TBM类型及工作基本知识介绍
tbm工作原理
tbm工作原理TBM工作原理随着现代城市的迅速发展和城市化进程的加快，地下空间的利用变得越来越重要。
而随之而来的地下工程建设也成为了一项重要的任务。
在地下工程建设中，一种被广泛应用的技术就是TBM（全称为Tunnel Boring Machine，中文翻译为隧道掘进机）。
TBM是一种用于地下隧道掘进的机械设备，其工作原理是通过切削地下岩石和土壤来开挖隧道。
下面将详细介绍TBM的工作原理。
1. 推进系统TBM的推进系统是控制机身前进和定位的关键部件。
推进系统由主推进缸和辅助推进系统组成。
主推进缸通过液压系统提供推进力，将TBM推进到地下。
辅助推进系统则用于控制机身的定位，确保TBM能够准确地沿着设计的隧道轨迹前进。
2. 切削系统TBM的切削系统是实现地下岩石和土壤切削的关键部件。
切削系统由刀盘、刀具和剥离装置组成。
刀盘是TBM前端的旋转部件，通过旋转刀具对地下岩石和土壤进行切削。
剥离装置则负责将切削下来的岩石和土壤从刀具上剥离下来，并通过输送系统将其运出隧道。
3. 支护系统TBM的支护系统是为了防止隧道坍塌而设计的重要部件。
支护系统通常包括液压支撑装置、岩石和土壤锚杆、预制隧道衬砌等。
液压支撑装置通过对隧道壁进行支撑，确保隧道的稳定和安全。
岩石和土壤锚杆则用来加固地下岩石和土壤，防止其坍塌。
预制隧道衬砌则用于加固和保护隧道壁，提高隧道的使用寿命。
4. 排土系统TBM的排土系统是将切削下来的岩石和土壤从隧道中运出的部件。
排土系统通常包括刮板输送机、螺旋输送机、真空吸泥系统等。
刮板输送机通过刮板的运动将岩石和土壤推入输送机中，并将其运出隧道。
螺旋输送机通过螺旋的旋转将岩石和土壤推入输送机中，并运出隧道。
真空吸泥系统则通过负压将岩石和土壤吸入管道，并将其运出隧道。
总结起来，TBM的工作原理是通过推进系统将机身推进到地下，然后通过切削系统切削地下岩石和土壤，同时使用支护系统防止隧道坍塌，最后通过排土系统将切削下来的岩石和土壤运出隧道。
TBM的主要构造
TBM的主要构造：
1、刀盘：包括刀盘内圈、铲斗、大轴承、刀具等。
2、刀盘支撑装置：由支撑壳体、前支撑、侧支撑、护盾及挡坐板。
3、传动系统：由四台150kw电动机通过联轴节、二级行星齿轮减速器和末级齿轮、驱动大齿圈带动刀盘旋转。
此外，机器上还装有一套刀盘液压启动装置。
4、机架和机尾：支撑水平框架的机架，由上下大梁和前后立柱组成空间框架。
5、除尘系统：设置旋风水膜除尘器和轴流通风机，将流过粉尘离析的空气送出洞外。
同时另有一路进风管路，将新鲜空气送到机器旁边，保证操作人员的环境卫生。
6、液压系统：由供油及操作系统组成。
7、润滑系统：包括稀油和干油两部分。
8、电气系统：
9、激光指向：机器上装有固定的前靶和后靶，根据激光束在两靶上位置的差别，判断机器方位的偏差。
10、机器方位调整：掘进坡度调整和水平方位调整。
tbm名词解释
tbm名词解释TBM（TunnelBoringMachine）是现代隧道掘进技术中最重要的一种掘进装备，活跃在地下洞穴、沟渠、水库、核电厂洞等各种高风险工程建设中。
TBM是一种可以挖掘地下隧道的机器，它的主要功能是从地面上持续施工，局部断面形式的隧道，以适应不同空间形状，不受地质构造影响，持续地掘进洞穴，提供快速高效的隧道掘进技术。
TBM具有自动控制系统，其传动系统由大型弹性联轴器、液压动力器及控制阀组成，允许TBM迅速运动。
同时，该装备还搭载了多种功能的控制系统，可以自动调节推进系统的转速，精确实现洞穴的掘进技术。
TBM采用了先进的探测仪、传动控制和推进保护等技术，确保隧道的连续性，从而实现大规模穿越施工，具有安全、快捷、施工质量高等特点。
TBM洞穴掘进技术有助于提高隧道掘进速度，降低投资成本。
TBM 具有适应性强、操作简单、施工质量高、安全可靠、可扩展性强等特点。
TBM不仅提高了隧道施工速度，而且大大减少了施工损失，减少了施工难度，提高了施工质量，从而避免了隧道掘进中的安全隐患。
TBM技术的应用范围广泛，不仅在水利、公路、铁路、桥梁、核电厂等建设项目中应用广泛，还被广泛用于矿井、石油库、热电厂、水利枢纽、工业排污管道等工程施工中。
TBM技术的出现，使得地下工程的施工变得更加高效，这减少了大量施工工期，也减少了大量施工及交通管制资源，节约了施工成本，为社会经济发展做出了贡献。
TBM技术的发展速度很快，在实际应用中取得了极大的发展，把TBM技术应用到各种工程领域，彻底改变了传统的洞穴施工方式，使得施工更加节约、安全、快捷。
TBM技术发展已经走进新的阶段智慧化，也就是集中控制技术，可以远程控制TBM机器。
TBM技术的发展，为社会经济发展做出了巨大的贡献，它在将来也将发挥更大的作用。
TBM 法施工概述
TBM 法施工概述一、敞开式TBM开敞式 TBM，也称支撑式TBM 或撑靴式TBM。
开敞式TBM 主要适用于岩石整体较完整，有较好自稳性的中硬岩地层。
在开敞式TBM 上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化；当采取有效支护手段后，开敞式TBM 也可应用于软岩隧道。
