全断面岩石掘进机BM讲解

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TB纯M类型TB哈M由主机瞒和后配介套系统功组成，纷一般又嘱分为敞开开式TB厕M和护镇盾式TB珍M两大腰类型诞，护匀盾式TB确M又有棚双护葬盾TBM和单摄护盾TBM之分；迅敞开式TB竟M目前智主要灭有两钥种结掌构形招式，酒即前直后共的有两旗组“X”支撑的斗凯氏TBM越（含有缎内凯李机架Inn捉er传Kel煮ly和外拥凯机悼架Out酷er惭Kel梢ly）识，另一削种为摔单支说撑主掘梁式TB饥M。软弱索围岩量所占艇比例威较大贵的隧聚道一战般选值用护镜盾式TBM冬，而岩轮石稳馋定性幕好软悟弱围趁岩较陪少的斥隧道生一般拒选用壁敞开强式TBM斜，此外肯，还稿要根希据工茂程设奸计及圆工程叼造价非进行痛综合备分析层确定拢。双护盾TB苗M双护盾TBM的主并机在否护盾笼的保腊护下默进行敏掘进搂作业穿，主第机后的部一直般装猾有衬甘砌管混片安加装器躬，随弓着TB肿M的向帜前掘钢进，锣双护马盾TBM可同饶时进以行管喇片安办装作监业，达后配柱套系斯统则组完全窜在已坡经完初成管识片衬烧砌的售隧道接内作办业；震当无烤法实奴现径刃向支钢撑而雹需要跨辅助援推进续油缸绕提供拨所需铃推进伐力时永，推涝力作缠用于那管片悄衬砌处上，略掘进陈作业躲与管淘片安给装作笋业此缩慧时不骄能同猾时进慢行，们相当越于“母单护熊盾模复式”拘的作致业方层式，忧相应厅掘进字效率愿较低沃。敞开及式TB状M敞开车式TBM则只设询有较短葬的刀盘联护盾，露在其主吵机和后躺配套上拿安装有豪支护设债备，随府着TB考M的向前俩掘进，腿一般可致以同时漂进行安酸装锚杆锻、挂网辛和喷射郊混凝土医等支护兄作业。浇敞开式TBM刀盘推敞力和扭唉矩通过掩机架或索主梁传旨递到支彻撑系统筹，支撑祸系统径夹向作用蓄于岩壁通上承受句推力和绣扭矩。系统构卖成刀盘刀盘流护盾刀盘旗支承稿和主拒轴承刀盘驱黑动主梁推进系振统支撑系倾统液压系太统电气宇系统主机辅耀助设备此外，TBM主机上炭的辅助酸设备主些要有：主机出膀渣皮带授机、钢拱侧架安护装器滩、洞括底石咏渣清负理皮霸带机躬、超前劝钻机迅、锚模杆钻耻机、躁通风丝式设施辞和除印尘系绵统、出通讯危系统拣、数货据采蠢集记伴录系卫统、嫁激光这导向牵系统那、安港全控激制系宾统、秘甲烷写监测卫器、支护材料喷转运嚷系统拐、紧碧急手肿动混愈凝土培喷射两系统巨等。TBM后配灿套系尸统后配悄套系谣统由破钢结蔬构件雨主机怒连接债桥和胜若干故平台粘车组垄成，涝其上洗有供随水、级供电捐、通闸风、悄支护码、出寸渣等童作业要所需舍设备师、设版施和申作业墓空间控。包校括：屡液压厚动力谨装置冶、电置气开警关装巨置、此变压卖器、皇主断般路开断关、师电缆粪卷筒迎、应做急发专电机败、除竟尘器遣、通把风管螺道、侧控制玻室、议拌浆陶装置奸、材牵料转茧运吊耽机、低皮带梢输送魄机系裳统、钱集装库箱式城修理佳间、消人员琴休息多室及驼厕所巴、喷优混系符统、低锚杆掘系统脆、供让水系刷统等非。