TBM施工原理和施工技术

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隧道工程第九章隧道掘进机(TBM)施工

永久支护
根据隧道设计要求，采用模筑混凝土、钢筋混凝土等材料，对隧道进行永久性支护，确保隧道结构安全。
通风与通风管道，为隧道施工提供足够的新鲜空气，降低粉尘和有害气体浓度。
排水技术
设置合理的排水系统，将隧道内的地下水排出洞外，防止积水对施工造成影响。
弃渣与运输技术
程量。
长隧道
TBM适用于长度较长的隧道施工。TBM的连续掘进能力有助于缩短工期，降低施工难度
，提高经济效益。
复杂地质条件
TBM适用于地质条件复杂、存在较大涌水量的隧道施工。TBM的密封性能较好，可以有效地控制涌水，减少对
环境的影响。
TBM施工的历史与发展
TBM施工起源于20世纪中叶，最早应用于欧洲国家的铁路隧道施工。随着技术的不断发展和完善，TBM逐渐应用于水利、市政、公路等领域的隧道施工。
弃渣处理
合理规划弃渣场地，确保弃渣不占用耕地和破坏环境。
运输组织
根据施工进度和运输距离，合理安排运输车辆和路线，确保弃渣和施工材料的及时运输。
05
TBM施工案例分析
某地铁隧道TBM施工案例
总结词：高效快速
详细描述：某地铁隧道采用TBM施工，实现了高效快速的施工效果，缩短了工期，减少了施工对周边环境的影响。
单护盾TBM和双护盾TBM
单护盾TBM适用于地质条件比较简单、地下水不发育的隧道施工。
双护盾TBM适用于地质条件比较复杂、地下水发育的隧道施工。
单护盾TBM具有结构简单、造价低、施工速度快等优点，但同时也存在对地质条件要求较高、施
工安全风险较大的缺点。
选择合适的TBM类型
在选择TBM类型时，应综合考虑隧道的地质条件、施工环境、工期要求、工程造价等多方面因素。

3隧道掘进机TBM施工详解

第三章隧道掘进机(TBM)施工
七、国内外应用概况
TBM施工法始于二十世纪三十年代，限于机械技术水平，其应用实例甚少。五六十年代随着机械工业与掘进机技术水平的不断提高发展较快。迄今为止，世界上采用 TBM施工的隧道超过1000座，总长度超过4000km，以逐步成为长大隧道修建的主要施工方法之一。
隧道建成标志着TBM施工技术的最高水平，也是融合英、美、法、德等国TBM施工技术于一体的最高成就。
第三章隧道掘进机(TBM)施工
2. 国内应用
国内TBM研发制造始于二十世纪六十年代中期，共生产10余台直径2.5~5.8m的TBM，先后用于下列水电与煤矿井巷工程。国产机型月均进尺 20~300m，累计总掘进长度12km。
第三章隧道掘进机(TBM)施工
三、TBM分类
开敞式TBM：配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。常用于硬岩，采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。
双护盾TBM：适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。
单护盾TBM：常用于劣质地层。单护盾TBM推进时利用管片作支撑，其原理类似于盾构。与双护盾TBM相比，掘进与安装管片不能同时进行。
第三章隧道掘进机(TBM)施工
第三章隧道掘进机(TBM)施工
主讲内容：①施工流程②施工技术要求③施工要点
第三章隧道掘进机(TBM)施工
第一节隧道掘进机法基本概念
一、TBM发展历史简介
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )是一种用机械破碎岩石、出碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的破岩方式与原理(续)
5. 削刀破岩原理
削刀在挤压力Pv和切割力PH作用下，首先在刀尖处形成切碎区2，随着刀具的回转运动形成剪力破碎区3。削刀继续回转即在岩壁上留下环状切削槽，两槽之间的岩石在削刀侧向挤压力R的作用下而剪切破坏。

TBM快速安装施工工法(2)

TBM快速安装施工工法TBM快速安装施工工法一、前言TBM（Tunnel Boring Machine），即隧道掘进机，是现代隧道施工中常用的一种设备，能够实现隧道的快速、安全、高效施工。

