《隧道工程》

中南大學(xué)

第10章隧道掘進機開挖技術(shù)第10章隧道掘進機開挖技術(shù)10.4與掘進·機施工配套的支護方式10.3掘進機施工10.1概述10.2掘進機的類型與構(gòu)造第10章隧道掘進機開挖技術(shù)10.1.1有關(guān)概念和TBM發(fā)展歷史10.1概述1.隧道常用施工方法

鉆爆法明挖法

機械法——掘進機法沉埋法第10章隧道掘進機開挖技術(shù)2.隧道掘進機械◆隧道掘進機械，一般分為兩種：（1）臂式掘進機(Boom-typeRoadheader)；（2）全斷面隧道掘進機，簡稱TBM?！羲淼谰蜻M機(TunnelBoringMachine)，簡稱TBM，是利用回轉(zhuǎn)刀具切削破巖及掘進，形成整個隧道斷面的一種新型、先進的隧道施工機械。3.定義第10章隧道掘進機開挖技術(shù)◆臂式掘進機又稱為部分?jǐn)嗝婢蜻M機，是一種集切削巖石、自動行走、裝載石碴等多種功能為一體的高效聯(lián)合作業(yè)機械。3.定義第10章隧道掘進機開挖技術(shù)

(1)在巖石中開挖隧道的TBM

通常適用于穩(wěn)定性良好、中～厚埋深、中～高強度的巖層中掘進長大隧道。

(2)在松軟地層中掘進隧道的TBM

一般適用于在具有有限壓力的地下水位以下基本均質(zhì)的軟弱地層中開挖有限長度的隧道。10.1.2全斷面隧道掘進機分類第10章隧道掘進機開挖技術(shù)1.全斷面隧道掘進機分類—I（Grandori，1996年）

目前在國內(nèi)通常有兩種提法：

(1)巖石掘進機(TBM)

；

(2)

盾構(gòu)機。巖石掘進機(TBM)就是適合硬巖開挖的隧道掘進機，盾構(gòu)機指的是適于在軟巖、土中的隧道掘進機。第10章隧道掘進機開挖技術(shù)2.全斷面隧道掘進機的分類—II

鑒于學(xué)術(shù)及現(xiàn)實中稱法混亂，造成許多麻煩，有些學(xué)者提出采用“硬巖TBM”和“軟巖TBM（也即盾構(gòu)機）”兩種來規(guī)范。3.全斷面隧道掘進機的分類—III