TBM施工主规要关键坑技术（1吸）TBM选型及乔系统集瘦成设计TBM系统结骡构庞大公复杂，牢各种高跌技术系饮统集成亿，是价鸦值数亿差元的大率型成套单工厂化蜜作业系疫统，属授于典型挤的非标附定制产隆品，其古机型、复系统设由备配置早和主要肝技术参稀数均需渗要承包润商与制袭造商根微据具体规的工程柔设计、录地质条律件和施表工工艺汽共同研亏究确定艇。TBM及其亡后配次套系拣统的古选型数及集努成设俘计是鸡否合彩理是挠工程搏能否嗓顺利驻完成轧的首每要问饮题。TB娃M施工闪主要语关键砌技术（2收）TB落M施工他组织湖管理秩技术TBM施工时凳，掘进阀、出碴考、支护贤、进料印运输等侍工序平概行连续绵作业，剖系统性额强，要吼求各环塞节紧密警配合，想以TBM掘进作峰业为中桌心，其碎他配套绸设施和西系统要航尽可能科满足TBM掘进狭的需鸦要，佣与钻晋爆法论施工蚁在组蒸织管莲理上宾具有伸完全疗不同估的技详术特哀点，启这给TBM施工虾组织痛管理拜技术酬提出汗了挑早战。TB弓M掘进平唉均机时确利用率瞒是衡量TBM施工馆组织闪管理我技术牵水平密的主来要指衡标，混目前博国际疏水平吵在4齿0%鸭左右汤。TB找M施工主采要关键饺技术（3涨）TB忆M掘进滴参数怀匹配韵技术TB纲M施工扯中隧敏道地疲质条绪件不袜断变呼化，知而不幼同岩各石条煤件下瓜选取讽的掘肾进参玩数对TB倡M施工的絮安全、赛掘进速贴度、掘方进效益界影响很嫩大，只猾有根据遣不同的忘围岩条违件进行补刀盘转烘速、刀煮盘推力犬、刀盘钟扭矩、岩推进速夫度、撑牛靴压力革、推进穿行程等俩主要参悦数的合勺理匹配么，才能衬使TB字M能够凉安全驼、快龙速和怒高效鞋掘进祝。TB阀M施工主墨要关键腿技术（4）TBM在软弱六围岩和找不良地水质地段竿施工技扛术软弱灿围岩港条件盛下容选易出庆现掌劝子面喉不稳蔽定、杆围岩序坍塌巡寿、刀溜盘被巷卡、轨支撑艳系统瞒撑不灵住、电刀盘略下沉却、掘财进方辨向难领以控伴制等多技术凡问题溪。另借外断油层、毙涌水脖、岩由爆等商不良崇地质津地段段也对TB居M施工香带来屡很大情技术赏难题偏。因极此，TB窝M在软弱贝围岩下骆的掘进慢技术和授不良地辱质地段雕的施工盗技术是TBM工程谅能否贺安全袖贯通哥的关食键。TB张M施工引主要秀关键带技术（5）TB捐M状态监图测与故绩障诊断邀和维护焦技术TB要M是机、策电、液随、光一罢体化的贺大型复捡杂隧道保施工作成业系统也，且作忽业环境夜恶劣，趟作业空肥间狭窄删。由于TB陪M和后巴配套上系统捐庞大笨复杂层以及廉实际舟地质详条件耀的复裕杂性色，在宁国际TB婆M工程施捐工中发爱生重大瞧事故的充情况多临有报道轰，造成扮了巨大忽的经济验损失和援社会影巨响。如抖何建立他先进可颜靠的TB哗M监测诊曲断和维睛护技术唉，保证TB狠M处于言安全换完好阁掘进遵状态扭和提香高机抗时利裳用率友是需牺要解笛决的膏关键豪技术奶问题恒。TB奴M施工主希要关键皂技术（6告）TB待M刀具捐技术TB朱M刀具夏是其地破岩底的核细心技遵术，弃而且铁硬岩TBM施工中页刀具检出查、更产换、维凝修等作蒜业时间舍和刀具暮消耗费心用占TBM施工总态时间和锄施工总盼费用的欧很大比或例。因宪此，硬索岩TBM施工中醋的刀具朗技术是馒制约掘模进效率粗和效益躺的首要泄问题，膜也是制阶约我国TB茅M国产蔽化和砌降低TBM施工梁成本龄的关帐键技芝术问晕题。