开敞式TBM 只需要有顶护盾就可以进行安全施工，如遇有局部不稳定的围岩，由TBM 所附带的辅助设备通过打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、架圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定；当遇到局部地段特软围岩及破碎带，则TBM 可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结前方上部周边一圈岩石，待围岩强度达到能自稳后，然后再进行安全掘进。
采用开敞式TBM 施工，掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质图描绘。
采用开敞式TBM 施工时，永久性的衬砌待全线贯通后集中进行。
开敞式TBM 支撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭矩；刀盘旋转，推进液压缸推压刀盘，盘形滚刀切入岩石，在岩石面上作同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重掉入洞底，由铲斗铲起岩碴靠岩碴自重经溜槽落入皮带机出碴，连续掘进成洞。
开敞式TBM 主要用在岩石整体性较好、有一定自稳性的围岩的隧洞，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力。
使用开敞式TBM 施工，可以直接观测到被开挖的岩面，从而能方便地对已开挖的隧道进行地质描述。
由于开挖和支护分开进行，使图4.0.1-1 敞开式TBM 西安安康铁路秦岭隧道全断面掘进机（海瑞克）开敞式TBM 刀盘附近有足够的空间用来安装一些临时、初期支护的设备如圈梁安装器、锚杆钻机、超前钻机、喷射混凝土设备等。
如遇有局部不稳定的围岩，可以在TBM刀盘后进行临时支护，如打锚杆、喷混凝土、加钢筋网、圈梁，以保持洞壁稳定；或钻超前孔并进行灌浆以固结前方围岩然后再掘进。
因此，开敞式TBM 运用及时有效的支护措施，能够胜任软弱围岩和不确定地质隧道的掘进功能。
tbm的工作原理
tbm的工作原理
TBM（隧道推进机）的工作原理是通过推进主轴、负轮和盾尾等装置，利用推力将盾构机向前推进，同时在推进过程中，盾尾不断向后排出废弃的土层。
TBM的工作过程分为四个步骤：掘进、装土、支护和排土。
首先，掘进是指盾构机利用推进主轴和负轮的旋转，在推动下逐渐向前推进。
掘进过程中，盾尾通过排土装置将废弃的土层排出。
其次，装土是指盾构机在掘进过程中，将挖掘到的土层通过输送系统送到盾构机内部的装土舱，然后通过翻斗机或螺旋输送机将土层排出到地面，并进行处理或运输。
第三，支护是指在掘进过程中，为了保证隧道结构的稳定，盾构机后方设置支护结构，如衬砌管片，以防止隧道坍塌。
最后，排土是指盾构机在掘进过程中，通过盾尾排土装置将废弃的土层排出，保持隧道内部的通畅。
总之，TBM的工作原理是通过推进装置推动盾构机前进，同时将挖掘的土层装土舱内，通过排土装置将废弃的土层排出，同时进行支护工作，最终完成隧道的掘进。
第2讲TBM构成和工作原理--
THE END 谢谢大家！
支撑式(敞开式)TBM
敞开式TBM
敞开式TBM则只设有较短的刀盘护盾，在其主机 和后配套上安装有支护设备，随着TBM的向前掘 进，一般可以同时进行安装锚杆、挂网和喷射混 凝土等支护作业。敞开式TBM刀盘推力和扭矩通 过机架或主梁传递到支撑系统，支撑系统径向作 用于岩壁上承受推力和扭矩。
护盾式TBM
TBM工作原理（续）
刀盘与施工面
(1)TBM破岩机理
(2)TBM破岩轨迹
图 12
石碴
(3)TBM工作循环
3.2 TBM的基本功能
（1）掘进功能 掘进功能分为破碎掌子面岩石的功能和不断推进 掘进机前进的功能。为此掘进机必须配置合适的 破岩刀具并给予足够的破岩力，即椎力和转动刀 盘变换刀具破岩位置的回转力矩，还必须配置合 适的支撑机构将破岩用的椎力和刀盘回转力矩传 递给洞壁，同时推进和支撑机构还应具有步进作 用以实现掘进机前进的功能。
推力作用于管片衬砌上，掘进作业与管片安装作业此
时不能同时进行，相当于“单护盾模式”的作业方式， 相应掘进效率较低。
扩孔式TBM
2. TBM的系统构成
（1）主机系统
刀盘 刀盘护盾 刀盘支承和主轴承 刀盘驱动 主梁 推进系统 支撑系统 液压系统 电气控制系统
刀盘
刀盘布置
护 为一在 盾 单致整 三 护的机 类 盾圆外 、筒围 双形设 护护置 盾盾与 伸结机 缩构器 式，直 可径 和分相 三
( )
双护盾式掘进机
双护盾式TBM
双护盾TBM的主机在护盾的保护下进行掘进作业，主 机后部一般装有衬砌管片安装器，随着TBM的向前掘 进，双护盾TBM可同时进行管片安装作业，后配套系 统则完全在已经完成管片衬砌的隧道内作业；当无法 实现径向支撑而需要辅助推进油缸提供所需推进力时，
