TBM施工方法[可修改版ppt]
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
西康铁路秦岭Ⅰ线隧道[掘进5.621km，Φ8.8m开敞 式TBM]
西安南京铁路桃花铺1号隧道[掘进7.23km,机型同 上]
西安南京铁路磨沟岭隧道[掘进6.11km,机型同上] 南疆铁路吐库二线中天山隧道[机型同上] 兰渝铁路西秦岭隧道[Φ10.23mRobbins开敞式
TBM] 沈阳在建地铁九号线[中铁重工制造 行健号]
1. 国外典型应用——英吉利海峡隧道
由2条外径8.6m单线铁路隧道与1条外径5.6m辅助隧道 组成。全长48.5km，海底段长37.5km，隧道最深处在 海平面下100m，全部采用TBM施工。英国侧6台，岸边 段3台海底段3台(单向推进21.2km)。法国侧5台，岸边 段2台海底段3台。最深处需承受10atm水压力，平均月 进尺1000m/月。
2020/12/27
10
缺点：
1、设备购置及使用成本大； 2、施工途中不能改变开挖半径； 3、地质适应性较差; 4、断面适应性较差; 5、运输困难。
2020/12/27
11
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。
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的优缺点
优点：快速---约为钻爆法的4~6倍；
优质---洞壁光滑，超挖量少 ； 高效---节约衬砌，节约人工劳动； 安全---安全性加大，作业环境安全； 环保---非爆破开挖，尘土、气体、噪音 污染少， 减少辅助洞室，减少地表破坏； 自动化、信息化程度高。
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。
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。
云南西洱河水电站引水隧道 引滦入津新王庄隧道陡河电站的引水隧道 引大入秦总干渠38号隧道 北京落坡岭水电工程 贵州猫跳河水电站引水隧道 福建龙门滩引水隧道 江西萍乡、山西怀仁、山西古交、云南羊场煤矿
3. 圆盘型滚刀破岩原理
圆盘型滚刀(图a)工作压力50~200kN，岩体表面在刀圈 刀尖强集中力作用下破碎而被切人，并形成切入坑(见 图b)。随着滚刀滚动，在岩面上形成一条条的破碎沟， 破碎沟之间岩石AO1O2B受滚刀侧刃挤压力的作用而剪 切破碎。当切入深度h较大时，剪裂面为O1O2(图c)。
5. 削刀破岩原理
2020/12/27
16
TBM基本构造
TBM由破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向 机构及吸尘、通风装置等几部分组成。 1. 破岩机构
滚刀或削刀在强大轴推力的作用下旋转，切削与剪切破碎岩石。
2. 推进机构
主支撑鞋顶撑洞壁以支承和推进机身。副支撑鞋控制振动与方向。
TBM施工方法
掘进技术的发展
第一代 钢钎大锤
2020/12/27
第二代 手持风钻
第三代 凿岩台车
第四代 TBM
2
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。
1818年英国布鲁诺(Brunel)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾 构雏形与施工方法。
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]
辽宁大伙房引水工程[全长85.32km，3台Φ8.0m开 敞式]
新疆大阪输水隧道工程[全长30.68km，德国海瑞克 双护盾TBM]
青海引大济湟总干渠工程[德国Wirth双护盾TBM， Φ5.93m，全长19.94km]
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。
1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM，成功用于英吉利海 峡隧道直径2.1m的勘探导坑。
美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM ，1956年又成功研制中硬岩TBM。
2020/12/27
4
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
日本三菱公司
2020/12/27
5
TBM刀盘结构示意图
2020/12/27M破岩方式主要有：挤压式与切削式 1. 挤压式
主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行 压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压 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 主要利用岩石抗弯、抗剪强度低(仅为抗压强度 的5~10%)的特点，靠铣削(即剪切)与弯断破碎 岩体。 在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不 是由刀具直接切割下来的，而是由后进刀具剪 切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是先决条件
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 石的表面，切人深度为λ。然后由齿尖的楔入力继续引 起剪切破坏，楔入深度为h。由于各齿环的齿节是不同 的，因此加大了楔齿的破岩效果。球齿型滚刀的破岩原 理与楔齿型滚刀相同，适用于硬岩掘进。
TBM的结构类型，构造和工作原理 一、全断面TBM
2020/12/27
3
TBM法的概述与应用
掘进机（Tunnel Boring Machine），简称 TBM，是一种修建岩质隧道的工厂化施工技术 。在机械施工中很长一段时期，把在土质隧道中 采用的机械称为盾构，而把在岩质隧道中施工的 机械称为掘进机，或岩石掘进机。由于机械制造 技术的快速发展，这种区分越来越不明显，因此 目前多把掘进机和盾构并称为盾构掘进机。
