隧道掘进机(TBM)施工38页PPT

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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。

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

隧道掘进机(TBM)施工

国内应用续甘肃引大入秦水磨沟输水隧道554m11649mrobbins双护盾tbm最高月进尺13008m月引黄入晋总干678号与南干4567号隧道robbins双护盾tbm总长122km最高月进尺1637m月日掘进113m日辽宁大伙房引水工程全长8532km3台80m开敞式新疆大阪输水隧道工程全长3068km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tbm593m全长1994km西康铁路秦岭线隧道掘进5621km88m开敞式tbm西安南京铁路桃花铺1号隧道掘进723km机型同上西安南京铁路磨沟岭隧道掘进611km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1023mrobbins开敞式tbm11重庆地铁一号线2台636m开敞式tbm第三章隧道掘进机tbm施工第二节掘进机法施工流程一tbm施工主要流程二robbins开敞式tbm循环作业流程step1
四．开挖长度
TBM进场需经历运输、组装等过程。根据其直径与型式、运输途径、组装基地状况等不同，需准备1~2个月。 TBM后续设备长100~200m，为正规地进行掘进也需先筑一段长200m左右的隧道。隧道长度小于1000m时，其运行成本急剧增大。达3000m左右时的成本大致是一定的。国外在断面10~30m2、长1000km以上的隧道开挖，优先考虑采用TBM施工。最佳开挖长度为3000km以上，短隧道慎用。
四、TBM破岩方式与原理(续)
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)。

[PPT]全断面掘进机(TBM)隧道防排水施工方案

TBM隧道防排水
一 TBM隧道防排水设计的原则
1 设计原则：（1）复合式衬砌防排水设计原则与《隧规》相同。
（2）管片衬砌防水设计遵循：“以防为主、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则，以管片接缝防水为重点，必要时辅以外防水层或增设二次模板衬砌防水。
(3) 隧道防排水设计包括防水标准和设防要求，衬砌自防水、施工缝（管片接缝)、变形缝防水、防水层、管片衬砌与隧道开口处防水、工程细部结构的防水措施、工程结构的防水系统等。金属管片防腐蚀也应与防水措施相结合。
（2）在湿润状态下要易于施工；（3）伸缩性小，伸缩及复原性好；（4）硬化时不受水分影响；（5）施工后应尽快成为非粘接，完全硬化时间短。
9 螺栓孔、注浆孔外周的防水材料应满足以下要求：（1）伸缩性好，不失水密性；（2）能承受螺栓坚固力；（3）有耐久性而且不老化。 10开敞式掘进机采用仰拱块方式施工地段，隧道底部也可采用施作现浇混凝土仰拱方式，达到与拱墙复合式衬砌整体防水的目的。
7 管片密封材料的选择应满足以下要求：（1）具有足够弹性，千斤顶的反复推力和管片变形时不失去水密性；
（2）能承受千斤顶的推力及螺栓的紧固力；（3）不会给管片的组装精度带来影响；（4）密封材料对管片有充分的粘附性； 8 管片嵌缝施工中的填料应满足以下要求：（1）要有水密性、良好的化学稳定性及对气候变化的适应性；
2.护盾掘进机隧道的防水以管片防水为基础，以接缝防水为重点，辅以对特殊部位的防水处理，形成一套完整的防水体系。
3.钻爆法施工段、开敞式掘进机施工段、双护盾不设管片施工段的复合时衬砌，其防排水应按铁路隧道现行规范和设计要求执行。
4.全断面岩石掘进机管片支护后，设计有特殊防水要求时，可在管片内增设二次混凝土衬砌，其施工方法按设计要求执行。

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
40
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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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
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Chipping
TBM施工原理和施工技术
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锚杆作业
TBM施工原理和施工技术
TBM施工原理和施工技术
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撑靴的安装
TBM施工原理和施工技术
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鞍架
TBM施工原理和施工技术
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撑靴
TBM施工原理和施工技术
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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
1
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。