TBM类型及工作原理介绍
TBM类型及工作原理介绍TBM是一种集掘进、出碴、导向、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。
TBM的分类网络图详见图1。
以下就敞开式掘进机与护盾式掘进机进行详细比较分析。
1、敞开式掘进机（1）敞开式掘进介绍敞开式TBM主要适应于硬岩，能利用自身支撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。
在施工对应较完整、有一定自稳性的围岩时，能充分发挥出优势，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为掘进机主机根据岩性不同可选择配置临时支护设备如钢架安装器、锚杆钻机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等。
图3 敞开式掘进机图如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设备，预先固结周边岩石，然后再开挖。
敞开式掘进机适合洞径在φ2～9m之间，最优选择φ3～8m。
（2）敞开式全面断面岩石掘进机工作原理1）盘形滚刀破岩机理在推力作用下，安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，盘形滚刀绕刀盘中心轴公转的同时绕自身轴线自转，在刀盘强大的推力、扭矩作用下，图4 刀具破岩原理示意图2）掘进机工作原理掘进机工作原理见图5。
掘进机支撑板撑紧洞壁以承受刀盘掘进时传来的反作用、反扭矩；刀盘旋转，推进液压缸推压刀盘，一组盘形滚刀切入岩石，在岩面上作同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重掉入洞底，由铲斗铲起，岩碴靠岩碴自重经溜槽落入皮带机出碴，这样连续掘进成洞。
图5 掘进机（Jarva27）结构示意图1－盘形滚刀；2－刀盘；3－扩刀孔；4－出碴皮带机；5－超前钻机；6－电动机；7－行星齿轮减速器；8－末级传动；9－推进液压缸；10－后下支承；12－操纵室；13－外机架；14－内机架；15－锚杆钻机；16－铲斗3）掘进机工作循环支撑式掘进机的工作循环，如图6。
①掘进行程图支撑板撑紧洞壁→前、后下支撑回缩→刀盘旋转→推进油缸推进刀盘。
②换步行程前、后下支撑落地→刀盘停止旋转→支撑板回缩→推进油缸拉回支撑及外机架。
tbm名词解释
tbm名词解释
掘进机法是挖掘隧道、巷道及其它地下空间的一种方法。
简称TBM(tunnelboringmanchine）法，是用特制的大型切削设备，将岩石剪切挤压破碎，然后，通过配套的运输设备将碎石运出。
分为：全断面掘进机的开挖施工，独臂钻的开挖施工，天井钻的开挖施工，带盾构的TBM掘进法。
掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备(见彩图)。
它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。
美国罗宾斯公司在1952年开始生产第一台掘进机。
70年代以后，掘进机有了较快的发展。
开挖直径范围为1.8～11.5m。
在中硬岩中，用掘进机开挖80～100m3大断面隧洞，平均掘进速度为每月350～400m。
美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程，在石灰岩中开挖直径9.8m的隧洞，最高月进尺可达750m。
美国奥索引水隧洞直径3.09m,在页岩中开挖，最高月进尺达2088m。
隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。
tbm的名词解释
tbm的名词解释随着城市化进程的不断加速，地下工程在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
而在地下工程中，TBM（全称为Tunnel Boring Machine，中文为隧道掘进机）作为一种高效、快速、安全的工具，被广泛应用于隧道的建设。
一、TBM的定义和构造TBM是一种用于开挖地下隧道的机器设备，由车体、刀盘、推进系统、托盘、润滑系统、气动系统和电控系统等部分组成。
TBM通过旋转刀盘上的刀具，将地下岩石和土壤切割成碎片，并通过推进系统将碎片从隧道尾部输送出来。
同时，TBM车体上的托盘可以快速安装衬砌，以加固隧道并保证施工的安全。
二、TBM的工作原理TBM的工作原理可概括为刀盘切削和推进系统两个过程。
首先，刀盘上的刀具通过旋转高速切削地下岩石和土壤，然后通过推进系统将切削下来的碎石和土壤输送至隧道尾部。
在推进过程中，TBM车体上的托盘将隧道衬砌材料快速安装在隧道内壁上。
这样，TBM一边切削，一边推进，实现了高效、连续的隧道掘进工作。
三、TBM的种类和应用领域目前，根据不同的工程需求和地质条件，市场上存在多种类型的TBM。
常见的TBM主要包括盾构机、硬岩TBM和软土TBM等。