TBM快速安装施工工法以TBM为主要设备，通过对施工工法与实际工程之间的研究和实践，逐步形成了一套完善的施工流程和操作方法，使得隧道施工更加简单、便捷和可靠。

二、工法特点TBM快速安装施工工法具有以下几个特点：1.快速施工：采用TBM作为主要设备，能够实现快速的隧道掘进，大大缩短了工期。

2.高效率：TBM具有高效率、自动化和连续作业的特点，能够在施工过程中实现连续的掘进、支护和砌筑，提高了工作效率。

3.安全可靠：通过控制TBM的操作和监测系统，能够实时监测隧道的变形和地质情况，保证施工安全可靠。

4.环保节能：TBM施工不会产生大量的噪音和废料，对周边环境没有污染，符合环保要求。

5.质量稳定：TBM作业过程中，能够控制土体变形和岩体裂隙扩展，保证隧道的质量稳定。

6.适应性强：TBM可以适应不同地质条件和隧道形状，可以应用于各类岩土隧道和软土隧道的施工。

三、适应范围TBM快速安装施工工法适用于以下几个方面：1.地质条件好的隧道：适用于地质条件较好、土体稳定、隧道长度较长的地区，能够提高施工效率。

2.城市地铁隧道：适用于城市地铁隧道的施工，能够减少噪音和振动对周边建筑的影响。

3.水下隧道：适用于水下隧道的施工，能够利用TBM 的自动化作业特点，实现快速、安全的施工。

4.特殊工程隧道：适用于特殊工程隧道，如地下储气库、地下核堆等，能够满足对施工安全和质量的要求。

四、工艺原理TBM快速安装施工工法通过分析TBM的工作原理和机械结构，以及对施工工程的实际情况进行研究和分析，确定了一系列的技术措施和工艺流程，以保证施工的质量和效率。

1.掘进过程控制：通过对TBM掘进过程中的刀盘转速、推进力和刀盘刀具的选择和调整，控制土体的掘进速度和变形情况。

浅谈城市轨道交通TBM始发施工技术

浅谈城市轨道交通TBM始发施工技术摘要：就当前情况而言，TBM已经成为隧道常用的一种施工方法，为地下空间的合理开发及科学利用奠定了良好的技术基础，然而受到勘探条件等相关因素的影响，在隧道TBM施工过程中极有可能遭遇不良地质条件，进而形成隧道地质灾害，对施工的正常进行产生负面影响。

始发是TBM施工时最为关键的一步，鉴于此，本文将针对城市轨道交通TBM始发施工技术展开深入剖析，并明确了其中存在的关键问题，最后提出了可行的质控建议，以期能为类似工程提供参考借鉴。

关键词：城市轨道交通；TBM；始发施工引言：伴随着社会经济水平的迅猛发展以及科学技术水平的提升，我国隧道工程呈长、大、广、深、群的方向进一步发展，再加上地应力、水头压力以及涌水量的增加，地温梯度也随之大幅度提升，开采过程中扰动强烈等现象越来越明显，并且地质条件恶劣，造成深部隧道周围的岩体出现特有的力学现象，如若依旧沿用以往传统的隧道建设理论及施工工艺不仅不能确保各项施工有条不紊地进行，甚至出现工程事故或者重大灾难。

故而，应积极寻找符合隧道特点的掘进技术以及岩体稳定技术，对确保后续施工的正常开展具有重要现实意义。

1简述TBM技术、组成以及优势[王1]1.1TBM技术概述TBM施工是隧道开挖过程中一种常用的施工方法，主要有挤压和削切两种方式，挤压就是将掘进机刀盘上的滚刀利用外力压入到岩石中并将其捣碎，而削切则是充分利用岩石具备的不抗剪性，使用滚刀将其剪碎，但是两种方式都是利用刀盘的铲斗齿收集碎石并置于主机皮带上完成输送工作，送出隧道后使用专门运输车运送到指定位置。

