模块五 机械开挖法隧道施工技术-单元2-掘进机法施工讲解

《隧道与地下工程施工》模块五

机械开挖法隧道施工技术

单元2掘进机(TBM)隧道施工

《隧道工程施工》

掘进机的工作特点1掘进机施工支护衬砌2本讲主要内容掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

1隧道掘进机破岩机理

通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。滚刀掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

2.

隧道掘进机破岩效率影响因素贯入度，坚硬和完整岩体，一般2.5-3.5mm/转，中等坚硬和裂隙较多岩石中，一般5-9mm/转。刀间距，刀间距太大，滚刀产生压力达不到与相邻滚刀的影响范围相接，则开挖不出片状石渣，从而使开挖效率降低。反之，如果刀间距太小，则会使石渣块太小，从而浪费设备的功率。

应该强调指出，掘进机施工不仅要注意岩石抗压强度，还应注意岩石磨蚀性和岩体裂隙程度，当岩体节理裂隙面间距越大时，切割也就会越困难。掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

3.

隧道掘进机施工主要流程

TBM施工主要流程：

施工准备

全断面开挖与出渣

外层管片衬砌或初期支护

掘进机前推

管片外注浆或二次衬砌

掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

3.

隧道掘进机施工主要流程

开敞式掘进机循环作业流程：开敞式TBM的掘进循环由掘进作业和换步作业交替组成。

在掘进作业时，掘进机刀盘进行沿隧道轴线的直线运动和绕轴线的单方向回转运动复合而成的螺旋运动，被破碎的岩石由刀盘的铲斗落入皮带输送机向机后输出。换步作业是利用支撑系统，掘进机掘进时，撑靴进行动作来撑紧洞壁，推进油缸推动刀盘掘进破岩，被破碎的岩石由刀盘的铲斗落入出渣系统后输至洞外。掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

3.

隧道掘进机施工主要流程

开敞式TBM掘进循环步骤：(1)掘进作业水平支撑撑紧洞壁→收起后支撑→回转刀盘→伸出推进缸将掘进机机头、主梁、后支撑向前推进一个行程。(2)换步作业

刀盘停止回转→伸出后支撑，撑紧洞壁→收缩水平(或x型)支撑使靴板离开洞壁→收缩推进缸，将水平支撑向前移一行程。(3)再掘进作业再伸出水平支撑撑紧洞壁→收起后支撑→回转刀盘伸出→推进缸掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

4.

调向、纠偏和转弯

(1)调向、纠偏通过激光导向系统。操作人员发现掘进机的开挖洞线与设计洞线发生偏离时就必须随时进行调向，使掘进机开挖洞线与设计洞线方向一致。

(2)转弯隧道工程因设计的需要有时要开挖曲线隧道。掘进机的作业是以折线代替曲线来实现的。掘进机(TBM)隧道施工01一、掘进机的工作特点

5.

隧道掘进机施工出渣一般采用皮带运输机出渣

皮带运输机出渣掘进机(TBM)隧道施工01二、衬砌结构施工

用掘进机法施工的隧道，其衬砌一般仍是由初期支护和二次衬砌组成。(1)初期支护：喷射混凝土(2)二次衬砌：喷射混凝土或模筑混凝土或管片衬砌

不同形式的掘进机，要求采用不同的支护形式。一般在充分进行地质勘探后满足隧道设计时，就应确定基本支护形式。

•例如引水隧道，为保证输水的可靠性，要求支护对围岩有密封性，所以大都采用护盾式掘进机进行管片衬砌的结构形式；

•

对于一般公路、铁路隧道，除进行临时支护外，视地质情况采用二次喷射混凝土或二次模筑混凝土作为永久衬砌。掘进机(TBM)隧道施工01二、衬砌结构施工

管片式衬砌

使用护盾掘进机时，一般采用圆形全周管片式衬砌，每一环衬砌由为5～7块管片在洞内拼装而成。

管片式衬砌掘进机(TBM)隧道施工01二、衬砌结构施工

管片式衬砌

优点：

适合软弱围岩，特别是当围岩允许承载力低，撑靴不能支撑岩面时，可利用尾部推力千斤顶，顶推已安装的管片获得推进反力；

当撑靴可以支撑岩面时，双护盾掘进机可使掘进和换步同时进行，提高了循环速度；

利用工厂化预制生产和管片安装机安装管片，具有施工速度快、支护效果好、安全性强等优势。

管片式衬砌掘进机(TBM)隧道施工01二、衬砌结构施工

管片式衬砌

缺点：

（1）造价相对较高；

（2）防水性相对较差；块与块之间必须安装止水条，并需在管片外圆和洞壁间隙中压入砂石和注浆。

（3）预制管片，需要就近建设混凝土预制品工厂，要考虑占用场地条件，并应兼顾运输需求。

掘进机(TBM)隧道施工01二、衬砌结构施工

复合式衬砌（二次