1. 盾构机（Shield TBM）：在城市地下工程中，尤其是地铁隧道的建设中，盾构机得到了广泛应用。
盾构机主要适用于软土、河床沉积物和老旧地层等地质条件，具有掘进速度快、施工安全、环境影响小等优点。
2. 硬岩TBM（Hard Rock TBM）：硬岩TBM主要用于掘进地质条件较为坚硬的岩石，如花岗岩、石灰岩等。
硬岩TBM的刀具通常由硬质合金制成，能够耐受高硬度岩石的切削。
3. 软土TBM（Soft Ground TBM）：软土TBM适用于软土地质条件下的掘进工作。
软土TBM通常采用压力平衡控制技术，通过控制膨胀式托盘的压力来平衡隧道内外的地下水压力，确保掘进的稳定性。
除了在地铁隧道建设中的广泛应用，TBM也在其他一些领域发挥着重要作用。
tbm原理
tbm原理TBM原理。
TBM（Tunnel Boring Machine）是隧道掘进机的英文缩写，是一种专门用于隧道掘进的机械设备。
它采用了一种先进的隧道掘进技术，能够在地下快速、高效地开凿隧道，广泛应用于地铁、水利、交通等领域。
那么，TBM是如何实现隧道掘进的呢？下面我们就来详细介绍一下TBM的工作原理。
首先，TBM的主要部件包括刀盘、推进装置、支撑系统和排土系统。
刀盘是TBM的核心部件，它由大量的刀具组成，可以在地下岩石中进行切削。
推进装置则负责推动TBM向前行进，同时支持和稳定刀盘的工作。
支撑系统用于加固隧道壁，防止地下岩石的坍塌。
排土系统则负责将切削后的岩石颗粒输送到地面。
TBM的工作原理是通过刀盘的旋转和推进装置的推动来实现的。
当TBM开始工作时，刀盘开始旋转，刀具与地下岩石接触并进行切削。
同时，推进装置向前推动TBM，使刀盘能够持续地进行切削。
切削后的岩石颗粒被排土系统输送到地面，随着TBM的推进，隧道逐渐形成。
在TBM工作过程中，支撑系统起着非常重要的作用。
它能够及时加固隧道壁，防止岩石坍塌，确保隧道的稳定和安全。
同时，支撑系统还可以为TBM提供足够的工作空间，保证刀盘和排土系统的正常运行。
除了上述的主要部件和工作原理外，TBM还具有自动化控制系统。
这个系统可以监测和控制TBM的工作状态，保证其在隧道掘进过程中的稳定性和安全性。
同时，自动化控制系统还能够对TBM进行故障诊断和维护，延长设备的使用寿命。
总的来说，TBM是一种高效、快速的隧道掘进设备，其工作原理主要包括刀盘的切削、推进装置的推动、支撑系统的加固和排土系统的输送。
通过这些部件和工作原理的协同作用，TBM能够在地下开凿出稳定、安全的隧道，为城市的发展和建设提供了重要的技术支持。
TBM概述
中铁一局 王珣
精品文档
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TBM的定义
掘进机的技术名称在我国过去很不统一,各行业 均冠以习惯称呼, 铁道和交通部门称之为隧道掘进机, 煤炭部门称之为巷道掘进机,水电部门又称为隧洞掘 进机。83年国家标准(GB4052-83)统一称为全断面 岩石掘进机(Full Face Rock Tunneling Boring Machine-TBM)简称掘进机或TBM.
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4
TBM与盾构的比较
掘进系统是类似的，都是采用刀盘机械破碎岩石或 土体。
走行系统类似，都是在位于基础上的轨道上走行， 不同的是盾构轨道安装在管片上，而TBM一般安装 在预制仰拱块上。
反力提供机理不同，TBM 依靠撑靴撑在隧道侧面上 提供反力，盾构机依靠反力架及管片提供反力。
衬砌施工方式不同，盾构采用预制管片加壁后注浆， TBM采用管棚、超前导管、锚杆、喷砼为初支，常 规方法施作二衬。
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TBM施工图片
大件运输
现场组装
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TBM施工图片
步进
洞内步进
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TBM施工图片
步进至出发洞
撑靴
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TBM施工图片
激光定向系统
TBM控制室
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TBM施工图片
锚杆钻机作业
喷射混凝土施工
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TBM施工图片
刀盘与掌子面
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24
TBM在铁路山岭隧道上的应用前景
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5