1.2TBM组成与工作原理TBM是集机械、电子、液压以及激光控制等技术为一体，实现了高度机械化和自动化，是当前最先进的大型地下隧道施工成套装备。

TBM由主机、后配套组成等设备、设施组成，包括刀具刀盘、刀盘支撑、主轴承、操作室、护盾、主梁以及支撑等等。

TBM在掘进作业时，掘进机刀盘以一定速度旋转，并将推力传递至刀具，岩石在刀具的作用下形成破碎石块，石块经铲斗送达各级皮带，并向洞外输送，同时，推进油缸不断推动刀具刀盘向前掘进，经换步作业后，进入下一个掘进循环。

隧道工程第九章-隧道掘进机(TBM)施工

TBM的调试和试运行
TBM调试前的准备工作 TBM调试的主要内容 TBM试运行的过程和注意事项 TBM调试和试运行的经验总结
05
TBM的掘进施工
掘进参数的选择和调整
掘进速度：根据地质条件、设备性能等因素进
行选择
推进力：根据岩土性质、设备功率等
因素确定
刀盘转速：根据岩土性质、设备性能等因素进
测量工具：全站仪、水准仪、激光导向仪等
TBM的故障排除和
06
维修保养
TBM常见故障及排除方法
刀盘卡滞
添加标题
添加标题
密封系统故障
TBM的维修保养流程和注意事项
• TBM的维修保养流程： a. 定期检查：按照规定的时间间隔对TBM进行全面检查，包括机械部件、液压系统、电气系统等。 b. 故障诊断：通过观察、听诊、触摸等方式，对TBM的故障进行诊断，确定故障部位和原因。 c. 维修保养：根据故障诊断结果，对TBM进行相应的维修和保养，包括更换零部件、清洗、润滑等。 d. 验收测试：维修保养完成后，对TBM进行验收测试，确保其恢复正常运行状态。 • a. 定期检查：按照规定的时间间隔对TBM进行全面检查，包括机械部件、液压系统、电气系统等。 • b. 故障诊断：通过观察、听诊、触摸等方式，对TBM的故障进行诊断，确定故障部位和原因。 • c. 维修保养：根据故障诊断结果，对TBM进行相应的维修和保养，包括更换零部件、清洗、润滑等。 • d. 验收测试：维修保养完成后，对TBM进行验收测试，确保其恢复正常运行状态。
运输方式：选择合适的运输方式，如公路、铁路或水路，并考虑运输过程中的安全措施
存放要求：确保 TBM在存放期间不受损坏，保持其完整性和功能性

TBM掘进机施工技术的详细介绍

TBM掘进机施工技术的详细介绍(2007-04-06 18:33:23)转载1.TBM掘进机施工环节TBM是英文“Tunnel Boring Machine”的缩写，中文意思是隧洞掘进机。

