层主侵要岩愈性为六灰岩白，由暖意大动利英踏波基屡洛公叉司和CMC公司及蝇中国水吗利水电浆四局组掘成的万躁龙联营曲体承包忌，19顺93年剥开始掘身进至今虑，创造虽最高月蚊进尺1乐821写.5m的掘进与记录。国内建耳成的TBM重要工旦程（4尘）西折康铁温路秦率岭隧圈道工殖程由弱铁道季部从Wir厉th公司引曾进两台挣直径8视.8m敞开式TB目M自主施呼工，该舌隧道全蓝长18纸.46km，岩石为逆坚硬的窄混合片纱麻岩和刃混合花迫岗岩，监抗压强亦度10自5~32屡5MP迫a，属于国页际上TB厅M工程中仓十分罕赚见的极叠硬岩石林条件，葛在此条遥件下仍惊然创造紧了最高留月进尺惯531m和50么9m的记录雨。该工屯程TB收M自1宽99痰7年仗下半疑年开瞧始运强至施盖工现荐场组捷装，曲19练99饲年掘铃进贯艺通。国内建耽成的TB竿M重要工部程（5争）秦复岭隧届道完脖工后故，这皆两台TBM又分别我转移至叶西安南传京铁路臭磨沟岭傍隧道和稀桃花铺出隧道施核工，成置功地使廉敞开式TBM在这两翼个长距芒离软弱不围岩的搞隧道工盯程中掘厕进贯通捏，并分普别创造烤了57指3m和55冻1.8m的新怒的掘蚕进记蜓录。疾可以璃说，化通过疫秦岭据隧道爹、磨缝沟岭谈隧道贡和桃呢花铺浊隧道碧成功组的TBM自主施框工，真垂正建立傅起了我宫国自己蓬独立的TB惑M施工队焰伍和专旺家队伍量，并创颠造性地颂积累起低我国独准立掌握零的TBM施工技别术体系山。TBM是先进皮的隧道膝施工技低术随着割我国勺大规脂模的却基础鸡建设黎，铁圾路、梯公路雄、水妥电工麻程、拘南水闪北调渴、西胃气东敌输、拥城市疫地铁版、市钩政供突水供迷电和浮排污视等重推大工克程越宫来越短多，戒需要苦修建异大量播的长陡、大弦隧道滚。预渴计我部国未束来二祥十年律平均臂每年邻有600km共1可200颜0km隧道（神洞）需梅要开挖燃。由于稳工程规庄模大、奋地质条价件复杂浓，工程变施工速住度、环椒保、质傍量和效段益要求公高，传节统钻爆选法施工齐技术已毅经难以托适应这墓一艰巨欣挑战。TB缓M在贯中国因此，矩全断面乱岩石掘演进机(TB爽M)技术必漏将在我辉国得到剑长足发迎展，推准动我国烦大型施雅工机械肢制造业棍和施工划企业的望科技进贡步。掌辰握这一巷技术将谎使企业爹增强巨茧大的市敢场竞争目力。可以欧说，暮中国拜将成喝为世喷界TBM施工捞工程口和TBM制造趴业的胀主战丛场。意大裕利隧斜道协轰会主辉席S嫩.P脾el盟iz环za事实上剧，仅从陶合格的TB呜M制造阵厂家宴订购博一台秃特定夸类型队的TB迎M是远远净不够的呢；相反，轮所有相售关各方丧之间的浇持续合耕作以及TBM的用户好（承包艘商）对朋设计、偏施工所初有细节摊的控制搂是极为迈重要的毙。因为熄至今尾尚没野有任仁何类舒型TB辰M设计渣与施胳工的董“认泛可标映准”溪，且TBM的设眯计、竟制造碰是一哀个持鼠续的浮技术但创新疗过程米。每项工若程都有筹自身的尽特点，烤每家承舅包商都悦有自身膀的传统咽和意见叔等，所哥以制造己的每台TBM都与幅其他陶的TBM不同投。美国地还下建筑达协会主茂席Re置il拨ly拍J摧oh朝n中国今吹后20包年乃至涂50年撑的规划柄，面临督极其复化杂的风依险挑战渠和现实演条件限充制，不胖依赖具鞭有现代巨最高掘编进技术励成就的TB所M，是不巾可想水象的饼。最重要船的是获册取经验风，而不练是设备竿，仅通悔过购买造先进的TB黄M是达不单到预期嘉效果的手。可根醒据地质由条件选劝用合适TBM负，并培养巡寿出不同继地质条尺件下运希用TBM的有经雪验的施概工队伍阿。过去寒，中越国引炎进TB腔M技术叶主要枪是通激过承触包商推来操刷作的辫，缺薯乏战易略决浇策和爸协作增，且崖价格喉昂贵触。从恋长远炕看，洪最好剧是建度立自旋己的TB肢M工业起体系办。美国江地下叉建筑酬协会除主席Rei闷lly排Jo纺hn鉴于TBM技术酒本身颜的复痒杂特钓性，想欲实垦现TB材M技术极大规勿模的帝成功凯转化黎，不食仅要眼注意抹其本足身，五而且旦要注烧意管尸理、凝承包仔、设冰计及荡培训稳等多拾方面瓜的重震要因渴素。技术