TBM主要制造商
美国罗宾斯
Robbins
德国海瑞克公司
德国威尔特公司
加拿大拉法特
TBM介绍范文
TBM介绍范文TBM（Tunnel Boring Machine）是一种大型的隧道掘进设备，也被称为隧道开挖机或土木钻进机。
它为地下隧道的建设提供了高效、安全和可靠的解决方案。
TBM通过在地下实施机械化掘进技术，避免了传统爆破掘进中可能带来的噪音、震动和空气污染，大大提高了隧道建设的效率。
TBM通常由掘进头、主体机架、推进系统和支撑系统等部分组成。
掘进头是TBM的核心部分，由盾构机、挖斗钻进机或钻杆钻进机等组成。
主体机架起到支撑结构和移动作用，由刮板输送机、刮刀式输送机或皮带式输送机等输送设备组成。
推进系统主要由推进机、推动台、推进缸和牵引装置等组成，用于推进和稳定主体机架。
支撑系统由支架、液压缸和过渡段等组成，用于支撑地质结构和保护工作面的安全。
TBM的工作原理是通过旋转设备推进机头，利用掘进头上的切割和挖掘装置切割周围的土木材料。
挖掘出的土木材料随后被传送到主体机架上，通过输送设备将其运送到地面或堆放在隧道壁上。
同时，支撑系统会实时支撑地质结构，确保掘进工作面的稳定和安全。
TBM具有许多优点。
首先，它能够避免传统隧道掘进过程中可能发生的爆破、噪音和震动等问题，对周围环境和建筑物产生的干扰更小。
其次，TBM能够在各种地质条件下进行掘进，包括软土、沉积层、岩石、坚硬地质等。
无论地质条件如何，TBM都能够处理并推进工作。
此外，TBM的掘进速度很快，通常能够每天推进几十米，大大提高了隧道建设的进度和效率。
随着现代城市建设的发展，越来越多的地下管道和隧道被建设出来，TBM的应用也越来越广泛。
它被广泛应用于地铁、水利工程、交通隧道、能源系统等领域。
在地铁建设中，TBM可以快速、安全地开挖地铁隧道，减少对交通和城市生活的不便。
在水利工程中，TBM可以开挖地下水道、水管和涵洞等，确保供水和排水系统的顺利运行。
在交通隧道和高速公路建设中，TBM可以开挖道路隧道和山地隧道，改善道路网络和减少交通拥堵。
在能源系统建设中，TBM可以开挖电力、煤炭和石油管道，确保能源供应的安全和稳定。
TBM
参 考 文献
时， 应 当对相 关竣工 图、 文字报告 的准确性及完 整性进行反 复确认 ， 并
对隐蔽工程验收记录 的真实 性与完 整性进行 重点检查 ， 直 至档案资料
验收合格后才可进行项 目 竣工验收 。 ３ 结 束 语 综上所述 ， 可对水利建设 工程质量 控制管 理产生 影响 的因素相对
中， 运用 Ｔ Ｂ Ｍ技术要考虑各方施 工需求 ， 结合其他技术 一同运用 ， 最大
程度提升输水隧洞施工效率和质 量。
４ 结 束 语
Ｔ Ｂ Ｍ技术 的优点无须赘述 ， 在 输水 隧洞工 程中 ， Ｔ Ｂ Ｍ 技术 的施 工 优势明显高于钻爆法以及 其他施工方法 。因此 ， 在输水隧洞施工 中， 需 要根据隧洞施工实际 ， 加强 Ｔ Ｂ Ｍ技术的应用。
科技致富向导 ， ２ ０ １ ３ （ １ ３ ） ： ３ ７ ８ ， ４ １ ７ ． ［ ２ ］ 左令 中． 小型灌区农 田水 利渠 道设 计 与施 工分 析 ［ Ｊ ］ ． 农 技 服务 ，
硬岩掘进机(TBM)
全断面硬岩掘进机第1节全断面硬岩掘进机概述1.1 全断面硬岩掘进机的定义和研究现状全断面硬岩掘进机（Full Face Rock Tunnel Boring Machine，以下简称TBM），TBM是集机械、电子、液压、激光、控制等技术于一体的高度机械化和自动化的大型隧道开挖衬砌成套设备，是一种由电动机（或电动机——液压马达）驱动刀盘旋转、液压缸推进，使刀盘在一定推力作用下贴紧岩石壁面，通过安装在刀盘上的刀具破碎岩石，使隧道断面一次成型的大型工程机械。
TBM施工具有自动化程度高、施工速度快、节约人力、安全经济、一次成型，不受外界气候影响，开挖时可以控制地面沉陷，减少对地面建筑物得影响，水下地下施工不影响水中地面交通等优点，是目前岩石隧道掘进最有发展潜力的机械设备。
如下图所示。
生产TBM最早的厂家是美国的罗宾斯（Robbins）公司。
罗宾斯公司于1951年由James Robbins创建，1952年James Robbins研制出世界第一套全断面掘进机而闻名于世界。
1956年，罗宾斯发明了硬岩掘进机用的盘形滚刀，使硬岩掘进机的研制实现了真正意义上的成功。
罗宾斯初期产品结构简单、作业快速灵活，经过50年得发展，罗宾斯公司已经成功研制出了应用于地质条件较好的中硬岩全断面岩石掘进机、硬岩全断面岩石掘进机和软岩全断面掘进机，适用于复杂地质条件的单护盾全断面岩石掘进机、双护盾全断面岩石掘进机和高性能能硬岩全断面岩石掘进机等。
另外还有美国的佳伐公司（Jarva Inc.）、德国的德马克公司（Mannesmann Demag AG）和维尔特（Wirth Maschinen-und Bohrgeraetefabrik GmbH），四家公司是20世纪70~80年代的世界四大硬岩掘进机制造商。
现阶段生产TBM的较著名厂商有美国的罗宾斯公司（Robbins）、德国的维尔特（Wirth）和海瑞克公司（Herrenkneeht）等。