它具有快速、安全、高效的显著特点。

掘进机在我国甘肃引大入秦和山西万家寨引黄入晋等隧洞工程中相继应用，获得了很大效益。

掘进机虽然技术先进，但是，只有完全掌握这项技术，对隧洞施工全过程中的每一个环节进行严格把关，才能真正保证掘进机隧洞施工质量。

1.1地质勘察地质条件是影响掘进机隧洞施工质量的重要因素，也是掘进机选型的重要依据。

地质勘察成果资料要求全面、真实、准确。

1.2掘进机选型根据支护形式分为三种机型，分别适用于不同的地质条件。

①敞开式，常用于纯质岩。

②双护盾，常用于混合地层。

③单护盾，常用于劣质地层及地下水位较高的地层。

根据刀盘直径大小分为13种机械：2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m、13m、14m。

在掘进机上安装一些特殊设备，可以避免和消除地质条件变化对隧洞施工质量的影响。

如采用超前探钻、环形管片安装器、岩石锚固装置及易爆气体检测装置等。

1.3掘进机工作人员掘进机工作人员的素质和技术水平直接影响着隧洞施工质量，只有高素质和高水平的工作人员才能保证高质量的隧洞施工。

1.4掘进机检修和维护加强掘进机检修和维护，保证掘进机良好运行。

这对保证施工质量和延长掘进机寿命非常重要。

①边刀即位于刀盘周边的刀具，隧洞洞径由边刀尺寸决定。

在掘进过程中刀具磨损特别是边刀磨损非常严重，因此加强刀具磨损检查和更换新刀具对于保证洞径非常重要。

为了延长刀具使用寿命，磨损的边刀也可以用作面刀即位于刀盘面部的刀具再次使用，一般边刀最大允许磨损量约等于面刀最大允许磨损量的1/2。

当边刀达到其磨损极限时，应更换新刀具。

②主轴承，即与刀盘连接并驱动刀盘旋转的大型轴承，掘进机总进尺主要由主轴承使用寿命决定。

在掘进机检修期间，损坏的主轴承由于受到隧洞狭小空间的限制，难以拆除和更新安装，因此根据隧洞长度选用主轴承型号，加强对主轴承维护。

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。

TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法(2)

TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法一、前言TBM法（隧道掘进机法）是一种用于隧洞建设的先进施工技术，其将掘进机与混凝土衬砌管片预制进行结合，可高效、快速地完成隧洞施工。

本文将介绍TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法，包括其特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。

二、工法特点TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法具有以下特点：1. 高效快速：TBM法结合了掘进机掘进与混凝土衬砌管片预制，能够大大提高施工效率，加快工期。

2.施工质量高：采用管片预制工艺，保证了衬砌的质量均匀、强度高，能够满足隧洞设计要求。

3. 环境友好：TBM法对周边环境的破坏小，噪音、尘土污染少，能够保护生态环境。

三、适应范围TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法适用于各种隧洞工程，特别适用于地质条件较好、隧道规模较大、工期紧迫的情况。

四、工艺原理TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法的原理是通过掘进机进行隧洞的掘进，同时将混凝土管片预制好并通过传送系统送入隧道中进行衬砌。

这种工法的优势在于控制了隧洞掘进面的稳定，减小了地下水和土层的移动对隧洞周围环境的影响，同时节省了施工时间和人力物力资源。

五、施工工艺TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法包括以下施工阶段的工艺：1. 隧洞掘进：使用掘进机进行隧洞的掘进，同时进行地质勘察和隧道支护。

2. 管片预制：在预制场地进行混凝土管片的预制，包括钢筋的加工、混凝土的搅拌和浇筑。

3. 管片运输：使用传送系统将预制好的管片送入隧道中。

4. 管片拼装：在隧道内将管片进行拼装，形成衬砌结构。

5. 后续工序：对管片进行灌浆、固化等后续工序。

六、劳动组织TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法需要组织的劳动力包括掘进机操作工、预制管片工、传送系统操作工、拼装工等。

七、机具设备TBM法隧洞混凝土衬砌管片预制施工工法所需的机具设备包括掘进机、管片预制设备（包括钢筋加工机、混凝土搅拌机等）、传送系统、拼装机械等。

双护盾TBM施工工艺

双护盾TBM施工工艺摘要：TBM掘进技术引入我国已有一段时间，目前主要应用于引水隧道、铁路隧道等工程中。

而城市地铁修建过程中，重庆地铁采用复合式TBM施工。

青岛地铁采用双护盾TBM工法，采用Ⅱ、Ⅲ级围岩采用喷锚+模筑衬砌支护形式，Ⅳ、V级围岩采用管片衬砌的支护形式。

深圳轨道交通8号线一期主体工程8132标梧桐山南站～沙头角站区间及深圳城市轨道交通8号线二期8141标盐田食街站～大梅沙区间两台双护盾TBM为国内较为先进的TBM，全区间衬砌采用预制管片拼装方式，掘进速度快，为TBM在地铁施工领域提供了宝贵的施工经验。

关键词：双护盾TBM；优缺点；施工工艺前言TBM即Tunnel Boring Machine，中文名称为隧道掘进机。

根据支护形式分为开敞式、双护盾式、单护盾式3种类型。

开敞式TBM常用于硬岩施工；单护盾TBM常用于软岩及地下水位较高的不稳定地层施工；双护盾TBM 又称伸缩护盾式TBM，具有两种掘进模式，既可用于硬岩又可用于软岩，常用于混合地层施工，适应性非常广泛，其能安全地穿过断层破碎地带。

