TB880E隧道掘進(jìn)機(jī)一、概述TB880E型隧道掘進(jìn)機(jī)由德國(guó)維爾〔Wirth〕公司制造TBM880E型隧道掘進(jìn)機(jī)為開敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)，適用于硬巖的一次成型開挖。隧道掘進(jìn)機(jī)的英文為“ TunnelBoringMachin，所以隧道掘進(jìn)機(jī)又簡(jiǎn)稱為“TB。TBM集機(jī)、電、液、氣、儀于一體，承受微電腦全程監(jiān)控操作。承受TBM施工，無論是在隧道的一次成型、施工進(jìn)度、施工安全、施工環(huán)境工程質(zhì)量等方面還是在人力資源的配置方面都比傳統(tǒng)的施工工法有了質(zhì)的飛躍，實(shí)現(xiàn)了隧道施工工廠化作業(yè)該機(jī)曾用于18.46km的西康鐵路秦嶺隧道施工最高月進(jìn)度達(dá)528.1m在6113m長(zhǎng)的西安南京鐵路磨溝嶺隧道的施工中制造最高日掘進(jìn)達(dá)41.3m，最高月掘進(jìn)達(dá)573.9m的國(guó)內(nèi)記錄。TBM具有優(yōu)良操作性能，其主要特點(diǎn)是使用牢靠性的內(nèi)外凱〔Kelly〕機(jī)架。TBM主機(jī)主要由刀盤、刀盤護(hù)盾、主軸承與刀盤驅(qū)動(dòng)器、關(guān)心液壓驅(qū)動(dòng)、主軸承密封與潤(rùn)滑、內(nèi)部凱式、外部凱式與支撐靴、推動(dòng)油缸、后支撐、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、操作臺(tái)、變壓器、行走裝置等組成。外凱機(jī)架上裝有X型支撐靴；內(nèi)凱機(jī)架的前面安裝主軸承與刀盤驅(qū)動(dòng)，后面安TBM后端拉著，在掘進(jìn)過程中后配套平臺(tái)拖車是固定的，在掘進(jìn)完畢時(shí)被兩個(gè)液壓油缸牽引。在后配套系統(tǒng)上，裝有TBM液壓動(dòng)力系統(tǒng)、配電盤、變壓器、總斷電開關(guān)、電纜卷筒、除塵器、通風(fēng)系統(tǒng)、操縱臺(tái)、皮帶輸送系統(tǒng)、混凝土噴射系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等。另外在TBM拖車上還安裝有鋼拱架安裝器、仰拱塊吊裝機(jī)、超前探測(cè)鉆機(jī)、錨桿鉆機(jī)、風(fēng)管箱、關(guān)心風(fēng)機(jī)、除塵器、通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、機(jī)器通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、瓦斯監(jiān)測(cè)儀、注漿系統(tǒng)、混凝土噴射系統(tǒng)、高壓電纜卷筒、應(yīng)急發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、水系統(tǒng)、電視監(jiān)視系統(tǒng)等關(guān)心設(shè)備。二、TBM技術(shù)參數(shù)1、外形尺寸掘進(jìn)機(jī)型號(hào) TBM880E掘進(jìn)直徑 8800mm擴(kuò)孔直徑 8900mm外形尺寸〔主機(jī)〕 25530×8800×8800mm〔其中后部斜坡1680mm長(zhǎng)〕掘進(jìn)速度 1.0m/h〔飽和抗壓強(qiáng)度260MPa時(shí)〕3.5m/h〔100～120MPa時(shí)〕主機(jī)重量 780000kg2、主軸承主軸承設(shè)計(jì)壽命 25000h主軸承使用壽命 ≮15000h主軸承密封壽命 ≥25000h大齒圈使用壽命 ≥25000h3、刀盤驅(qū)動(dòng)主驅(qū)動(dòng)動(dòng)力 8×430kW=3440kW主驅(qū)動(dòng)型式 雙速可逆電機(jī)主驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速 2.7/5.4rpm主驅(qū)動(dòng)扭矩〔效率95%時(shí)〕5800kNm脫困扭矩 8700kNm最大推動(dòng)力 21000kN步進(jìn)展程 1800mm關(guān)心驅(qū)動(dòng)型式 液壓馬達(dá)關(guān)心驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn)0～1.0rpm，反轉(zhuǎn)0～0.26rpm關(guān)心驅(qū)動(dòng)扭矩〔75%時(shí)〕10500kNm關(guān)心驅(qū)動(dòng)功率 385kW4、支撐系統(tǒng)支撐靴數(shù)量 16個(gè)額定支撐力 41000kN最大總支撐力 60000kN接地比壓 1.9MPa撐靴缸數(shù)量 32個(gè)撐缸靴〔缸徑×桿徑×行程〕300×200×800mm5、刀具滾刀直徑 432mm滾刀數(shù)量 中心刀6把，正滾刀62把，邊滾刀3把承載力 25000kg/把刀痕間距 正滾刀84～31mm，邊刀80～14mm擴(kuò)孔刀 2把6、變壓器變壓器容量 2700kVA×2功率因素補(bǔ)償 kVA一次線圈電壓 10kV二次線圈電壓 690/400/2307、后配套系統(tǒng)型式 雙軌系統(tǒng)拖車軌距 2980mm列車軌距 900mm后配套總長(zhǎng) 210m最小轉(zhuǎn)彎半徑 500m斜軌坡度 20‰拖車標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度 10m輸送帶寬 1200mm輸送帶厚 11mm輸送速度 0～2m/s輸送力量 770m3/h皮帶橋的皮帶機(jī)長(zhǎng) 26m裝碴皮帶機(jī)長(zhǎng)裝碴長(zhǎng)度8、TBM關(guān)心設(shè)備仰拱塊吊機(jī)起吊力量超前鉆機(jī)工作范圍超前鉆機(jī)鉆孔直徑超前鉆機(jī)功率錨桿鉆機(jī)數(shù)量、型號(hào)錨桿鉆機(jī)鉆孔直徑錨桿鉆機(jī)功率風(fēng)管箱關(guān)心風(fēng)機(jī)除塵器型式除塵器型號(hào)除塵器功率通風(fēng)冷卻系統(tǒng)數(shù)量、型號(hào)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)制冷力量通風(fēng)冷卻系統(tǒng)壓縮機(jī)功率通風(fēng)冷卻系統(tǒng)風(fēng)機(jī)功率機(jī)器通訊系統(tǒng)型號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)型號(hào)導(dǎo)向系統(tǒng)型號(hào)瓦斯監(jiān)測(cè)儀型號(hào)9、后配套關(guān)心設(shè)備注漿系統(tǒng)型號(hào)注漿系統(tǒng)連續(xù)攪拌機(jī)型號(hào)連續(xù)攪拌機(jī)力量、功率注漿系統(tǒng)攪拌器型號(hào)攪拌器容量、電機(jī)功率注漿泵型號(hào)注漿泵力量注漿泵液壓站