(1)安全——人員在局部或整體的護盾下工作(2)快速——常規(guī)鉆爆法掘進速度的3～10倍(3)優(yōu)質(zhì)——洞壁光滑美觀(4)自動化和機械化程度高（節(jié)省勞動力——經(jīng)濟）(5)圍巖擾動小(6)對環(huán)境影響小10.1.3隧道掘進機施工特點第10章隧道掘進機開挖技術(shù)1.優(yōu)點(1即)能耗遭大(2信)斷面殊單一(3顫)對巖迫層變胖化的搖適應(yīng)頸性差(4批)一次須性購古買TB剃M投資宅高(5霉)主機私重量西大，皮運輸撕不方峽便，柄安裝敵工作油量大(6竄)短隧琴道不屯能發(fā)壺?fù)]其屢優(yōu)越路性(不經(jīng)鐮濟)第10章糟隧道漏掘進淚機開樸挖技寬術(shù)2.缺彎點10挨.1麗.3隧道妻掘進份機施律工特繁點第10章改隧道掛掘進胳機開王挖技借術(shù)◆18煙46年——粉TB太M由意鍵大利壁人Ma暑us發(fā)明儉?！?8鹿51年——美國喚人威爾輩遜開發(fā)帶了一綱臺TB破M，在論花崗猶巖中縫試用格未獲成功檢?！?8潤81年——波蒙辦特開發(fā)搖了壓汽氣式TB乒M，成贊功應(yīng)撓用于英吉棵利海彎峽隧道直徑駐為2.糞1m的勘粥探導(dǎo)腎坑?！?9濾52年——美國羅賓鞏斯公栽司研制鏟了現(xiàn)餓代意暗義上踏的第1臺軟巖TB絞M。◆19診56年——美國羅賓則斯公命司又研趣制成兼功中硬吳巖TB否M。架從此孝，TB凍M進入扒快速步發(fā)展詳時期臺。1.發(fā)展翠歷史——大事律記10旨.1序.4掘進衣機的培應(yīng)用社與發(fā)負(fù)展第10章壤隧道糧掘進窩機開茄挖技井術(shù)2.應(yīng)旋用——國外近年相來，錫國外鋪采用紹掘進太機完創(chuàng)成的爪大型兔隧道吐有：(1先)英法桿海底滾鐵路松隧道——單洞迫長約50市km，使慣用11臺掘子進機市，工墻期三年麗多時折間；(2睜)瑞士坡費爾廁艾那替隧道——長19研km，其釣中約9.匹5k底m采用構(gòu)掘進同機施惡工；(3圈)瑞士急穿越寸阿爾把卑斯尼山新謀圣哥炕達(dá)鐵桶路隧層道——長達(dá)57羊km；(4原)美國棚芝加潛哥TA涂RP工程耀排水扮隧道——大約40多km，全誦部采防用掘進淋機施企工。(1帝)19單70年代唇末，居甘肅肝引大滅入秦浸和山雹西萬叮家寨賓引水故工程——采用曲掘進珠機獲玩得成伸功(意大慕利CM政C公司奏承包)。(2互)指19絮98匯.1～19壁99溜.8，西追康鐵噸路秦藍(lán)嶺特瞇長隧葵道——引入略德國Wi程rt蠢h公司TB紋88棄0E型掘汁進機婦，進桿行長18握.5非km，直掙徑8.透8m的I線隧勿道施燈工，稼平均象掘進叮速度喚為31西3.劉7ｍ/月。第10章上隧道塊掘進狠機開什挖技處術(shù)3.應(yīng)雅用——國內(nèi)第10章娛隧道頌掘進襪機開疑挖技碧術(shù)4.國外蔬掘進送機的鉗發(fā)展稼技術(shù)燃水平◆開挖撈直徑灘范圍耍為；◆可在慚抗壓臟強度36袋0M早Pa的巖襲體中屑掘進80揀-1箱00桌m(xù)2大斷郊面隧侄道，縫平均誕掘進獎速度35量0-呀40省0m鴉/月；◆能開忘挖45明°的斜猛井；◆盤形際滾刀鋒的最聰大直賀徑達(dá)48測3m畏m，其壟承載拒能力社達(dá)31演2k約N；刀月具驅(qū)的潮壽命彩達(dá)30棒0～50嶼0m；◆單臺共掘進愿機的病最大貿(mào)總進賓尺已書超過40扶km。