TBM 介绍.docx

隧道掘进机（TBM）施工主讲内容：①施工流程②施工技术要求③施工要点目录第一节隧道掘进机法基本概念1一、TBM发展历史简介1二、国外主要制造商1三、TBM分类1四、TBM破岩方式与原理3五、单护盾TBM与盾构的区别5六、TBM选用5七、国内外应用概况5第二节掘进机法施工流程6一TBM施工主要流程6二.Robbins开敞式TBM循环作业流程6三.TBM基本构造7第三节掘进机法施工技术要求8一.基本原则8二.工程地质条件9三.机械条件10第四节掘进机法施工要点10一.TBM施工管理措施10二.衬砌施工技术要点11三.不良地质地段施工11四. 综合施工方法12五.施工方法选择13第一节隧道掘进机法基本概念一、TBM发展历史简介.隧道掘进机(Tunnel Boring Machine)是一种用机械破碎岩石、出碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。1818年英国布鲁诺(Brunei)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾构雏形与施工方法。1846年意大利人Maus发明隧道掘赴机循构)。1851年美国人查理士·威尔逊研制出下日M试用于花岗岩掘进未获成功。1881年波敌特开发出压缩空气式TBM,成功用于英吉利海峡隧道直径2.1 m的勘探导坑。美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩T日M,1956年又成功研制中硬岩TBM.二、国外主要制造商德国威尔特(Wirth)公司令德国德马克(Dcmag)公司美国罗宾斯(Robbins)公司令美国贾瓦(Jarva)公司德国海瑞克(Herrenknecht)公司加拿大拉瓦特(Lovat)公司今日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)三、TBM分类开敞式TBM:配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。常用于硬岩，采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。双护盾T日M:适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。单护盾T日M;常用于劣质地层。单护盾T日M推进时利用管片作支撑，其原理封以于盾构。与双护盾TBM相比，掘进与安装管片不能同时进行。微型TBM: 00.25-3.00m中型TBM: 03.0-8.0m巨型TBM:大于08.0mSingle Shield TBM①护盾；②液压推进油缸；③管片；④刀盘；⑤装渣斗；⑥皮带输送机Double Shield TBM①可伸缩护盾；②刀盘；③活动支撑鞋；④辅助推进油缸书；⑤管片Gripper TBM①支撑鞋；②钢支架举升器；③锚杆安装机构；④钢筋网举升器四、TBM破岩方式与原理TBM破岩方式主要有:挤压式与切削式1.挤压式主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。滚刀类型:圆盘型、楔齿形价球齿型2.切削式主要利用岩石抗弯、抗剪强度低《仅为抗压强度的5-10%)的特点，靠铣削(即剪切)与弯断破碎岩体。在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不是由刀具直接切割下来的，而是由后进刀具剪切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是先决条件。3.圆盘型滚刀破岩原理回盘型滚刀(图a)工作压力50-200kn，岩体表面在刀尖强集中力作用下破碎而被切入，并形成切入坑（见图b).随着滚刀滚动，在岩面上形成一条条的破碎沟，破碎沟之间岩石B受滚刀侧刃挤压力的作用而剪切破碎。当切入深度h较大时，剪裂面为O1O2(图c)。4. 楔齿型与球齿型滚刀破岩原理最初由楔齿尖端在滚刀转动情况下产生切向张力破坏岩石的表面，切入深度为λ。然后由齿尖的楔入继续引起剪切破坏，楔入深度为h。由于各齿环的齿节是不同的，因此加大了楔齿的破岩效果。球齿型滚到的破岩原理与楔齿型滚到相同，适用于硬岩掘进。5.削刀破岩原理削刀在挤压力PV和切割力PH作用下，首先在到尖处形成切碎区2，随着刀具的回转运动形成剪力破碎区3.削刀继续回转即在岩壁上留下环状切削槽，两槽之间的岩石在削刀侧向挤压力R的作用下而剪切破坏。五、单护盾TBM与盾构的区别 前者采用皮带机出碴而盾构则采用螺旋输送机线泥浆泵通过管道出碴;前者不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土压力鱿泥水压力平衡开挖面水土压力。六、TBM选用 ①整条隧道地质情况均差时采用单护眉TB M ②良好地质条件中则采用开敞式TBM: ③双护盾T日M常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适用于中厚埋深、中高强度、地质稳定性基本良好的隧道，对各种不良地质与岩石强度变化有较好适应性。七、国内外应用概况 TBM施工法始于二十世纪三十年代，限于机械技术水平，其应用实例甚少。五六十年代随着机械工业与掘进机技术水平的不断提高发展铆决。迄今为止，世界上采用TBM施工的隧道超过1000座，总长度超过4000km，以逐步成为长大隧道修建的主要施工方法之一。1.国外典型应用—英吉利海峡隧道由两条外径8.6m单线铁路