160m80m13000kg擺角120°，仰角10°Φ51mm，30m深；Φ102mm，20m深55kW〔由錨桿鉆機(jī)動(dòng)力站供給〕4臺(tái)、HS300SΦ381mm，3.5m深2×55kW100m，風(fēng)管直徑Φ2.2m20m3/s，45kW，帶消音器濕式帶增壓器和消音器36MRDE/RS/STD100kW，10m3/s2套、LKM2－2902×290kW2×90kW2×22kWWSA6WDA8ZED260Exytron5010MT－7557HCM300E6m3/h、5.5kWHRW160160L、0.75kWZMP725160L/mi〔1.5MPa時(shí)，最大190L/min型號(hào)HPU726/21MPa/9.2kW濕式混凝土噴射機(jī) 型號(hào)AL－277，功率30kW，力量3～14m3/h噴射機(jī)械手 型號(hào)AL－303，功率22kW電纜卷筒容量 400m應(yīng)急發(fā)電機(jī)型號(hào) P200應(yīng)急發(fā)電機(jī)功率 350kVA，400V/3相/50Hz空壓機(jī) SSR－MH132型，風(fēng)冷式螺桿空壓機(jī)空壓機(jī)容量及功率 22m3/min，132kW，風(fēng)壓0.85MPa供水系統(tǒng) 2×7.5kW＋18.5kW排水系統(tǒng) 22kW＋54kW三、隧道運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)1、標(biāo)準(zhǔn)平板車每臺(tái)總長(zhǎng)〔掛鉤中心〕6200mm平板長(zhǎng)5500mm總寬1800mm軸距3000mm平板離軌面高度600mm平板上材料的穩(wěn)定插座立柱式車輪直徑Φ350/390mm軌距900mm載重16000kg自重3500kg數(shù)量17臺(tái)2、攪拌罐容量6.0m3寬1800mm高〔平板至罐頂〕1800mm載重12023kg自重3200kg動(dòng)力18kW電動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)數(shù)量4臺(tái)3、仰拱塊車總長(zhǎng)〔掛鉤中心〕6300mm平板長(zhǎng)5750mm總寬1800mm軸距3000mm仰拱塊固定半圓弧床車輪直徑Φ350/390mm軌距900mm載重12023kg自重3500kg數(shù)量 4臺(tái)4、鋼拱架/鋼軌車總長(zhǎng)〔掛鉤中心〕6300mm總寬1800mm軸距3000mm平臺(tái)離軌面高度560mm車輪直徑Φ350/390mm軌距900mm載重16000kg自重3300kg數(shù)量4臺(tái)5、礦車容量20m3總長(zhǎng)〔掛鉤中心〕7600mm總寬1600mm轉(zhuǎn)向架中心距5000mm車輪直徑Φ350/390mm軌距900mm載重33000kg自重7500kg數(shù)量36臺(tái)6、人車容量18人總長(zhǎng)〔掛鉤中心〕5500mm車廂長(zhǎng)4800mm車寬1500mm高度1700mm軸距2800mm車輪直徑Φ350/390mm軌距900mm自重3400kg數(shù)量4臺(tái)7、45t機(jī)車〔秦嶺隧道南口〕重量45000kg軌距900mm總長(zhǎng)6850mm寬度1800mm高度2400mm軸距3000mm車輪直徑 Φ1000mm最小轉(zhuǎn)彎半徑 40m最大車速 1檔18km/h，2檔28km/h，直接檔33km/h數(shù)量 6臺(tái)8、35t機(jī)車〔秦嶺隧道北口〕重量35000kg軌距900mm總長(zhǎng)6500mm寬度1700mm高度2400mm軸距2600mm車輪直徑Φ860mm最小轉(zhuǎn)彎半徑30m最大車速115km/h，233km/h38km/h數(shù)量5臺(tái)四、TBM主要構(gòu)造簡(jiǎn)介1、刀盤刀盤構(gòu)造見圖1，刀盤為焊接的鋼構(gòu)造件，由兩半圓通過螺栓聯(lián)接后再焊接成一體，以與掌子面的距離保持最小，能有效地防止在斷層裂開地質(zhì)條件下刀盤被卡住。沿著刀盤圓周安裝的刮板和鏟斗將切削石碴從底部輸送到頂部，然后沿著碴槽落到輸送機(jī)的碴斗上。放開式鏟斗與刮板向刀盤中心延長(zhǎng)肯定距離，使得大量的石碴在落到底部之前進(jìn)入鏟斗，削減了石碴的二次擠壓和鏟斗刮板的額外磨損，刮板是用螺栓聯(lián)接的可更換的耐磨板。刀盤支承在主軸承上，用液壓膨脹螺栓與軸承的旋轉(zhuǎn)件相連。刀盤支撐在剛性定位的內(nèi)凱機(jī)架與液壓預(yù)載的仰拱護(hù)盾上，在巖層變化時(shí)，刀盤不會(huì)下落和搖擺，從而保持刀盤的軸線位

