TBM概述 中铁一局
开敞式及双护盾TBM机构和原理讲义[详细]
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TBM皮带机出渣运输
TBM的导向系统PPS终端
开敞式TBM矿车出渣
开敞式TBM连续皮带机出渣
第二部分
开敞式TBM的工作原理
在推进油缸的推力作用下，主驱动带动刀盘刀 具对岩石进行滚压，岩石达到破裂极限，逐步 开裂剥落成片装岩渣，掉落到刀盘下部，再有 刀盘铲斗将岩渣产起装入皮带机中，转运到碴 车列车或连续皮带机运送到洞外；同时，TBM 的支护系统完成隧道的初期支护工作，有后续 模板台车完成隧道二衬工作。
当在硬岩地层开挖时，刀盘必需有很大的推进力，支撑系统必须产生很大的夹持力以支持这 个推进力。因此对围岩的接触压力将达到较高水平。当在软弱地层开挖时，刀盘只需要较小的推 进力。夹持力将成正比减少，因此对围岩的接触压力将比较小。
这种系统的特点不是属于硬性的、不可改变的，即具有恒定不变的高夹持力和相应的高的接 触压力，而是能根据刀盘对推进力的需要来提供相应的接触压力。
全断面开敞式硬岩掘进机机构组成
全断面开敞式硬岩掘进机主要由主机、连接桥、 后配套组成；主机部分主要有刀盘、护盾、内外 凯(或内机架、水平支撑)、主驱动、前后支撑 （机头架、后支撑）等组成；后配套主要有拖车、 供电、通讯、供水排水、通风除尘、供气、控制 系统、激光导向系统、出碴运输设备系统组成。
TBM刀盘及刀具 刀具
推进油缸分成四组作用在四个压力区，以利于当在软弱围岩中掘进不能用支撑时掘进机进行 转向。每组的推进油缸连到一个推力靴板上。推力靴板上覆盖的聚氨酯的靴面以保护衬砌块。
后护盾的总推力相当大，以便施加需要的力于刀盘，并用于克服全部护盾的摩擦阻力。(单 护盾模式时)。推进油缸有一共用的液压动力装置。四组液压缸的每一组均有共同的供油量控制 ，由掘进机操纵手监控。在正常掘进模式时，即用支撑靴提供反力来推进前护盾与刀盘。推进液 压缸可由一个共用的油流来操作。每一液压缸装有测量装置或者线性传感器，使操作者能监控其 位置。
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。
技术研发中心-中铁一局集团有限公司BIM技术应用开展情况汇报
二、开辟网络学习园地等平台，加强BIM学习
➢ 为加强集团公司内部BIM技术的及时推广应用，在集团公司协同办公平台中 开辟了《BIM技术交流园地》，并通过该园地将BIM技术的交流资料和软件应 用等学习资料进行共享，供相关人员下载学习。
三、编辑BIM技术系列丛书，供各级各类人员学习、了解BIM技术
➢ 组织编制了《BIM技术简介》（系列丛书第一册）和《BIM技术工程应用》（ 系列丛书第二册）并依据中铁一局在中国工程建设BIM应用大赛获奖的北京 地铁苏州桥车站、杭州紫之公路隧道、中铁一局综合服务楼和广佛环城际铁 路东平新城车站BIM技术应用情况，组织编写了《中铁一局BIM技术工程应用 实例》（系列丛书第三册）等推广应用书籍，并对该从书在中铁一局及相关 单位中及时进行了发放，有效提升了BIM管理团队的技术认知程度，增强了 自信心。
中铁一局北京地铁苏州桥站BIM技术应用获得第二届中国工程建设BIM应用大赛一等奖
3.2 BIM推广应用整体情况及经济效益
在BIM试点项目的实施过程中，根据公司情况建立BIM技术研发小组 ，由项目部和机关本部管理人员组成，并且增加企业需要培养的BIM 技术人才，通过项目试点过程中对人员进行培训，并且以这部分人员 为班底成立企业的BIM技术应用中心。解决了上下信息不对称的局面 ，缓解了企业内部管理系统缺少基础数据的处境，为企业各职能部门 的管理工作提供了更加详实的数据支撑，让企业管理人员可以随时、 准确、快速获得项目相关信息。促进了企业工程项目精细化管理，有 效节约了项目生产成本，经济效益获得明显提升。
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。
超特长隧洞集群TBM试掘进阶段存在的问题与施工技术发展方向