全断面岩石掘进机TBM课件

TBM施工中常见问题及处理措施
问题一
刀具磨损过快。在硬岩地层中，TBM刀具容易磨损过快，影响施工进度和成本。处理措施：优化刀具材料和设计，提高刀具耐磨性；加强刀具检查和更换，确保施工顺利进行。
问题二
卡机与堵塞。TBM施工中可能遇到卡机和堵塞问题，影响掘进效率。处理措施：加强设备维护和保养，确保设备性能；优化掘进参数和施工方法，减少卡机和堵塞现象。
技术调研与评估
在施工前，应对工程地质、水文地质等进行详细调研，评估TBM施工的适用性。
设备选型与配置
根据工程需求，选择合适的TBM设备型号，并配置相应的辅助设备。
施工人员培训
对施工人员进行TBM设备操作、维护保养等方面的培训，确保施工的顺利进行。
TBM始发与接收技术
始发井建设
根据设计要求，建设满足TBM始发条件的始发井，包括井筒、井
02 推进力与速度
分析推进过程中所需的推进力和推进速度，以及如何调整和控制这些参数。
03 导向与纠偏
解释TBM在掘进过程中的导向机制，以及如何纠正掘进方向偏差。
TBM支护系统
支护方式
介绍TBM采用的支护方式，如钢拱架支护、喷射混凝土支护等。
支护参数设计
分析支护参数的设计原则，如支护强度、刚度等，及其与地质条件的适应性。
VS
趋势
未来TBM将更加注重智能化、绿色化、人性化等方面的发展，如引入人工智能技术实现自主导航、优化切削参数等功能，采用更加环保的液压系统和电气系统，提高操作人员的舒适度和安全性。同时，随着基础设施建设的不断推进，TBM市场需求将持续增长，TBM的应用领域也将进一步拓展。
TBM结构与组成
先进传感技术

TBM施工原理和施工技术[优质PPT]

步进原理
TBM的生产管理
调度协调管理优化轨道布置，提高运输效率有轨运输的信息化管理架子队管理全员培训例行强制保养
调度协调管理
为实现工区之间、隧道工作面与洞外、掘进施工与材料运输等区域之间的全方位、信息化的协同调度管理，在隧道洞口设置调度控制中心，通过程控电话、远程视频监控、无线通信相结合的调度体统，由调度人员整体把握整个施工系统的协同运行，提高施工效率。
若隧道内停电，隧道内外的通信将中断。为保证隧道内外通讯畅通，在调度室、TBM 重要的施工部位、衬砌工区台车处、拌合站等处安装了有线电话，保障了隧道施工的正常进行。
架子队管理
实行架子队管理，提高施工人员的积极性。掘进队实行架子队管理,实行人员定员、责
任到人的内部承包管理模式。施工人员的收入与施工进度、工序质量、现场安全和文明施工直接挂钩
新型双护盾
控制机头架旋转
网片安装机和锚杆钻机
在较差的地层掘进时取下锚杆钻机和网片按装机，更换成管片安装机进行管片的安装。
第五部分
TBM的施工技术
TBM的组装
后配套
连接桥
组机
主机的主装
弧形钢板定位---吊装前支撑---吊装机头架及主轴承总成---安装前主梁---安装中间主梁及鞍架---安装后支撑及门架---安装主机拖动系统---吊装侧支撑---安装主驱动---安装刀盘中心块---安装刀盘边块并焊接---安装顶侧护盾--安装顶护盾---安装连接桥部件等
工作原理
TBM
在常温常压下，利用盾体或撑靴的支撑岩
壁，克服开挖岩渣所需的推力和扭矩，主
双护盾
推进或辅助推进系统提供开挖岩渣所需的推力，同时主驱动带动刀盘刀具滚压破岩，连续皮带机或矿车列车将岩渣运出洞外，管片安装机与辅助推进系统实现衬砌与开