第10章南隧道預(yù)掘進辱機開舌挖技旅術(shù)5.世界鞏上著此名的條巖石源掘進劃機制痕造廠煌商美膀國沒：羅賓墓斯(Ｒob旗bi榆ns效)公司(已歸框?qū)侔⒓樘乩┧构仕?佳瓦(J蜓ar邀va沒)公司德士國塊：維爾狗特(W述ir星th畝)公司扒海瑞急克(H礦er諸re粥nk刑ne伴ch刺t)公司瑞張典抹：阿特請拉斯.科普鳳柯(A祖tl屯as舌.C尸op黑co鉤)公司加拿短大：拉瓦江特(L狡ov正at毛)公司日塑本啟：川崎(K芹aw眉as菜ak哨i)公司貍?cè)?M防it歇su問bi松sh壺i)公司者日立(H伯it傷ac諒hi夕)公司第10章扛隧道便掘進筍機開天挖技袖術(shù)10蛋.2掘進占機的宇類型觸與構(gòu)梳造隧道掘進機(巖石)全斷面掘進機開敞式懸臂式掘進機護盾式單臂式多臂式單撐靴式雙撐靴式單護盾式雙護盾式◎掘進類機的凡類型第10章崖隧道甚掘進微機開項挖技征術(shù)10齡.2姻.1全斷丸面掘算進機◆適合壇于軟巖勺隧道叫；◆頂推娃反力講利用蓬尾部情安裝休的襯砌它管片戰(zhàn)?！暨m合掌于硬巖剛隧道全；◆頂推玩反力掃與刀蔥盤扭名矩力宗依靠圍巖羞堅硬儀壁面提供謎；(1蹦)開敞啟式掘編進機(2干)護盾棉式掘慰進機第10章惑隧道噴掘進瞧機開粒挖技抱術(shù)開敞構(gòu)式隧爹道掘部進機第10章刺隧道叉掘進膜機開蟲挖技稱術(shù)中鐵左隧道沃局研吊發(fā)的鳳開敞狼式隧號道掘己進機型暑號惡：TB柳88發(fā)0E開服挖輝直治徑：8.行8米掘苗進登速準(zhǔn)度：3.5m狡/h西康艇鐵路基秦嶺攔隧道西安-南京質(zhì)線磨揭溝嶺相隧道最高握月進耽度：57廟4米（禾磨溝盡嶺隧坐道）最高注日進疏度：41室.3米（造磨溝缺嶺隧準(zhǔn)道）第10章西隧道記掘進敘機開劣挖技途術(shù)開敞罷式隧假道掘調(diào)進機第10章燭隧道桃掘進閑機開研挖技踩術(shù)開敞茫式隧處道掘循進機第10章鵝隧道躺掘進押機開蠻挖技凈術(shù)開敞脾式隧鍬道掘鐘進機第10章遷隧道甩掘進患機開攔挖技腸術(shù)開敞茫式隧漫道掘幻玉進機第10章丹隧道財掘進棚機開乎挖技拐術(shù)開敞繩式隧臨道掘飼進機第10章搜隧道飯掘進潛機開漲挖技擊術(shù)開敞碧式隧吐道掘反進機第10章潤隧道項掘進效機開脫挖技找術(shù)開敞獨式隧板道掘悟進機第10章澇隧道此掘進都機開嚷挖技恒術(shù)開敞驗式掘吸進機拳模型第10章急隧道附掘進丘機開口挖技蝴術(shù)護盾噸式隧童道掘屋進機第10章船隧道步掘進跡機開你挖技割術(shù)10猛.2散.1隸.1開敞變式掘炊進機◆開敞恥式掘議進機森基本浙有兩育種型段式：單撐怎靴式跑、雙畢撐靴限式。第10章餃隧道為掘進墊機開似挖技蘭術(shù)●刀座●吊耳●人工窄檢查繳用腳虜踏點夢和把顫手●周邊何鏟斗搭，可魂更換衫鏟齒鄙或鏟偶碴板●帶防錯護罩憑噴水矮孔●人孔度通道●與刀吼盤回撇轉(zhuǎn)軸吸承相蘋連接逃的精后加工甲部件別及螺撞栓孔10判.2在.1杜.1開敞區(qū)式掘尚進機籌構(gòu)造(1顆)刀朱盤第10章申隧道菠掘進誓機開紐奉挖技由術(shù)主要勾構(gòu)造滔：刀盤店；控肆制系濕統(tǒng)，翻支撐抵和推掏進系石統(tǒng)；匯后部形配套河設(shè)備更。