双护盾TBM硬岩掘进机又称伸缩护盾式TBM，是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备，可以实现连续掘进，能同时完成破岩、出碴、支护等作业，实现了工厂化施工，掘进速度较快，效率较高。

1、双护盾TBM工作原理TBM 的破岩刀具均采用盘形滚刀（简称滚刀）。

安装在刀盘上的滚刀在推进油缸推力作用下将刀刃压入岩面，随着刀盘的旋转，滚刀绕刀盘中心轴公转，并绕自身轴线自转。

双护盾TBM 采用单刃滚刀破岩，在刀盘强大的推力、扭矩作用下，滚刀在掌子面中心切缝上滚动，当推力超过岩石的强度时，滚刀下的岩石直接破碎，滚刀贯入岩石，掌子面被滚刀挤压碎裂而形成隧道同心圆沟槽。

随着沟槽深度的增加，岩体表面裂纹加深扩大，当超过岩石剪切和拉伸强度时，相邻同心圆沟槽间的岩石成片剥落，形成石碴。

（1）双护盾掘进模式在围岩稳定性较好的地层中掘进时，位于后护盾的撑靴紧撑在洞壁上，为刀盘掘进提供反力，在主推进油缸的作用下使TBM 向前推进。

TBM详细介绍

全断面岩石掘进机TBM
秦岭隧道TBM
TBM 步入出发洞
Komatsu Hard Rock TBM
Disc Cutter (Back Loading Type)
Cutter Ring Cutter Hub Retainer Cutter head Bulkhead Cutter casing Bolt
图 10 刀圈破岩
破岩轨迹
图 12
石碴
TBM类型
• TBM 由主机和后配套系统组成，一般又分为敞开式 TBM 和护盾式 TBM 两大类型，护盾式 TBM 又有双护盾 TBM 和单护盾 TBM 之分；敞开式 TBM 目前主要有两种结构形式，即前后共有两组“ X” 支撑的凯氏 TBM（含有内凯机架Inner Kelly和外凯机架Outer Kelly），另一种为单支撑主梁式 TBM。软弱围岩所占比例较大的隧道一般选用护盾式 TBM，而岩石稳定性好软弱围岩较少的隧道一般选用敞开式 TBM，此外，还要根据工程设计及工程造价进行综合分析确定。
TBM的工作原理
• 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 TBM 推进系统给刀盘提供推进力，在推进力的作用下滚刀切入掌子面岩石，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碴，石碴则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲碴斗自动拾起，经刀盘内的溜碴槽输送到装在主机上的皮带机上，再运到后配套系统处经隧道出碴运输系统运出洞外。
TBM施工主要关键技术
（2）TBM施工组织管理技术 TBM施工时，掘进、出碴、支护、进料运输等工序平行连续作业，系统性强，要求各环节紧密配合，以TBM掘进作业为中心，其他配套设施和系统要尽可能满足TBM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，这给TBM施工组织管理技术提出了挑战。 TBM 掘进平均机时利用率是衡量 TBM 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。

长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法

长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法一、前言隧洞工程在现代交通、水利、能源等基础设施建设中占据重要地位。

长距离大坡度隧洞的施工面临着诸多挑战，如地质复杂、工期紧张等。

为了满足这些挑战，长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法应运而生。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析。

二、工法特点长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法具有以下特点：1、高效快速：TBM采用现代化设备和自动化技术，能够实现连续掘进、支护和后续施工工序，施工效率高，工期可缩短。

2、安全可靠：TBM作业面封闭，能够有效控制尘埃、噪音和恶劣环境对施工人员的影响，提供安全保障。

3、质量可控：TBM采用先进的定位和导向系统，能够准确控制隧道的偏差和纵横断面的尺寸，保证施工质量。

4、环保节能：TBM施工过程中产生的废弃物、尘埃等污染物能够得到有效管理，节约能源。

5、适应性强：TBM可以适应各种地质条件和施工要求，可用于挖掘各种断面形状的长距离大坡度隧洞。

三、适应范围长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法适用于以下场景：1、交通隧道：如公路、铁路、地铁等。