隧道掘进机(TBM)施工

5.5 6
14. 2 4
12.4
(c) 1-1主机安装间剖面图
4.4
9.5
8.8
(d) 2-2剖面图
第九章隧道掘进机（TBM）施工
ANSYS 5.6 MAR 20 2003 NODAL SOLUTION STEP=2 SUB=6 NLSRAT (AVG) SMN= -3.413 SMX=1.098
大伙房水库输水隧洞
大伙房水库输水隧洞位于辽宁省东部山区的恒仁和新宾两县境内。主洞全长85.3205km，断面为直径 8m的圆形洞室。共有支洞14条，总延米14143.2m。总体工程共分三个TBM施工段和一个钻爆法施工段。其中，
✓TBM1施工段长22.7135km ✓TBM2施工段长22.40425km ✓TBM3施工段长18.558156km
➢1851年，美国工程师 Charles Wilson设计了世界上第一台可连续掘进的掘进机TBM。
➢1952年，美国的JamesS．Robbins开始将索镐与滚刀相结合，试图克服第一台掘进机 TBM 中存在的刀具问题。但初期的试验均告失败。
➢1956年，James S．Robbim 再次仿照 100年前的 Charles Wilson的设计，即只采用滚刀，此次成功了。
第九章隧道掘进机（TBM）施工
(1)单护盾TBM：适用于软岩地层以及自稳时间相对较短的地质条件较差的地层。
单护盾TBM与盾构的区别有两点：一是单护盾TBM采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机出碴或用泥浆泵通过管道出碴；二是单护盾TBM不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土压力或泥水压力平衡开挖面的水土压力。
第九章隧道掘进机（TBM）施工
二、国内使用TBM的情况介绍

199-演示文稿-隧道掘进机(TBM)施工

第九章隧道掘进机（ TBM ）施工
2. 下半断面的底部（底设方式）
(1) 作为超前导坑确认地质状况，在上下断面地质条件各异的围岩中，要特别注意对上半断面地质条件的判定；
第九章隧道掘进机（ TBM ）施工
(2) 因导坑设置在底部，进行拱顶部分围岩改良时，改良范围和施工区域都比顶设方式大；
第九章隧道掘进机（ TBM ）施工
在掘进时盘形刀沿岩石开挖面滚动，同时通过大刀盘均匀地在每个盘形刀上对岩面施加压力，形成滚动挤压切削而实现破岩。大刀盘每转动一圈，将贯入一定的深度，在盘形刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，进而形成片状石碴。
第九章隧道掘进机（ TBM ）施工
1. 开机前检查 ① 主机的液压油、润滑油是否足够及清洁；
② 电压表是否正常，电流表指针是否在零位；
③ 各个位移开关置于“断开” (OFF) 位置；
④ 风水电系统是否正常，风筒、水管、电缆及轨道长度是否够推进行程；
第九章隧道掘进机（ TBM ）施工⑤ 主机及后配套没有影响施工的部件正在进行维修
(1) 施工场地及基本条件
① 采用 2 台直径 10.46m 的 TBM 施工。 ② 重点布置好隧道出口端 2 台 TBM 的卸碴场及碴土倒运场，宜采用 2 台翻车机共同为 2 台 TBM 卸碴③2。台 TBM 施工的隧道内双轨最高列车通过数量达 16 对，列车长度 130m ，运碴量 220m3/ 列，每列往返的运行时间最高为 3h ，列车数量各按 2~4 列配置。
第九章隧道掘进机（ TBM ）施工
第五节掘进机导坑超前扩挖法
TBM 导坑超前扩挖法是针对超大断面隧道施工的，它是在开挖主洞之前先用 TBM 快速掘进一个超前导坑，进行地质调查、排水、围岩改良等作业，而后用爆破法进行扩挖的一种施工方法。

隧道掘进机(TBM)施工

4.
导向及调向机构
导向机构是用来指示和校核掘进机推进的方向，使其保证符合设计的轴线和坡度的要求。
5.
通风及吸尘装置
掘进机工作时将产生大量的热量与粉尘。故对通风、降尘要求较高。一般在刀盘头部安装有吸尘设备和喷水装置，掘进时连续喷水降尘。机房内专设通风降温设备。
第三节掘进机法施工技术要求
一．基本原则
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
ห้องสมุดไป่ตู้
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。 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。
⑥
三．机械条件