第10章瞧隧道額掘進貝機開姐挖技經(jīng)術(shù)第10章汽隧道指掘進舞機開忌挖技洽術(shù)第10章煙隧道撈掘進頑機開平挖技夾術(shù)第10章杏隧道掛掘進友機開著挖技弟術(shù)第10章儉隧道峰掘進魂機開羞挖技暑術(shù)第10章雕隧道偷掘進希機開扯挖技之術(shù)第10章覺隧道懶掘進額機開片挖技?xì)g(shù)第10章夫隧道驕掘進局機開驅(qū)挖技冠術(shù)Th胞e談bi忽gg速es斗t鋸ha矩rd襯r爆oc鑄k盾tu闖nn濕el餃b擱or克in承g(shù)禍ma酒ch點in施e津in警t巴he筍w腔or醋ld敵i狗s曲se寫t料to棗s繩ta皇rt囑w膠or顛k男on承t憶he便B剝ri企sb旱an古e趁No株rt邁h-盾So誕ut阻h步By糧pa雷ss劈燕T難un莖ne薪l克in膊De跟ce廳mb編er聾2搖00寒7.Th烏e降ma駐ch森in恐e屢is裹2喜50茄M梢lo鹽ng瘦,普we跡ig失hs輩4唉00哀0T陳a言nd園i泛s巴al秋mo叮st頭1智3M績i私n竹di圖am躲et六er奏.第10章膀隧道移掘進販機開黃挖技華術(shù)●掘進可中，地刀具債受順沫刀圈技徑向貸和側(cè)橡向復(fù)合僻壓力及刀邁圈和閑巖石揪間摩擦站力?！裨诰岩煌晏}整巖固石中誼，刀纏具主凱要受徑向記壓力，而畏所受側(cè)向糖力并不追大?！駥嶋H汽巖石要是不均倉質(zhì)和泉有裂洪紋的，避每把蠶滾刀木受力不均潛一。●刀具般破碎標(biāo)巖石謎過程償，機械洞能轉(zhuǎn)扎換成恐熱能，產(chǎn)廁生大量積熱能，將腔降低除刀圈蟻壽命錢，因顫此須黎作降溫你處理。第10章慣隧道政掘進孩機開叮挖技史術(shù)(2霜)刀具廊的力焰學(xué)特蚊性第10章畝隧道稅掘進街機開枝挖技幻玉術(shù)(3縱)滾刀賞數(shù)量使的確裁定◆切削粗刀盤艇上滾的刀平喘面布蘆置是縮慧根據(jù)滾刀螞類型和合理透刀間姐距確定耳的。在一踐定間遙距下否，刀晨盤直裂徑與張滾刀遼數(shù)量澤間的江關(guān)系岔可以隙從右圖中查急驗。(4達(dá))支撐紹和推使進系冊統(tǒng)第10章迅隧道初掘進推機開知挖技墨術(shù)◆單撐何靴式◆雙撐喊靴式(5乏)驅(qū)動柜系統(tǒng)第10章蝴隧道舍掘進偽機開皆挖技跟術(shù)◆刀盤畏驅(qū)動盼方式段有兩扯大類惜：電動和液壓?！綦妱討杏址謫嗡俟﹄姍C、雙速符電機和調(diào)頻掌電機?！粢簤喊嫦到y(tǒng)◆供電博系統(tǒng)◆運輸垮系統(tǒng)◆通風(fēng)虛系統(tǒng)◆降溫交、防年塵、急供水井及安溉全系噸統(tǒng)◆隧道蓋支護究設(shè)備沿系統(tǒng)◆其它姿輔助舊設(shè)施(6澆)后配海套設(shè)翼備第10章討隧道餡掘進璃機開葵挖技猶術(shù)TB嫂M組裝富圖第10章似隧道蜻掘進痛機開膨挖技裁術(shù)TB緒M組裝免圖第10章含隧道矩掘進伯機開序挖技蘭術(shù)TB毅M組裝脊圖第10章岡隧道候掘進掉機開纏挖技僵術(shù)TB裁M組裝囑圖(1朵)單護條盾TB傍M——常用標(biāo)于劣祥質(zhì)地耐層。(2榴)雙護教盾TB聞M——適用處于各述種地治質(zhì)，探既適匪應(yīng)軟單巖，送也適盲應(yīng)硬巖或溝軟硬軋巖交缸互地凡層?！魧Ρ瑞^：單護踐盾TB今M推進秤時，剃要利很用管遞片作呀為支德?lián)危瑢Ｅc雙詢護盾TB茫M相比蒼，掘繼進與場安裝必管片隔兩者洪不能扣同時索進行陷，速繩度較抄慢。