TBM施工中恶设立专埋门的刀瞧具班组窜，建立双合理的TB超M刀具姑使用剧、检友查、眠更换屡和维丸修的变技术松规范蝴是至滴关重笑要的意。TBM施工主著要关键逐技术（7芹）TB洲M掘进搂方向盏测量丸控制屯技术TBM掘进过样程中需序要不断里进行掘纯进方向浩的测量锻和调整耗控制，轿掘进方梨向的准员确控制胆关系到耳隧道（药洞）能余否贯通横和达到征贯通精责度要求银，而且敞调向技缓术的好那坏对刀蜂具的消景耗和掘馒进速度池也有很庭大影响忍，特别刮是软弱变围岩掘你进中容姻易出现洒刀盘下鸽沉、撑翅靴打滑糕、机身猛滚动等厨问题，你需要合翠理的掘桑进和调程向控制雷技术。TBM施工验主要样关键症技术（8内）TB额M出渣冈和物路料运糖输技阵术TBM施工隧飘道掘进抵速度快胃、出渣认量大、课运输距笋离长，叛且要求奋掘进、牢出渣、神支护并掉行作业个。如果赛出渣和租物料运蒸输不能奏满足掘赏进要求积将影响TB齿M快速煮施工东的优扰势，兆因此幸长大芒隧道TB呆M施工出债渣和物君料运输盾技术也栋是重要愈的关键改保障技既术。目沿前，常易用的技击术方案悬为有轨其运输技渠术和连尼续皮带发机出渣慈技术。荒特别是肆连续皮诊带机出样渣技术克已成为化国外长霉大隧道TB渴M施工分的重医要技缠术选露择，点我国汇还没峰有成成功应糊用的凭先例绑。TB默M施工隙主要段关键鹿技术（9）TB莫M施工供档电技术TBM施工哑用电柿量大燥，用让电设劝备多窗，高霉压进吊洞供准电距搂离长趴，供万电系杨统复壤杂，谋安全脱性要嫁求高蚊。因已此，TB增M施工呀供电呀技术倘也是廊需要细重点衡考虑卫的技炎术问废题。TBM施工主猪要关键湖技术（1欧0）TBM施工通奔风技术TB菌M施工一仿般通风乏距离较需长，特设别是近嫂年来超夸过10km的隧道压越来越追多，这宽对我国醒隧道施胳工通风琴也带来在很大的件技术难况度。TB贱M施工主慕要关键询技术（11僵）TB午M施工料作业把分析睛方法TBM施工过谢程中随跳时有大亿量相对兆应的不笼同围岩报地质参良数、TBM掘进工届作参数尿、TBM掘进接性能品参数权，采际集记喉录和撑分析耽处理所这些踏数据慨对于柳指导眉后期眨施工春具有咬重要唤参考察价值稠，对耳我国TB过M技术干数据花积累羞和施饶工企嘱业自肠身技报术和秘经验韵的积纲累都浑是非订常重炼要的徐。图7掘进分析中周统计界面7号变狱速箱两团次油样疏磨粒图妥谱沙粒推异常磨摩损前一矮次图领谱大量付沙粒吓金喇属磨旦粒和讯聚合搞物后一次呈图谱TB俭M工程应直用实例国外已红建成的截著名工屋程实例格：（1）英吉利液海峡铁扒路隧道，由桂三条哭平行境隧道握组成其，每粒条约展50km枪，海底掘幅进长度碑约37km，地层蒙岩石什为白取垩纪薯泥灰欧岩。牺该工劲程英罩、法往两侧蹦共使练用了这11也台TB文M，在三年苹内完成摔了任务贷，19裳94年拜底开通桌运营。挥其中一焰台由Ro默bb稳in堵s公司汤生产凳的直辟径8析.3友6m的掘竿进机欠创造差了当昆时月穗进尺答17惠19远.1m的世界歼记录。国外险已建转成的扯著名克工程必实例（2）稼瑞士费夫尔艾那捎铁路隧尿道全长挨19km骨，使用Wi辫rt末h公司糕制造月的直浆径7除.7m的敞泪开式TB寇M，岩石条抗件为花亭岗岩，须该工程臣199箩5年开兵始施工含，19景98年武完工，陵日进尺航为13秧.6首~2号2.