人孔1：刀盤進(jìn)入刀盤的內(nèi)部，通過刀盤上的人孔可以進(jìn)入掌子面。2、刀盤護(hù)盾刀盤護(hù)盾見圖2。刀盤護(hù)盾由液壓預(yù)載的抑拱護(hù)盾和三個(gè)可伸縮的拱形護(hù)盾組成。刀盤觸，并將石碴向前推動(dòng)進(jìn)展清理。2：TBM880E掘進(jìn)機(jī)刀盤護(hù)盾示意圖1—頂部護(hù)盾 2—側(cè)護(hù)盾 3—臨時(shí)支承3、主軸承與刀盤驅(qū)動(dòng)主軸承是一個(gè)雙軸向徑向式三維滾3。刀盤驅(qū)動(dòng)有兩套動(dòng)力，見圖4。軸承內(nèi)圈上的內(nèi)齒圈是軸承的組成局部，刀盤用液壓膨脹螺栓與內(nèi)齒圈相聯(lián)接。8套刀盤驅(qū)動(dòng)裝置共同經(jīng)由內(nèi)齒圈驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)小齒輪由兩個(gè)軸承2通過齒形聯(lián)軸38相聯(lián)，6與驅(qū)動(dòng)電機(jī)7相連。正常作業(yè)時(shí)，刀盤由雙速水冷電7雙速可逆式電機(jī)允許刀盤在不穩(wěn)定的脆弱圍巖地質(zhì)條件下半速驅(qū)動(dòng)，在不利的

承受徑向力的滾柱軸承承受軸向力的主滾柱軸承3：主軸承組成示意圖4以便更換滾刀或進(jìn)展修理保養(yǎng)作業(yè)。4：TBM880E掘進(jìn)機(jī)刀盤驅(qū)動(dòng)示意圖1－內(nèi)齒圈2－傳動(dòng)軸 3－齒形聯(lián)軸節(jié)4—液壓馬達(dá)5－齒形聯(lián)軸節(jié)6—摩擦式離合器7－雙速水冷驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)8－雙級(jí)水冷行星減速器4、主軸承密封與潤(rùn)滑主軸承密封由三個(gè)唇式密封構(gòu)成，此密封又用迷宮式密封保護(hù)。迷宮式密封由自動(dòng)注油系統(tǒng)進(jìn)展清洗凈化，見圖5。主軸承齒圈和驅(qū)動(dòng)小齒輪為強(qiáng)制式機(jī)械潤(rùn)滑。裝備有潤(rùn)滑泵、濾清器、電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑系統(tǒng)、機(jī)油潤(rùn)滑系統(tǒng)與刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相互聯(lián)鎖刀盤自動(dòng)停頓轉(zhuǎn)動(dòng)。行星減速器注入局部潤(rùn)滑油、為飛濺式潤(rùn)滑。5、內(nèi)凱機(jī)架內(nèi)凱機(jī)架見圖6，內(nèi)凱機(jī)架是一個(gè)箱以供外凱機(jī)架的軸承座在其上滑行。

圖5：主軸承及密封視圖A 視圖B6：TBM880E掘進(jìn)機(jī)內(nèi)凱機(jī)架架內(nèi)有足夠的空間，用以安置皮帶機(jī)。6、外凱機(jī)架與支撐靴見圖7，外凱機(jī)架連同支撐靴一起沿內(nèi)凱機(jī)架縱向滑動(dòng)，支撐靴由32個(gè)液壓油缸操縱，支撐靴分為兩組，每組由8個(gè)支撐靴組成，在外凱機(jī)架上“X”形分布，前后外凱機(jī)架上各有一組支撐靴。16個(gè)支撐靴將外凱機(jī)架牢牢地固定在掘進(jìn)后的隧道內(nèi)壁上，以承受刀盤的扭矩和掘進(jìn)機(jī)推動(dòng)力的反力。前后支撐靴能夠獨(dú)立移動(dòng)以適應(yīng)不同的鋼拱架間距。鋼拱架運(yùn)輸系統(tǒng)外凱機(jī)架 支撐靴 超前鉆機(jī)推動(dòng)油缸

