隧道掘进机开挖技术

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1、《隧道工程》第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术10.4与掘进·机施工配套的支护方式10.3掘进机施工10.1概述10.2掘进机的类型与构造第10章隧道掘进机开挖技术10.1.1有关概念和TBM发展历史10.1概述1.隧道常用施工方法钻爆法明挖法机械法——掘进机法沉埋法第10章隧道掘进机开挖技术2.隧道掘进机械◆隧道掘进机械，一般分为两种：（1）臂式掘进机(Boom-typeRoadheader)；（2）全断面隧道掘进机，简称TBM。◆隧道掘进机(TunnelBoringMachine)，简称TBM，是利用回转刀具切削破岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的

2、隧道施工机械。3.定义第10章隧道掘进机开挖技术◆臂式掘进机又称为部分断面掘进机，是一种集切削岩石、自动行走、装载石碴等多种功能为一体的高效联合作业机械。3.定义第10章隧道掘进机开挖技术(1)在岩石中开挖隧道的TBM通常适用于稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的岩层中掘进长大隧道。(2)在松软地层中掘进隧道的TBM一般适用于在具有有限压力的地下水位以下基本均质的软弱地层中开挖有限长度的隧道。10.1.2全断面隧道掘进机分类第10章隧道掘进机开挖技术1.全断面隧道掘进机分类—I（Grandori，1996年）目前在国内通常有两种提法：(1)岩石掘进机(TBM)；(2)盾构机。岩石

3、掘进机(TBM)就是适合硬岩开挖的隧道掘进机，盾构机指的是适于在软岩、土中的隧道掘进机。第10章隧道掘进机开挖技术2.全断面隧道掘进机的分类—II鉴于学术及现实中称法混乱，造成许多麻烦，有些学者提出采用“硬岩TBM”和“软岩TBM（也即盾构机）”两种来规范。3.全断面隧道掘进机的分类—III(1)安全——人员在局部或整体的护盾下工作(2)快速——常规钻爆法掘进速度的3～10倍(3)优质——洞壁光滑美观(4)自动化和机械化程度高（节省劳动力——经济）(5)围岩扰动小(6)对环境影响小10.1.3隧道掘进机施工特点第10章隧道掘进机开挖技术1.优点(1)能耗大(2)断面单一(3)对岩

4、层变化的适应性差(4)一次性购买TBM投资高(5)主机重量大，运输不方便，安装工作量大(6)短隧道不能发挥其优越性(不经济)第10章隧道掘进机开挖技术2.缺点10.1.3隧道掘进机施工特点第10章隧道掘进机开挖技术◆1846年——TBM由意大利人Maus发明。◆1851年——美国人威尔逊开发了一台TBM，在花岗岩中试用未获成功。◆1881年——波蒙特开发了压气式TBM，成功应用于英吉利海峡隧道直径为2.1m的勘探导坑。◆1952年——美国罗宾斯公司研制了现代意义上的第1台软岩TBM。◆1956年——美国罗宾斯公司又研制成功中硬岩TBM。从此，TBM进入快速发展时期。1.发展历史—

5、—大事记10.1.4掘进机的应用与发展第10章隧道掘进机开挖技术2.应用——国外近年来，国外采用掘进机完成的大型隧道有：(1)英法海底铁路隧道——单洞长约50km，使用11台掘进机，工期三年多时间；(2)瑞士费尔艾那隧道——长19km，其中约9.5km采用掘进机施工；(3)瑞士穿越阿尔卑斯山新圣哥达铁路隧道——长达57km；(4)美国芝加哥TARP工程排水隧道——大约40多km，全部采用掘进机施工。(1)1970年代末，甘肃引大入秦和山西万家寨引水工程——采用掘进机获得成功(意大利CMC公司承包)。(2)1998.1～1999.8，西康铁路秦岭特长隧道——引入德国Wirth公司T

6、B880E型掘进机，进行长18.5km，直径8.8m的I线隧道施工，平均掘进速度为313.7ｍ/月。第10章隧道掘进机开挖技术3.应用——国内第10章隧道掘进机开挖技术4.国外掘进机的发展技术水平◆开挖直径范围为1.8-11.87m；◆可在抗压强度360MPa的岩体中掘进80-100m2大断面隧道，平均掘进速度350-400m/月；◆能开挖45°的斜井；◆盘形滚刀的最大直径达483mm，其承载能力达312kN；刀具的寿命达300～500m；◆单台掘进机的最大总进尺已超过40km。第10章隧道掘进机开挖技术5.世界上著名的岩石掘进机制造厂商美国：罗宾斯(Ｒobbins)公司(已

7、归属阿特拉斯公司)佳瓦(Jarva)公司德国：维尔特(Wirth)公司海瑞克(Herrenknecht)公司瑞典：阿特拉斯.科普柯(Atlas.Copco)公司加拿大：拉瓦特(Lovat)公司日本：川崎(Kawasaki)公司三菱(Mitsubishi)公司日立(Hitachi)公司第10章隧道掘进机开挖技术10.2掘进机的类型与构造隧道掘进机(岩石)全断面掘进机开敞式悬臂式掘进机护盾式单臂式多臂式单撑靴式双撑靴式单护盾式双护盾式◎掘进机的类型第10章隧道掘进机开挖技术10