10蛾.2慨.1狂.2護盾隸式掘奮進機第10章柜隧道塔掘進怖機開宅挖技姿術(shù)第10章喝隧道培掘進引機開衣挖技咱術(shù)第10章制隧道質(zhì)掘進典機開鏡挖技回術(shù)臂式肢掘進迫機又稱兩為部分棟斷面產(chǎn)掘進絹機，是一途種集束切削瓣巖石運、自洲動行映走、甜裝載顛石碴鴨等多躬種功滔能為死一體閑的高柱效聯(lián)塘合作納業(yè)機慕械。10齊.2趣.2臂式姨掘進疤機第10章暖隧道下掘進帶機開米挖技貧術(shù)臂式通掘進即機具回有效率飾高、機動受性強、對圍愁巖擾兩動小、超挖泰量小、安全丑性高、適應(yīng)貢性強，以搬及費用競相對估較低等優(yōu)岡點?！艨梢詮N適應(yīng)任意跪形狀的斷屢面；◆對地犧質(zhì)條錫件的渣要求厚較低，適合軟巖科及中辱硬巖隧道合的掘癥進；◆連續(xù)辰掘進，支睛護可處實現(xiàn)平行冷作業(yè)◆基本測投資輔費用他少，宅約為箱全斷唐面掘隆進機千的15徑%左右。◆中短縱隧道施工膚更為竹適用。壁式籮掘進粘機的活特點第10章肚隧道求掘進限機開候挖技前術(shù)臂式材掘進描機開夾挖與違支護皂平行散作業(yè)頸示意洽圖第10章仇隧道騙掘進惜機開以挖技挪術(shù)臂式鎖掘進提機開蛛挖作雪業(yè)示跨意圖第10章交隧道蜜掘進宋機開料挖技裁術(shù)重型反隧道撈掘進占機第10章常隧道戀掘進帆機開箱挖技格術(shù)臂式凳掘進碎機切護削頭第10章否隧道老掘進表機開傳挖技攤術(shù)在掘卷進時凡切削古刀盤軍上的模滾刀就沿巖如石開田挖面麗滾動說，切閑削刀孝盤均忌勻地狹對每畏個滾辭刀施番加壓端力，屑形成鴨對巖看面的粗滾動恩擠壓慶，切削元刀盤昏每轉(zhuǎn)寬動一油圈，腹就會悟貫入拳巖面沒一定京深度犯，在滾算刀刀首刃與觸巖石婦接觸霉處，賣巖石堂被擠葛壓成基粉末套，從摸這個我區(qū)域旋開始煎，裂暢縫向洞相鄰員的切刊割槽霞擴展膛，進遍而形得成片炊狀石抽碴，液從而音實現(xiàn)墾破巖漆，如鴉右圖貌。10劫.3掘進辭機施飾工10績.3巾.1破巖診機理1.機理第10章散隧道烘掘進稠機開叫挖技每術(shù)◆貫入割深度堅硬閘和裂俱隙很呼少巖扎石，況一般沾為轉(zhuǎn),中等栽堅硬糟和裂足隙較蕉多巖司石中貸，一胡般為5-瓜9m爸m/轉(zhuǎn)?！魸L刀譯間距滾刀間達(dá)距太香大，愿滾刀悟產(chǎn)生帶壓力枯達(dá)不般到與妄相鄰覆滾刀窗的影裁響范汪圍相遙接，建從而蓬使開移挖效鳥率降候低。羨反之裂，如醫(yī)果刀葛間距燙太小崖，則乘會浪蛾費設(shè)頸備的絕功率禍。◆巖體場的裂汽隙掘進紅機施刻工不學(xué)僅要妥注意就巖石候抗壓華強度叔，還周應(yīng)注由意巖期石磨圍蝕性漂和巖著體裂確隙程克度，說當(dāng)巖濫體節(jié)堵理裂旨隙面某間距臣越大太時，看切割足也就鍋會越浪困難跟。2.影響致因素第10章啄隧道閑掘進屬機開螞挖技糕術(shù)10錫.3晝.2掘進軋作業(yè)第10章恰隧道低掘進筍機開善挖技預(yù)術(shù)開敞狼式掘遲進機賴作業(yè)鄉(xiāng)豐循環(huán)掘進委機開饒挖隧寶道的落高效套率源更于隧折道施參工的遙工廠戴化，潔但要稍發(fā)揮零最佳健效益他，就將必須赴加強押管理青。10舞.3鋼.3施工李管理1.保證荷有效篩作業(yè)心時間將整愚個有資效的塞作業(yè)猾時間蒸作為欠凈掘腔進時階間是董不可忙能的俱，因涂為：……。在鞏一般凈地質(zhì)娛條件贏下，導(dǎo)掘進首機凈哨掘進每時間時在50勻%左右是較體為理眼想的射。例如拔，某糞掘進心機工洗點作躁業(yè)時鑒間分給配為艙：重歡新支梯撐3.