TBM简介
TBM 是英语Tunnel Boring Machine（隧洞掘进机）的简称，是目前国际上最先进的隧洞施工机械，它依靠机械的强大推力和剪切力破碎岩石（注：推力由高压液压油缸提供，使刀具能够贯入岩体，因此油缸的推力、道具的贯入度就是TBM的掘进速度的一个重要参数。
剪切力就是由安装在刀盘上的刀具——滚刀、切刀、刮刀等切割岩体实现的，刀盘由驱动轴承带动旋转提供扭矩和转速），使隧洞掘进、出碴、衬砌、灌浆、采用激光导向等工序平行作业，实现一次成洞。
TBM法对围岩扰动小，开挖面平整圆顺，超欠挖少，可以有效降低地质灾害发生风险，实现连续快速作业。
它具有速度快、质量优、费用低、施工安全等优点，广泛应用于水利、水电、城建、交通等行业。
（注）：Tunnel Boring Machine应该是所有“隧道掘进机”的统称（简写TBM），真正意义上的TBM主要分为两个大类，一个是岩石隧道掘进机（国内一般称为TBM，有单护盾和双护盾的，用于岩石隧道施工，初期支护多采用锚杆喷射混凝土支护，大部分还有二次衬砌，最终成型隧道，不过也有采用类似盾构管片形式一次成型的），另一个就是所谓的盾构机了（国内还是称为盾构机，分为土压平衡盾构机EPB-Tunnel Machine和泥水盾构机。
用于单一或者复合式的土层、砂层、岩层地质条件的隧道施工，没有初期支护，采用管片的形式进行拼装形成衬砌，一次成型隧道）。
另外还有一种顶管法，与盾构机相似，但是原理不同，应用范围也不一样，了解不多，是否属于TBM 不敢确定，就不作解释了。
在国内，不要把“TBM”是划分后岩石隧道掘进机的称呼还是隧道掘进机的总称上混淆了。
在国外TBM可能就是我们称之为的岩石隧道掘进机，也可能是盾构机；在国内TBM就是岩石隧道掘进机。
TBM 适用于中硬岩层的开挖，最适宜于开挖岩石单轴抗压强度介于50～150MPa 的岩层。
当岩石的抗压强度超过150MPa时，将导致掘进机刀具磨损加剧，掘进速度降低，施工成本提高。
全断面硬岩掘进机(TBM)
全断面硬岩掘进机（TBM）全断面硬岩掘进机主要用于在围岩稳定性良好、中—厚埋深、中—高强度的岩层中开挖长大隧道。
TBM的破岩原理为:主机前部是装有若干滚刀的刀盘,由刀盘驱动系统驱动刀盘旋转,并由推进系统给刀盘提供推进力,在推进力的作用下滚刀切入岩石掌子面。
不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲渣斗自动拾起，经刀盘内的溜渣槽输送到装在主机上的胶带机上，再运到后配套系统处经隧道出渣运输系统运出洞外。
一、掘进机施工的关键技术1、选型掘进机结构庞大复杂，是各种高技术系统的集成，又是价值亿元以上的大型成套工厂化作业系统，属于典型的非标定制产品，其机型、系统设备配置和主要技术参数均需承包商与制造商根据具体的工程设计、地质条件和施工工艺共同研究确定，后配套系统的选型及集成是否合理，是工程能否顺利完成的关键。
2、施工的组织管理掘进机在施工时，掘进、出渣、支护、进料运输等工序为并行、连续作业，系统性强，要求各环节紧密配合，以掘进作业为中心，其他配套设施要尽可能地满足掘进的需要，与钻爆法施工在组织管理上具有完全不同的技术特点，这就给掘进施工组织管理技术提出了挑战。
掘进机的平均机时利用率是衡量掘进施工组织管理技术水平的主要指标，目前国际水平在40%左右。
3、掘进参数的匹配在掘进施工中，隧道的地质条件不断变化，而不同岩石条件下选取的掘进参数对施工的安全、掘进速度、掘进效益影响很大，只有根据不同的围岩条件对主要参数如刀盘的转速、推力和扭矩、推进速度、撑靴压力、推进行程等合理匹配，才能够安全%快速和高效地掘进。
4、软弱围岩和不良地质地段的施工在软弱围岩条件下容易出现掌子面不稳定、围岩坍塌、刀盘被卡、支撑系统撑不住、刀盘下沉、掘进方向难以控制等技术问题。
另外，断层、涌水、岩洞等不良地质地段也对施工带来很多的技术难题。
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TBM类型及工作原理介绍TBM是一种集掘进、出碴、导向、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。
TBM的分类网络图详见图1。
图1 TBM分类网络图以下就敞开式掘进机与护盾式掘进机进行详细比较分析。
1、敞开式掘进机（1）敞开式掘进介绍敞开式TBM主要适应于硬岩，能利用自身支撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。
在施工对应较完整、有一定自稳性的围岩时，能充分发挥出优势，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统刀盘驱动和推进系统组成。
其主要结构见图2、3。
图2 敞开式掘进机结构图掘进机主机根据岩性不同可选择配置临时支护设备如钢架安装器、锚杆钻机、钢筋网安装机、超前钻、管棚钻机、喷混凝土机及注浆机等。