2、水利隧洞：如水库溢洪道、输水隧洞等。

3、电力隧道：如输电隧道、升压站隧洞等。

4、资源开发隧道：如矿山开采、石油、天然气等。

5、城市地下综合管廊。

四、工艺原理长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施：1、地质调查和分析：通过地质调查了解隧洞工程的地质条件，包括地层分布、岩石性质、巷道构造等，为施工工艺的确定提供基础。

2、设备选型：根据隧洞工程的长度、倾角、断面形状等特点，选择合适的TBM型号和配套设备。

3、开始施工：首先进行掘进端的开挖和初期支护，然后启动TBM掘进，控制进尺和隧道纵横断面的尺寸。

TBM施工原理和施工技术ppt课件

• 此工作步骤循环往复，连续不断，完成隧道的工厂化施工作业。
TBM施工原理和施工技术
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TBM施工原理和施工技术
41
TBM施工原理和施工技术
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开敞式及双护盾TBM破岩
• TBM刀具破岩机理
刀具
TBM施工原理和施工技术
43
Chipping
TBM施工原理和施工技术
44
锚杆作业
TBM施工原理和施工技术
TBM施工原理和施工技术
22
撑靴的安装
TBM施工原理和施工技术
23
鞍架
TBM施工原理和施工技术
24
撑靴
TBM施工原理和施工技术
25
推进系统
TBM施工原理和施工技术
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拱架、网片的安装作业
TBM施工原理和施工技术
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开敞式TBM开挖出的隧道表面
TBM施工原理和施工技术
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锚杆钻机钻孔作业
中国水利水电
副总工程师
电话:
TBM施工原理和施工技术
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开敞式及护盾式TBM的结构原理、TBM设计与施工技术、特殊地质条件下的处理
TBM施工原理和施工技术
2
• 第三部分双护盾TBM的结构组成 • 第四部分双护盾TBM的工作原理 • 第五部分 TBM的施工技术 • 第六部分 TBM的选型及不同地质的处理
TBM施工原理和施工技术
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伸缩盾
刀盘及刀具
支撑盾
前盾
双护盾TBM
TBM施工原理和施工技术
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TBM施工原理和施工技术
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前护盾
前护盾包含并支承着驱动装置和刀盘。前护盾通过伸缩油缸与后护盾相连接。伸缩油缸分成上下左右四组，使前护盾带着刀盘可以朝任何想要的方向转向。前护盾相对于后护盾的位置，由 4个线性传感器测出，并从司机室的数字显示装置读出。