TBM不仅受地质条件约束，还受到开挖直径、开挖机构的约束。在硬岩中开挖大直径隧道很是困难。日本实例的最大直径仅为5m左右。目前TBM多数是单轴回转式。若开挖直径越大，刀头内周与外周的周差速越大，将对刀头产生种种不良影响。随着开挖直径的增大，需要增大推力，支撑靴也要增大，将导致运输困难与承载力问题。
四、TBM破岩方式与原理(续)
3. 圆盘型滚刀破岩原理

知识点38-PPT-隧道TBM掘进原理与支护型式

3.滚刀破岩机理
11
二、TBM掘进工作原理
3.滚刀破岩机理
（2）洞壁上的轨迹
由于边刀的刀刃不断磨损，所以开挖直径不断缩小，到时更换新边刀后可以恢复到原有开挖直径，所以用掘进机开挖的隧洞沿轴线方向的洞壁是一个圆锥体接一个圆锥体。
Dmin=D理论开挖-2△刀边允许最大磨损量
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四、工程案例
3.TBM机型的确定
秦岭隧道全长中，Ⅲ、Ⅳ类围岩约长1450m，占总长的78 ％，其余为Ⅲ～I类，岩石抗压强度高，岩体完整性好。因此，在选择TBM类型上，通过对护盾式和敞开式TBM的比较，首先考虑采用敞开式TBM，这不仅仅是因为秦岭隧道90％以上岩体具有足够的自稳性和强度，同时也为TBM提供足够的顶推力和切削扭转矩的支承反力。
南口端掘进机掘进效率差不多，最高月掘进509ｍ。
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模注混凝土衬砌预制仰拱块
图10-14 复合式衬砌示意图
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四、工程案例
秦岭特长隧道位于西(西安)康 (安康)铁路线上的青岔车站和营盘车站之间，由两座基本平行的单线隧道组成，其中Ⅰ线隧道全长 18460米，Ⅱ线隧道全长18456米。
其中，Ⅰ线(左线)隧道使用2 台8.8米敞开式掘进机（TBM）由隧道两端相向施工。Ⅱ线隧道(右线)，采用新奥法施工。
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二、TBM掘进工作原理
4.护盾式掘进机
双护盾式掘进机增加了一个(尾)护盾, 利用水平撑靴进行开挖的同时安装衬砌管片，从而实现开挖与管片安装的同步，大大提高了施工进度。
双护盾式掘进机

隧道施工方法TBMPPT课件

隧道掘进机（TBM） Tunnel Boring Machine
薛亚东副教授地下建筑与工程系
2010年4月28日
E-mail: Mobile:
隧道掘进机（TBM）
是一种开挖地下隧道与洞室的专门设备。它利用破岩刀具施加的机械力，直接切割破碎岩石，切割下的碎碴由铲碴装置不停地排出。掘进机上还安装有支护、衬砌、吸尘、通风、导向等辅助设备，能完成多种作业，因此又称为联合掘进机。
兴趣是学习的最好老师！
TBM发展
1856年世界上第一台TBM在美国马萨诸塞洲铁路
隧道试验段由John Wilson制造，长6.56km，TBM 只掘进了3 .48m放弃了。
截止20世纪50年代中期，只有15台TBM制造。此后TBM真正进入发展阶段目前世界上每年开挖的隧道已有30%-40%是由TBM
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
直径9.03米
开口率36%
中心刀1把
刮刀90把
2020/11/21
铲刀16把滚刀8把
先行刀24把
兴趣是学习的最射混凝土
皮带运输
防水卷材料施工
TBM面临的问题
1. TBM刀具、施工参数及与地层适应性的技术经济分析 2. 复杂地质条件下长大输水隧道设计、施工技术研究 3. TBM施工隧道的支护新材料选择及裂缝控制技术研究 4. 长大输水隧道TBM信息化施工系统的开发与应用 5. 不良地层中TBM隧道施工的动态智能反馈与控制 6. 施工阶段的技术及经济风险分析