开敞式全断面硬岩掘进机（TBM）在长大隧洞施工中的应用-论文.pdf

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1、2015年第6期水利规划与设计设计施工DOI：10．3969／j。issn．1672·2469．2015．06．035开敞式全断面硬岩掘进机(TBM)在长大隧洞施工中的应用孙千(辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳110166)摘要：本文主要介绍了TBM掘进机的优势、应用现状、施工基本原理与施工工艺流程，并简要概述了开敞式TBM掘进机在大伙房水库输水隧洞工程中的应用。开敞式TBM在大伙房输水工程中成功应用为相似地质条件下的地下工程施工提供了宝贵的经验。关键词：TBM掘进机；大伙房输水隧洞工程；长大隧洞中图分类号：TV554TU94文献标识码：A文章编号：167

2、2．2469(2015)06—0104．0312月成立了TBM推广应用小组，提出了“在中国1前言推广应用隧道掘进机及发展隧道掘进机产业的倡议隧洞施工常用的方法包括常规施工法和掘进机书”。2002年3月，钱七虎院士等提出了“实现隧施工法，目前以掘进机施工最为常用，其中TBM道掘进机本地化生产”的提案。在长大隧洞修建中最为常用。TBM掘进技术广泛国外TBM的应用较为成熟，近年来成功地在应用了计算机、遥控、激光制导等先进的电子信息英吉利海峡工程和日本东京湾高速公路工程中应用技术，体现了计算机、新材料、自动化、信息化、了掘进机开挖隧洞。20世纪80年代以来，TBM掘

3、系统科学、管理科学等高新技术的综合和密集，在进机在一些发达国家得到普遍应用。随着科学技术一定程度上反映了一个国家的综合实力与科技水的不断进步，掘进机的类型和使用范围也不断扩平⋯。采用TBM掘进具有一定的优势，主要体现大。既可以在松散软土、淤泥中应用，又能在极坚在以下几点：硬的岩石(抗压强度350—450MPa)中掘进。由于(1)施工速度快且高效。TBM可连续掘进，同掘进机具有诸多的优势，因此在国际上有“移动式时完成多项施工作业，而且掘进速度快，效率高。掘进工厂”之称。进入21世纪以来，掘进机向断面(2)施工质量优。施工过程中围岩不因爆破震多样化，多工作面方向

4、发展，在开挖地铁车站、铁动而发生破坏，洞壁完整光滑，超挖量少。路隧道、水工隧洞等地下工程中发挥了重要(3)安全环保。施工过程减少了工人的参与，作用。且不会产生油烟或噪音污染，对环境影响小。3TBM施工原理(4)经济。施工效率高，可大大缩减工期，节省费用。3．1TBM的基本结构(1)主机系统组成2TBM在隧洞施工中的应用现状主机系统是TBM的核心，由刀盘、刀具、主我国TBM掘进施工的应用始于20世纪90年轴承、机头架和主大梁、支撑系统、液压系统、驱代，但在掘进速度上与国际水平相差甚远，后来引动装置、主机皮带机等几部分组成。主机系统的主进国外进口设备，在甘肃引大

5、人秦工程中得以成功要功能是将岩石切削成便于运输的石渣，然后通过应用。2000年后我国开始推动国内TBM产业的发设备前端的收集器将石渣收集至皮带机上，再将石展。2001年9月，在北京召开的国际TBM应用专题研讨会，在国内外产生了广泛的影响。2001年作者简介：孙千(1982年一)，勇，工程师。·104．设计施工水利规划与设计2015年第6期渣经由皮带机运出洞外。4TBM掘进机在大伙房水库输水隧洞工程(2)后配套系统组成中的应用后配套系统是TBM主机连续掘进所需配套设施的总称，分为内部系统和外部供应。内部系统包辽宁省大伙房水库输水隧洞是目前世界上同洞括激光制导、

6、支护系统、超前探测、监控中心、石径最长的跨流域工程，隧洞的地质情况复杂多变，渣运输、水电装备、通风除尘、通讯系统和安全监最大埋深为600m，岩石以正长斑岩、混合花岗岩、控；外部供应包括电力供应、石渣运输、供风供水混合岩及安山岩等中硬岩石为主，抗压强度可达和人员材料。后配套系统是TBM实现掘进、出渣55MPa。由于施工中可能会遇到岩爆、地热、涌水及初期支护一体化施工的辅助保障。或围岩失稳等地质灾害，经过多次专家论证和调3．2TBM破岩机理研，对比其他方法后，决定采用全断面硬岩掘进机掘进机主要用盘形滚刀进行破岩，滚刀贯入岩施工。石边缘下部，产生较高的应力场和综合

7、裂隙，在岩4．1开敞式TBM施工过程石与滚刀接触处产生一个半圆形挤压带，由于滚刀(1)TBM选型及其参数的选择的压力作用挤压带内岩石产生拉张裂隙，向挤压带TBM分为开敞式、单护盾、双护盾等，根据外围扩张，岩石受压力作用发生破坏。因此岩石的工程地质与水文地质条件，隧道设计要求等综合分单轴抗压强度是反映TBM破岩的一个重要指标。析后决定采用开敞式TBM进行施工。型式确定后，3．3影响TBM掘进的因素计算确定合理的掘进机参数，包括刀具型式、数量影响TBM掘进的主要因素包括隧道地质条件和布置方式，支撑方式，刀盘转速与驱动功率，出的优劣、岩石的强度和耐磨性及岩体结构面

8、发育程渣方式以及排水、供电、通风措施等。度等几个方面