图3 敞开式掘进机图如遇有局部破碎带及松软夹层岩石，则掘进机可由所附带的超前钻及注浆设备，预先固结周边岩石，然后再开挖。
敞开式掘进机适合洞径在φ2～9m之间，最优选择φ3～8m。
（2）敞开式全面断面岩石掘进机工作原理1）盘形滚刀破岩机理在推力作用下，安装在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，盘形滚刀绕刀盘中心轴公转的同时绕自身轴线自转，在刀盘强大的推力、扭矩作用下，滚刀在掌子面固定的同心圆切缝上滚动，当推力超过岩石的抗压强度时，盘形滚刀下的岩石直接破碎，盘形滚刀贯入岩石，掌子面被盘形滚刀挤压碎裂而形成多道同心圆沟槽，随着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当超过岩石的剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片剥落。
刀具破岩原理示意见图4。
作用、反扭矩；刀盘旋转，推进液压缸推压刀盘，一组盘形滚刀切入岩石，在岩面上作同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重掉入洞底，由铲斗铲起，岩碴靠岩碴自重经溜槽落入皮带机出碴，这样连续掘进成洞。
图5 掘进机（Jarva27）结构示意图1－盘形滚刀；2－刀盘；3－扩刀孔；4－出碴皮带机；5－超前钻机；6－电动机；7－行星齿轮减速器；8－末级传动；9－推进液压缸；10－后下支承；12－操纵室；13－外机架；14－内机架；15－锚杆钻机；16－铲斗3）掘进机工作循环支撑式掘进机的工作循环，如图6。
①掘进行程图支撑板撑紧洞壁→前、后下支撑回缩→刀盘旋转→推进油缸推进刀盘。
②换步行程前、后下支撑落地→刀盘停止旋转→支撑板回缩→推进油缸拉回支撑及外机架。
③准备下一次掘进行程。
图6 掘进机工作循环（3）几种典型机型国外生产全断面岩石掘进机的公司主要有罗宾斯、佳伐、德马克、维尔特等。
图7 罗宾斯机型1－刀盘部件；2－顶护盾；3－刀盘支承壳体；4－刀盘回转转传动机构；5－超前钻机；6－推进液压缸；7－水平支撑；8－出碴皮带机；9－后下支承；10－锚杆钻机；11－仰供块安装机图8 罗宾斯机型照片图9 佳伐机型1－刀盘部件；2－刀盘支承壳体；3－刀盘轴承；4－机架；5－推进液压缸；皮带机；7－刀盘回转传动机构；8－后下支承；9—钢架梁；10－前X形支撑；11－支撑板；12－传动轴图10 德马克机型1－刀具；2－刀盘；3－前下支承；4－前支撑系统；5－刀盘回转传动机构；6－推进液压缸；后支撑系统；8－出碴皮带机；9－后下支承图11 维尔特机型1－刀盘部件；2－出碴皮带机；3－主轴承；4－顶护盾；5、10－锚杆钻机；6、16－推进液压缸；7－内机架；8－刀盘回转传动机构；9－超前钻；10－圈梁运输系统；12－仰供安装机；13－单轨吊机；14－可翻转清碴斗；15－后下支承；17－水泵；18－外机架；19－X形支撑系统；20－皮带机与可翻转清碴斗；21－圈梁安装机；22－前下支承；23－铲斗；24－刮板；25－割刀图12维尔特机掘进机照片图13维尔特TB880E掘进机刀盘1－刀盘；2－铲斗刮刀；3－人孔；4－中心刀；5－正刀；6－割刀；7－边刀几种敞开式掘进机型特征详见表1。
支撑式全断面岩石掘进机特征表1机型项目罗宾斯佳伐德马克维尔特刀盘结构（1）球面（2）平面平面锥面（1）锥面（2）平面刀盘回转机构布置位置单对水平支撑，浮动（1）双对X形支承（2）双对水平支承（1）单对水平支承，浮动（2）双对水平支承，前铰接，后浮动双对X形支承刀盘轴承三轴式双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承径向滚子调心轴承+平面止推滚子轴承三轴式前支承落洞底，掘进时承受掘进机前部重量浮动，掘进时回缩不承受掘进机重量浮动，掘进时回缩不承受掘进机重量浮动，掘进时回缩不承受掘进机重量推进系统推进油缸支撑在水平支承靴板与内机架上水平面内有一夹角推进油缸支撑在内、外机架上推进油缸支撑在水平支承靴板与内机架上水平面内有一夹角两组推进油缸支撑在外凯式机架与内凯式机架及导向壳体突缘上支护设备钢丝网安装机；锚杆钻机；圈梁安装机；超前钻；混凝土喷射系统锚杆钻机；圈梁安装机；超前钻；混凝土喷射系统锚杆钻机；圈梁安装机；超前钻；混凝土喷射系统锚杆钻机；圈梁安装机；超前钻混凝土喷射系统刀具17in或19in盘形滚刀任选盘形滚刀，扩孔刀盘形滚刀，扩孔刀盘形滚刀，扩孔刀，割刀；润滑油中装入1%异味剂步进装置掘进机前中部各装随机带步进滚轮小车，在预铺轨道上牵引步进前后下支承。
两对X形支撑下部两腿支撑各装随机带步进靴架生产公司或工厂罗宾斯公司，我国原研制掘进机产品工厂，德国海瑞克公司，日本小松、三菱，法国NFM公司等原佳伐公司，现罗宾斯公司（MK型），日本川崎公司原德马克公司，现奥钢联，由瑞典萨特维卡（Sandvik）控股维尔特公司（3）敞开式全面断面岩石掘进机构造国内外的各种掘进机公司生产的敞开式掘进机，其结构型式虽有一些差别，但工作原理基本相同，整机主要可归纳由18个部分组成：刀盘部件、刀盘轴承及刀盘密封、刀盘支撑壳体、机架、支撑及推进系统、刀盘回转机构、前后下支撑及调向机构、出碴设备、激光导向装置、除尘装置、液压系统、润滑系统、电气系统、控制系统、监控系统、数据收集系统、通讯系统和支护设备等。