呀2%、刀怎具更章?lián)Q13叮.8錄%、檢轉(zhuǎn)修5.怒5%、后戶配套每檢修6.捐6%、支刃護1.煎7%、工蘇地延演誤3.聞8%、其演它11許.1仔%、掘昆進54怎.3貓%。第10章憶隧道迎掘進扇機開覽挖技沸術(shù)2.提高育設(shè)備陵完好逐率3.合理調(diào)選用慶刀具散參數(shù)4.保證沸配件怨供應(yīng)5.管理畫人員啦對掘瓜進方聾向的壁地質(zhì)夜情況蕉應(yīng)有輝足夠刑的了砌解6.提高春隧道銀控制睬測量患和施爛工測笑量的頁精度7.應(yīng)建朋立專昂門的堅供電婆機構(gòu)療，確腐保供道電質(zhì)獸量8.精心單設(shè)計晚，統(tǒng)奧籌安夸排，奏嚴(yán)格蕩施工第10章目隧道分掘進洗機開疾挖技酸術(shù)一般跡仍是何由初期納支護和二次好襯砌組成。初期膨支護：噴芳射混撈凝土二次予襯砌：噴易射混稠凝土膛模袍筑混錯凝土陳管縮慧片襯得砌不管齡是哪則種類份型的蓬襯砌羞，為弱了安褲放軌副道運欠碴，英都必它須設(shè)跌置預(yù)昏制仰犧拱塊轉(zhuǎn)，它騙也是縣最終韻襯砌蠅的一臭部分爽。10柄.4與掘拔進機壁施工燙配套留的支繩護型廊式襯砌寫結(jié)構(gòu)初的組休成第10章骨隧道喪掘進噴機開奏挖技綁術(shù)見圖10標(biāo)-1找3，使繞用護愉盾掘準(zhǔn)進機僚時，慈一般豪采用療圓形珠管片哄襯砌語，分濱為5～7塊，隙在洞胞內(nèi)拼獅裝而祝成。10惡.4抗.1管片辱襯砌1.構(gòu)成第10章接隧道場掘進隊機開顏挖技哲術(shù)優(yōu)點濾：適合匹軟弱簡圍巖撒，特償別是率當(dāng)圍夜巖允海許承肚載力串很低鳥，撐嘴靴不級能支襯撐巖森面時討，可怠利用盜尾部懶推力殊千斤搜頂，碗頂推沿已安撕裝的籃管片躁獲得其推進裕反力優(yōu)；當(dāng)總撐靴耗可以衡支撐致巖面委時，法雙護凳盾掘宗進機靠可以恭使掘遙進和懂換步友同時裹進行飽，提司高了散循環(huán)才速度賽；利保用管暑片安錘裝機迎安裝樸管片魔速度仁快、勸支護倍效果漏好，潮安全假性強澤。缺點賊：造價隙高。蛛為了猴防水查需要探，塊體與塊鳴之間名必須筒安裝塊止水貝帶，抗并需袋在管供片外殼壁和再巖壁標(biāo)間隙走中壓鬧入豆印石和責(zé)注漿償。為倚了生讀產(chǎn)預(yù)住制管吐片，躲需要理有管答片工弦廠，爺如工叨地施彼工場即地允秀許，遵最好濫是設(shè)栽在現(xiàn)跡場，暗以方章便運抖輸，藥如秦綁嶺鐵臨路隧革道就晶是如謝此。10猶.4診.1管片階襯砌2.特點第10章汗隧道屑掘進回機開旗挖技拿術(shù)使用門開敞有式掘嚼進機控，可繼以先累施作領(lǐng)初期銹支護梨，然施后澆撕灌二尊次模脆筑混電凝土希永久僚性襯曾砌，唯即復(fù)躍合式逝襯砌盾，見郵圖10資-1棟4，其懂底部還為預(yù)醒制仰芝拱塊第。如勞秦嶺Ⅰ線鐵歸路隧吸道。10耽.4蓮.2復(fù)合閱式襯辣砌1.構(gòu)造第10章吩隧道期掘進誰機開睡挖技袍術(shù)一般棕而言好，掘架進機鄰宜用姓于地?fù)瀑|(zhì)條陽件較腸好的拉隧道涂，但延任何聰一座桐總體梯地質(zhì)午條件揉好的鴉隧道宣，都封有可糟能出煎現(xiàn)局禽部地啄質(zhì)較部差地理段，遲這就莫需要倒掘進蟲機對駐于這籌樣的機地質(zhì)瞞情況親具有鑼一定陵的處遼理能割力。桃為了明實現(xiàn)忌這一歲目的參，可紋以在掘進柏機上刮安裝斜一些云輔助濃設(shè)備