硬岩掘进机法(TBM法)施工

硬岩掘进机法（TBM法）施工一、掘进机施工的特点掘进机法是利用岩石隧道掘进机在岩石地层挖掘隧道的一种施工方法。

隧道掘进机是一种集掘进、出渣、支护和通风、防尘等多功能为一体的高效隧道施工机械，简称掘进机（TBM），如图8-1所示。

图8-1 掘进机实践证明：当隧道长度与直径之比大于600时，采用掘进机进行隧道施工比较经济。

与钻爆法相比，掘进机法虽然投资多，但具有施工快速、优质、安全、经济、环保等突出优点。

采用掘进机施工时，应明确地质条件及必要预处理措施。

隧道长度应在6～7km以上，围岩的单轴抗压强度在50～200MPa之间。

从地层岩性条件来看，掘进机一般只适用于圆形断面隧道，隧道开挖直径在3～12m之间，一次性连续开挖隧道长度不宜短于6km，6～15km比较经济。

掘进机适用于中硬岩层。

岩层的地质情况对掘进机进尺影响很大，应尽量避免复杂地层，或需要增加较多辅助设备才能处理的不良地质段。

掘进机属大型专用设备，重达几千吨，拼装长度可达200多米，洞外配套设施多，所以，对施工场地和运输方案都有很高的要求。

二、掘进机施工要点及注意事项1.影响掘进效率的主要地质因素岩石的单轴抗压强度是影响掘进效率的关键因素之一。

岩石的硬度和耐磨性越高，刀具消耗和施工成本就越高，造成停机换刀次数增加，影响掘进速度。

岩体的裂隙化程度或岩体的完整程度与掘进效率也有很大的关系。

掘进机法通常用于围岩稳定隧道的开挖。

软弱围岩用掘进机施工时支护量大，并限制了撑靴的支撑能力，影响掘进进度。

影响TBM隧道施工的问题，通常是由开挖通过地层的物理性质及岩土的不均匀性引起的。

对于全断面、机械化开挖，由于这种开挖方式很不灵活，所以研究开挖岩体的不均匀性非常重要。

TBM施工通过诸如：软弱地层、断层破碎带、岩爆、涌水、围岩变形、剥落与坍塌及古暗河道等困难地层时，应采取一系列应对措施。

（1）岩体地应力问题。

地应力和岩爆关系密切。

对于深埋隧道，如果围岩为浅变质砂板岩、花岗岩、花岗闪长岩等坚硬脆性岩体，则发生岩爆的可能性较大。

tbm 法

tbm法
"TBM法"指的是"隧道掘进机法"（Tunnel Boring Machine Method），是一种用于地下隧道施工的先进技术。

该方法采用隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM），通过机械化方式进行地下隧道的开挖和支护。

TBM法的基本工作原理是使用专用的掘进机械，通过旋转刀盘和推进机构，直接在地下进行土层或岩石的切削、掘进和排土，同时进行即时的支护，以确保隧道的稳定和安全。

TBM法在地下工程中有许多优点，包括施工效率高、减少了对地表的影响、减少了施工噪音等。

因此，TBM法广泛应用于地铁、隧道、水利工程等领域。

水利工程TBM施工技术分析

水利工程TBM施工技术分析摘要：在大规模隧道施工中，TBM施工技术的应用优势较为明显。

在我国该技术出现和应用的时间虽然较短，但是经过不断的施工、实践和总结，TBM施工技术的应用水平得到大幅提升。

本文对TBM的工艺原理及施工方法进行了介绍，探讨了TBM施工技术在水利工程中的应用，希望可以为该技术在其他工程中的应用提供借鉴和参考。

关键词：水利工程；TBM；施工技术一、TBM技术的基本概述TBM的全称是全断面隧道掘进机，在各类的隧道工程施工中，这种设备的适用性更好。

在隧道工程中，TBM实现了隧道开挖、支护与出渣等多个工序的结合，属于机电一体化设备，其在工程领域的应用实现了施工作业的自动化、智能化。

TBM中融合了计算机技术、激光信息技术、遥控技术等先进技术，由于其技术的特征性，使得在实际的施工过程中能够实现全过程的跟踪管理。

二、案例分析1工程概况本文水利工程线路全长为148.246km，一共需要建设5条隧道，隧道的总长度为140.771km，经过全面研究施工规划，决定应用TBM及钻爆法对隧道进行施工。

2TBM的工艺原理、设备配置及施工方法2.1TBM的工艺原理及施工特点TBM设备的主要构成部分有：推进系统、刀盘、支撑、机头架和大梁，其具体的工作原理是通过综合利用自主机监控系统、支撑系统、超前处理系统以及牵引系统等实现开挖操作。

整个工艺流程包含TBM掘进、出渣和初期支护三个施工环节。

在正式运行设备前，工作人员需要对后配套系统调试。

概括来说，TBM施工技术的特点有：①施工速度快，施工效率高，可以保证掘进施工连续进行，初期支护、掘进和出渣作业可以同步完成；②施工质量好，应用机械破岩的施工方式可以避免对周围岩体的扰动，极大程度降低了模筑混凝土衬砌工程量；③施工过程十分高效，不仅可以节省工期，还节省了后期的运维成本，极大地提高了项目的经济效益和社会效益；④施工过程较为安全，可以有效减少人工作业量，将安全事故的发生概率降到最低。