2 护盾式掘进机（1）护盾式掘进介绍护盾式全断面岩石掘进机是在整机外围设置一个与机器直径相一致的圆筒形保护结构以利于掘进破碎或复杂岩层的全断面岩石掘进机。
护盾式掘进机可分为单护盾、双护盾和三护盾三类，由于三护盾掘进应用很少，以下只对单护盾与双护盾掘进进行介绍。
（2）单护盾全断面岩石掘进机1）单护盾全面断面掘进机结构单护盾掘进机主要由护盾、刀盘部件及驱动机构、刀盘支承壳体、刀盘轴承及密封、推进系统、激光导向机构、出碴系统、通风除尘系统和衬砌管片安装系统等组成。
图14 单护盾掘进机1－刀盘；2－护盾；3－驱动装置；4－推进油缸；5－皮带运输机；6－主轴承及大齿圈7－刀盘支承壳体；8－混凝土管片；9－混凝土管片铺架机为避免在隧洞覆盖层较厚或围岩收缩挤压作用较大时护盾被挤住，护盾沿隧洞轴线方向的长度应尽可能短，这样可使机器的方向调整更为容易。
主要适应于比较破碎，围岩的抗压强度低，岩石仅仅能自稳、但不能为TBM 的掘进提供反力的地层，由盾尾推进液压缸支撑在已拼装的预制衬砌块上或钢圈梁上以推进刀盘破岩前进。
2）单护盾掘进机的工作原理单护盾掘进机只有一个护盾，大多用于软岩和破碎地层，由于没有撑靴支撑，掘进时掘进机的前推力是靠护盾尾部的推进油缸支撑在管片上获得，即掘进机的前进要靠管片作为“后座”以获得前进的推力。
机器的作业和管片的安装是在护盾的保护下进行的。
由于单护盾的掘进需靠衬砌管片来承受后坐力，因此在安装管片时必须停止掘进，掘进和管片安装不能同步进行，因而掘进速度受到了限制。
以下为单护盾掘进机工作原理图。
掘进辅助油缸收回管片安装再掘进图15 单护盾模式掘进原理示意图掘进工作原理：a.掘进作业：回转刀盘→伸出辅助推进缸，撑在管片上掘进，将整个掘进机向前推进一个行程。
b.换步作业：刀盘停止回转→收缩辅助推进缸→安装混凝土管片。
图16单护盾掘进机单护盾掘进机与盾构机的区别：盾构机有许多种，但是与单护盾掘进机比较，相近的盾构只有土压平衡盾构（EPB）盾构。
共同点：都只有一个护盾；都有大刀盘，刀盘上都装有一些盘形滚刀和一些刮刀；推进力都靠尾部的一圈油缸顶推混凝土衬砌管片来获得。
区别点：土压平衡式盾构的开挖室或压力平衡室是封闭的，能保持住一定的水压力和土压力，而单护盾掘进机没有压力平衡室；刀盘上的刀具也有差别，掘进机安装的盘形滚刀较多，辅之以刮刀，但盾构机则反之，一般安装割刀和刮刀，只在有可能遇到较硬地层时才安装盘形滚刀；土压平衡式盾构出碴是螺旋输送机在压力平衡的条件下进行的，而掘进机出碴是由皮带式输送机在常压下进行的。
（3）双护盾全断面掘进机1）双护盾全面断面掘进机结构双护盾掘进机的一般结构主要由装有刀盘及刀盘驱动装置的前护盾，装有支撑装置的后护盾（支撑护盾），连接前、后护盾的伸缩部分和安装预制混凝土管片的尾盾组成。
双护盾掘进机是在整机外围设置与机器直径相一致的圆筒形护盾结构，以利于掘进松软破碎或复杂岩层的全断面岩石掘进机。
双护盾掘进机在遇到软岩时软岩又不能承受支撑板的压应力，由盾尾推进液压缸支撑在已拼装的预制衬砌块上或钢圈梁上以推进刀盘破岩前进；遇到硬岩时，与敞开式掘进机的工作原理一样，靠支撑板撑紧洞壁，由主推进液压缸推进刀盘破岩前进。
双护盾掘进机的一般结构如图17所示。
图17 双护盾掘进机结构图①双护盾掘进机与敞开式掘进机完全不同的是，双护盾掘进机没有主梁和后支撑。
其刀盘支承用高强度螺栓与上、下刀盘支撑体组成了掘进机机头。
与机头相连的是前护盾，紧随其后的是伸缩套、后护盾、尾护盾等结构件。
前护盾：前护盾用厚度＞40mm的优质钢板卷制而成。
前护盾既有防止隧洞岩碴掉落保护刀盘驱动系统、推进缸和人身安全的作用，也可以增大机头与隧洞底部接触面积而降低接地比压以利于掘进机通过软弱岩或破碎岩。
伸缩套：伸缩套用厚度＞30mm的优质钢板卷制而成。
伸缩套的外径小于前护盾的内径，其四周设置有钢制的观察窗。
伸缩套的作用是在掘进时后护盾固定、前护盾伸出时，前后护盾之间有一伸缩套可以保护推进缸和人员安全。
另外，通过伸缩套的观察窗口可对局部洞壁进行监察。
伸缩套通过油缸与后护盾相连接，必要时可伸出油缸将伸缩套移入前护盾内腔以便直接露出洞壁空间，对洞壁进行处理。
后护盾：后护盾也是用厚度＞40mm的优质钢板卷制而成，其结构比前护盾要复杂得多。
后护盾前端主要与推进缸相连，同时还与伸缩套油缸相连接。
其中部装有水平支撑机构，水平支撑靴板的外圆相一致，构成了一个完整的盾壳。
后护盾四周有成对布置辅助推进缸的孔位；后护盾后部与混凝土管片安装机构相接。
后护盾后部盾壳四周留有斜孔，以配合超前钻作业。
②双护盾掘进与敞开式掘进机一样，在能构自稳的岩石中，双护盾掘进机使用的还是推进缸和水平支撑。
V型推进缸：双护盾掘进机的推进缸按V型成对布置，V型夹角一般为60°。