工作平臺(tái)內(nèi)凱機(jī)架前外凱機(jī)架與支撐 后外凱機(jī)架與支撐靴7、推動(dòng)油缸

7：外凱機(jī)架與支撐靴4個(gè)推動(dòng)油缸，最大工作壓力為33MPa，總21000kN進(jìn)油缸將力傳到內(nèi)凱機(jī)架機(jī)架則將推動(dòng)力直接傳到刀盤驅(qū)動(dòng)裝置的殼體上。掘進(jìn)循環(huán)完畢油缸推動(dòng)外凱向前移動(dòng)環(huán)的掘進(jìn)預(yù)備。8、后支撐8。后支撐通過液壓油缸掌握伸縮

縮回時(shí)，內(nèi)凱的位置能夠在水平和垂直方向上調(diào)整，以調(diào)整TBM的隧道中線。9、皮帶橋皮帶橋直接裝在TBM系統(tǒng)。10、拖車10m2980mm的仰拱鋼軌上拖行。在拖車上，裝有TBM液壓動(dòng)力系統(tǒng)、配電盤、變壓器、總斷電開關(guān)、電纜卷筒、除塵器、通風(fēng)系統(tǒng)、操縱臺(tái)、皮帶輸送系統(tǒng)、混凝土噴射系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、供水系統(tǒng)及其它關(guān)心設(shè)備。門架式拖車的下層空間，通行礦車、載人客車、材料車、牽引機(jī)車等。裝碴臺(tái)為雙軌裝碴系統(tǒng)，可容兩列車裝碴，每個(gè)列車的組成一般有10節(jié)礦車、3節(jié)材料車、11節(jié)機(jī)車，列車總117m。11、導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向系統(tǒng)由裝在TBM盤護(hù)盾背后，由一臺(tái)工業(yè)電視監(jiān)視器進(jìn)展監(jiān)視，監(jiān)視器將TBM相對(duì)于激光束的位置傳送到操作室的顯示器上。當(dāng)機(jī)械換步時(shí)，操作人員依據(jù)這些信息對(duì)TBM的支撐系統(tǒng)進(jìn)展調(diào)整。12、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)被顯示和貯存，任何時(shí)候都能讀取和打印。貯存的數(shù)據(jù)能制成柱狀圖或餅狀圖。13、除塵系統(tǒng)形成負(fù)壓，使得TBM前約40%的穎空氣進(jìn)入刀盤與掌子面之間，防止含有粉塵的空氣逸集水葉片后、灰塵高度分別，流向裝有循環(huán)水泵的集塵箱沉淀。14、錨桿鉆機(jī)4臺(tái)錨桿鉆機(jī)，2臺(tái)位于刀盤護(hù)盾后面，在內(nèi)凱機(jī)架旁邊；另外2臺(tái)位于后支撐靴2150°范圍，并可沿TBM縱向滑移一個(gè)行2150°范圍，并可沿TBM縱向滑移一個(gè)行程的長(zhǎng)度。錨桿鉆機(jī)鉆孔直徑為38mm3.5m，每個(gè)動(dòng)力站的功率為55kW2臺(tái)鑿巖機(jī)使用。15、超前探測(cè)鉆機(jī)超前探測(cè)鉆機(jī)用在TBM前面打探測(cè)孔，打探測(cè)孔時(shí)，TBM必需停頓掘進(jìn)。超前鉆機(jī)Φ51mm31mΦ102mm20m的扇形管棚孔。超前鉆機(jī)裝于外凱機(jī)架上、前后支撐靴之間，鉆孔時(shí)，移動(dòng)至TBM護(hù)盾的外邊、以微小的仰角在TBM前方之一供給。16、鋼拱架安裝器鋼拱架安裝器可在TBM掘進(jìn)過程中進(jìn)展作業(yè)制臺(tái)直接操作，由TBM的液壓系統(tǒng)供給