姜9m。国外庄在建法的著吵名工订程实次例：（1）史南非莱阶索托南识水北调直工程总男长约2聪00km，有4矛条引厨水隧逢洞和骨2条源输水赛隧洞序、6袍座大然坝、生2座铅电站态等水似工建塘筑，键其中狸约8泳4km的施示工隧匀洞。残该工百程自暮80斑年代崭末动刷工，寇总工崭期计杂划3五0多挂年。国外在乎建的著神名工程低实例（2喇）瑞简士哥授特哈嗽得（Go馆tt荒ha绿rd）铁路隧偷道工程妖，全长析57km，开挖淹直径代9m，最大埋唯深25型00m，计划布采用核8台TB勿M进行铲施工申。国外在药建的著哈名工程挪实例（3）邮法国里销昂至意司大利都巩灵铁路揪隧道，估全长5暑4km，最大缸埋深虾超过修20核00m,采用TBM进行施恶工。国内搜建成碍的TB眼M重要诵工程（1）198巷5年中闻国在广结西隆林甲天生桥移水电站兴的引水旬隧洞修痕建中，岭从美国绵引进了Rob坏bin甚s公司直漂径为1骄0.8m掘进液机，岂开挖沾引水效隧洞枝总长守度约怕10km，掘进机浆遇到的鸽岩石地那层系石导灰岩，艰抗压强砖度15假0MP功a，施工江时最垃高月压进尺万15缺0m。这是中终国第一菊条采用隐大断面货岩石掘轮进机施汉工的隧市道。国内建如成的TBM重要种工程（2坐）1睁99荐1年衬甘肃腊省引腔大入厌秦大嫁型跨浪流域探灌溉计工程绘中，确30A隧道披全长拆11痒.6晓49km，是一隙条无痰压输亚水隧平道，畏由意快大利CMC公司采蔬用双护草盾TB基M进行施屡工，掘垫进机直诱径5.鸣53m，采用预翠制管片通衬砌。达该机由津美国Ro打bb术in渐s制造生袭产的1缓88－钥227比型TB纳M，遇到的锅地层岩集性单轴仿抗压强枣度26~揭133滋.7MP鲜a。该隧勇洞历锡经1据3个吊月于漂19答92脾年1联月掘烦进贯搏通，丑最高惑日进杨尺6转5.盼5m，最高程月进奥尺1序30强0m。国内扇建成页的TBM重要工榨程（3）托山西省增万家寨慌引黄工境程隧洞利总长1瓣61.旬1km，其中共采用可6台直题径4.绒88m和5.抄96m双护盾TB兄M对8条神隧洞进糟行施工稿，TBM施工接隧洞该总长施12说1.席8km，采用掏六边消形预批制管淘片衬摸砌。横该工肢程地竖层主阔要岩愁性为川灰岩嚷，由屯意大录利英肺波基资洛公除司和CMC公司及冶中国水疤利水电抽四局组凡成的万测龙联营牺体承包速，19闻93年扯开始掘仁进至今娘，创造坊最高月率进尺1逝821猴.5m的掘栏进记纯录。国内菊建成择的TBM重要引工程（4装）西药康铁迟路秦悦岭隧廊道工境程由茅铁道镰部从Wir阀th公司引抵进两台芝直径8喷.8m敞开谱式TBM自主肤施工危，该火隧道粮全长旺18担.4剥6km，岩石稀为坚锯硬的咳混合织片麻暗岩和舍混合白花岗敏岩，壁抗压验强度我10利5~325MP骡a，属于洲国际就上TB貌M工程僻中十派分罕接见的伐极硬规岩石绞条件急，在权此条芝件下立仍然区创造桨了最梯高月沃进尺汇53心1m和5辰09m的记蚂录。宇该工萌程TB遍M自1秀99刮7年霉下半盘年开恨始运堂至施窑工现宜场组河装，词19字99跃年掘遍进贯哈通。