隧道掘进机(TBM)施工

1846年意大利人Maus发明隧道掘进机(盾构)。
1851年美国人查理士·威尔逊研制出TBM试用于花岗岩掘进未获成功。
二、国外主要制造商
德国威尔特(Wirth)企业德国德马克(Dcmag)企业美国罗宾斯(Robbins)企业美国贾瓦(Jarva)企业德国海瑞克(Herrenknecht)企业加拿大拉瓦特(Lovat)企业日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)
二．工程地质条件(续)
3. TBM合用范围
① 一般只合用于圆形断面隧道，只有铣削滚筒式掘进机可在软岩中掘进非圆形断面隧道。
② 开挖隧道直径1.8~12m之间，以直径3~6m最为成熟。
③ 一次性连续开挖长度不宜短于1km，也不宜长于10km，以3~8km最佳。
④ 合用于中硬岩层，岩石单轴抗压强度介于20~250MPa，尤以50~100MPa最佳。
Gripper TBM
①支撑鞋；②钢支架举升器；③锚杆安装机构；④钢筋网举升器
四、TBM破岩方式与原理
TBM破岩方式主要有：挤压式与切削式 1. 挤压式
主要是经过水平推动油缸使刀盘上旳滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推动过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。
滚刀类型：圆盘型、楔齿形、球齿型 2. 切削式
四、TBM破岩方式与原理(续)
4. 楔齿型与球齿型滚刀破岩原理
最初由楔齿尖端在滚刀转动情况下产生切向张力破坏岩石旳表面，切人深度为λ。然后由齿尖旳楔入力继续引起剪切破坏，楔入深度为h。因为各齿环旳齿节是不同旳，所以加大了楔齿旳破岩效果。球齿型滚刀旳破岩原理与楔齿型滚刀相同，合用于硬岩掘进。
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2. 国内应用(续)
① 甘肃引大入秦水磨沟输水隧道[Φ5.54m；11649m； Robbins双护盾TBM；最高月进尺1300.8m/月]

1TBM施工方法概述

TBM施工方法1 .1敞开式TBM的选型原因：掘进速度快而有利于降低隧道成本，缩短工期。

(1)敞开式TBM是为隧道地质条件好、地层稳定、岩质坚硬而设计的掘进设备，具有设备坚固、掘进速度快、隧道成本低和TBM售价较低的特点。

(3)特长隧道都存在不良地质地段，为了使敞开式TBM能顺利通过不良地质地段，敞开式TBM必须具备的功能如下：①刀盘部位设有几块长2～3 m的伸缩护盾，支撑着刀盘沿着正确方向稳定地旋转破岩；②伸缩护盾之后，跟近应设置锚杆钻孔及安装设备、钢拱架安装设备等，以便进行系统锚喷混凝土支护，确保洞室初期稳定；③TBM主机上设有管棚钻孔和安装设备，提前向上部1500范围钻凿多排管棚孔并进行注浆，超前加固地层处后再掘进通过；④在配套拖车后，另增设独立的钢纤维混凝土搅拌喷射设备，采用湿喷混凝土技术，补充喷射钢纤维混凝土，确保隧道变形后的再次支护，使洞室长期保持稳定。

1. 2设备施工进场基本条件（1）需要组织100t大件运输（2）重点布置好卸渣场及废渣转运场,采用2台翻车机（3）作业人员安排400人作业，需要安排食宿，高峰作业按照500人计算（4）组装TBM 设备时，场外需200吨履带吊机1台，150、100、75、50 t汽车吊车个一台，用于TBM 洞外组装。

（5）T BM 组装，需要外接液压站1台套，便于组装调试1.3 施工水电基本要求（1）供电:TBM 用电7500KW,通风系统、衬砌系统、照明和排水系统估计400kw(2) 供水:洞内采用直径150MM钢管给TBM供水，洞口设水泵和水压稳定罐，到TMB处水量达100立方米/小时,水压保持在0.5mpa左2 TBM施工方法概述根据隧道地质条件特点，1号隧道采用1台TBM 从进口掘进，设计为单工序作业，开挖、初期支护、仰拱预制块的安装及铺设轨道等作业，均由TBM及后配套设备完成。

TBM完成全部隧道的开挖后，洞内拆卸TBM并运到洞外，然后进行二次衬砌及整体道床作业。