西安南京铁路桃花铺1号隧道[掘进7.23km,机型同 上]
西安南京铁路磨沟岭隧道[掘进6.11km,机型同上] 南疆铁路吐库二线中天山隧道[机型同上] 兰渝铁路西秦岭隧道[Φ10.23mRobbins开敞式
TBM] 沈阳在建地铁九号线[中铁重工制造 行健号]
1. 国外典型应用——英吉利海峡隧道
由2条外径8.6m单线铁路隧道与1条外径5.6m辅助隧道 组成。全长48.5km，海底段长37.5km，隧道最深处在 海平面下100m，全部采用TBM施工。英国侧6台，岸边 段3台海底段3台(单向推进21.2km)。法国侧5台，岸边 段2台海底段3台。最深处需承受10atm水压力，平均月 进尺1000m/月。
2020/12/27
10
缺点：
1、设备购置及使用成本大； 2、施工途中不能改变开挖半径； 3、地质适应性较差; 4、断面适应性较差; 5、运输困难。
2020/12/27
11
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。
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的优缺点
优点：快速---约为钻爆法的4~6倍；
优质---洞壁光滑，超挖量少 ； 高效---节约衬砌，节约人工劳动； 安全---安全性加大，作业环境安全； 环保---非爆破开挖，尘土、气体、噪音 污染少， 减少辅助洞室，减少地表破坏； 自动化、信息化程度高。
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。
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。
云南西洱河水电站引水隧道 引滦入津新王庄隧道陡河电站的引水隧道 引大入秦总干渠38号隧道 北京落坡岭水电工程 贵州猫跳河水电站引水隧道 福建龙门滩引水隧道 江西萍乡、山西怀仁、山西古交、云南羊场煤矿
3. 圆盘型滚刀破岩原理
圆盘型滚刀(图a)工作压力50~200kN，岩体表面在刀圈 刀尖强集中力作用下破碎而被切人，并形成切入坑(见 图b)。随着滚刀滚动，在岩面上形成一条条的破碎沟， 破碎沟之间岩石AO1O2B受滚刀侧刃挤压力的作用而剪 切破碎。当切入深度h较大时，剪裂面为O1O2(图c)。
5. 削刀破岩原理
2020/12/27
16
TBM基本构造
TBM由破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向 机构及吸尘、通风装置等几部分组成。 1. 破岩机构
滚刀或削刀在强大轴推力的作用下旋转，切削与剪切破碎岩石。
2. 推进机构
主支撑鞋顶撑洞壁以支承和推进机身。副支撑鞋控制振动与方向。
TBM施工方法
掘进技术的发展
第一代 钢钎大锤
2020/12/27
第二代 手持风钻
第三代 凿岩台车
第四代 TBM
2
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。
1818年英国布鲁诺(Brunel)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾 构雏形与施工方法。
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]
辽宁大伙房引水工程[全长85.32km，3台Φ8.0m开 敞式]
新疆大阪输水隧道工程[全长30.68km，德国海瑞克 双护盾TBM]
青海引大济湟总干渠工程[德国Wirth双护盾TBM， Φ5.93m，全长19.94km]
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。
1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM，成功用于英吉利海 峡隧道直径2.1m的勘探导坑。
美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM ，1956年又成功研制中硬岩TBM。
2020/12/27
4
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
日本三菱公司
2020/12/27
5
TBM刀盘结构示意图
2020/12/27M破岩方式主要有：挤压式与切削式 1. 挤压式
主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行 压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压 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 主要利用岩石抗弯、抗剪强度低(仅为抗压强度 的5~10%)的特点，靠铣削(即剪切)与弯断破碎 岩体。 在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不 是由刀具直接切割下来的，而是由后进刀具剪 切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是先决条件
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 石的表面，切人深度为λ。然后由齿尖的楔入力继续引 起剪切破坏，楔入深度为h。由于各齿环的齿节是不同 的，因此加大了楔齿的破岩效果。球齿型滚刀的破岩原 理与楔齿型滚刀相同，适用于硬岩掘进。
TBM的结构类型，构造和工作原理 一、全断面TBM
2020/12/27
3
TBM法的概述与应用
掘进机（Tunnel Boring Machine），简称 TBM，是一种修建岩质隧道的工厂化施工技术 。在机械施工中很长一段时期，把在土质隧道中 采用的机械称为盾构，而把在岩质隧道中施工的 机械称为掘进机，或岩石掘进机。由于机械制造 技术的快速发展，这种区分越来越不明显，因此 目前多把掘进机和盾构并称为盾构掘进机。