国内谎建成烦的TB狡M重要工家程（5）旷秦岭隧消道完工冒后，这按两台TBM又分锦别转励移至初西安狡南京和铁路都磨沟她岭隧剥道和陆桃花最铺隧苍道施鞭工，弓成功真地使挺敞开晕式TBM在这范两个姻长距旋离软症弱围寺岩的章隧道威工程毒中掘狼进贯搬通，码并分鸡别创沫造了育57闸3m和55港1.8m的新祥的掘卧进记织录。林可以贪说，千通过鲜秦岭饮隧道支、磨搂沟岭歇隧道饶和桃罚花铺院隧道拜成功概的TB集M自主施馒工，真延正建立灶起了我晌国自己拜独立的TBM施工拴队伍雷和专洁家队以伍，细并创及造性弹地积参累起孝我国转独立凝掌握棵的TB歌M施工技翁术体系报。TB富M是先进山的隧道鸣施工技伐术随着我廉国大规铺模的基绩础建设日，铁路护、公路左、水电正工程、枕南水北仰调、西仗气东输稻、城市旨地铁、潮市政供尺水供电交和排污刘等重大隶工程越支来越多役，需要计修建大岔量的长正、大隧街道。预理计我国掩未来二庆十年平偏均每年史有600km共1200古0km隧道（中洞）需轨要开挖请。由于托工程规浆模大、盾地质条膜件复杂嘱，工程预施工速杠度、环璃保、质猫量和效秘益要求壁高，传先统钻爆小法施工掏技术已钞经难以惜适应这吗一艰巨栋挑战。TBM在中征国因此碰，全虎断面戏岩石此掘进粪机(TB筒M)技术必辫将在我爆国得到脏长足发慎展，推漠动我国热大型施搭工机械璃制造业那和施工共企业的单科技进筝步。掌忌握这一螺技术将蚂使企业创增强巨络大的市柄场竞争砖力。可以话说，牲中国诱将成土为世仗界TB哨M施工像工程踪蝶和TB狐M制造业障的主战讽场。意大利简隧道协霉会主席S.Pel分izz痛a事实上坐，仅从系合格的TB锦M制造厂豆家订购筑一台特外定类型扩的TB讲M是远远筋不够的约；相反，会所有相外关各方贸之间的冻持续合拢作以及TB粮M的用户并（承包呀商）对泄设计、何施工所屯有细节重的控制宜是极为蓬重要的识。因为至餐今尚没孤有任何题类型TB摘M设计与菠施工的刻“认可弊标准”默，且TB败M的设狸计、将制造创是一食个持杯续的遣技术怖创新氏过程怎。每项工敬程都有货自身的盆特点，滑每家承霞包商都词有自身夜的传统垮和意见报等，所弦以制造楼的每台TBM都与其霞他的TB惕M不同荷。美国地建下建筑倘协会主命席Rei惰lly灿Jo筐hn中国今旧后20优年乃至找50年尝的规划燥，面临康极其复渴杂的风辨险挑战泊和现实弦条件限从制，不滩依赖具扣有现代想最高掘鸟进技术裳成就的TBM扒，是不哭可想稀象的经。最重退要的共是获氧取经责验，职而不律是设基备，振仅通炮过购辣买先柿进的TBM是达毕不到鹿预期闸效果泡的。享可根糠据地符质条众件选境用合呆适TBM秘，并培养举出不同赔地质条刘件下运今用TB早M的有经搅验的施干工队伍合。过去颜，中世国引太进TB型M技术爪主要量是通恨过承座包商鸣来操纸作的使，缺庆乏战需略决捧策和总协作碑，且岭价格钩昂贵堤。从榨长远私看，逼最好堪是建匀立自列己的TB艰M工业弄体系尺。美国地溉下建筑辣协会主村席Re真il衔ly嚷J肥oh谋n鉴于TB重M技术研本身款的复渗杂特膊性，溜欲实衰现TB抖M技术蛛大规杨模的训成功触转化拐，不化仅要从注意帖其本肢身，宫而且摊要注猪意管片理、呆承包喉、设挠计及对培训淋等多坚方面锯的重命要因笨素。技术旷转化粪是一另个包堡括智廊力和慌经验招的问冰题，尺而不盟仅仅亏是技