Engineering Equipment and Materials | 工程设备与材料 |·113·2020年第14期作者简介：韩伟亮，男，本科，工程师，研究方向：隧道TBM 施工。
超特长隧洞集群TBM 试掘进阶段存在的问题与施工技术发展方向韩伟亮（中铁隧道股份有限公司，河南 郑州 450000）摘 要：目前，我国对超特长隧道的需求增大，对于超特长隧道而言，常规钻爆法工期较长，隧道掘进机（TBM）则比较适合超特长隧道施工的需要，因而被广泛应用于隧洞工程施工中。
文章以TBM 设备及其施工技术的发展历史为切入点，介绍了TBM 设备在超特长隧洞集群试掘进阶段存在的问题，详细论述了TBM 施工技术的发展方向，以期促进TBM 行业的快速发展。
关键词：超特长隧洞集群；TBM；试掘进；施工技术中图分类号：U455.3 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）14-0113-02 随着我国社会经济的发展，国家基础建设迈入了高速发展阶段，隧洞工程逐渐朝超特长方向发展。
在超特长隧洞掘进中，TBM 施工技术占据主要地位。
TBM 设备及其施工技术经过多年的发展已经非常成熟，被广泛应用于国内外的隧洞工程施工中。
在其应用过程中，同时也促进了TBM 施工技术的创新和完善，使得我国的TBM 设备及施工技术从开始的跟随国外脚步发展逐渐变为领跑世界，为其发展创造了良好的机遇。
但是在超特长隧洞集群TBM 试掘进阶段，仍然存在一些问题以待研究和改进，在TBM 设备研制、施工技术等方面还需进一步提升。
1 TBM 及其施工技术概述1.1 TBM 概述TBM 是全断面隧道掘进机的英文简称，主要分为敞开式隧道掘进机和护盾式隧道掘进机，其原理是利用旋转刀片在推力的作用下挤压剪切碎岩，并通过铲斗收集石渣后利用皮带输送至洞外的过程，多应用在硬质岩石施工中。
TBM 是机械、液压、电子、激光、控制等前沿科技技术于一体的具高度自动化、机械化的大型流水线隧道施工设备，具有掘进速度快、自动化程度高、安全可靠、环保、不受气候环境影响、综合效益高等特点，主要应用于铁道、水电、交通、矿山、市政等隧洞工程中。
TBM与盾构施工问题
泥水平衡盾构机的机构与工作原理 的 稳 定 。
体 加 压 作 用
开 挖 面 和 隔 泥 压 力 保 持 机 满 之 加 间 压 ， 保 的 为 证 开 挖 水 水 ， 面 通 土 过 ， 在 室 泥 泥 作 构 充 中 刀 盘 室 大 水 与 板 和 ， 板
隔 工 作 在 机 械 式 盾 构 大 刀 盘 的 后 方 设 置 一 道 ： 理 原
护盾掘进机结构及工作原理
得 平 土压平衡盾构机的结构与工作原理 的 土 状 态 的 下 ， 进 行 连 在 续 出 出 土 。 推 土 土 盾 取 机 量 进 与 量 土 置 装 土 排 口 衡 于 排
装 取 得 平 衡 的 同 时 由 土 腔
仓 工 （ 工 作 室 ） ， 土 仓 内 内 的 的 螺 旋 输 送 机 面 出 土 ， 压 力 土 入 开 挖 土 进 土 与 泥 后 的 泥 切 削 层 ， 土 削 切 刀 盘 ： 由 理 作 原
TBM分类3
2. 从开挖不同形状的隧道分类： 从开挖不同形状的隧道分类： 1）单圆掘进机 2）多圆掘进机 3）异型（特殊形状）掘进机 4）微型掘进机（minimum）
撑靴式掘进机Gripper TBM
撑靴式掘进机Gripper TBM
CHINA REAILWAY TUNNEL GROUP CO,. LTD. 中铁隧道集团有限公司 CHINA REAILWAY TUNNEL GROUP CO,. LTD.
隔 工 作 在 机 械 式 盾 构 大 刀 盘 的 后 方 设 置 一 道 ： 理 原
泥 盾
第四部分
施工录像资料
微型掘进机－顶管 30min 双护盾掘进 15min 磨沟岭施工 20min TBM、盾构施工资料 TBM、盾构施工资料
TBM概述中铁一局
2.1铁路山岭隧道TBM的选型 � 2.2山岭隧道TBM施工组织 � 2.3山岭隧道TBM施工工艺、工法（掘进、出
渣、通风、支护、衬砌、给排水、电力供应 等）； � 2.4 TBM的保养维护及消耗件国产化改造 � 2.5 使用TBM的技术经济比较
项目技术攻关的必要性
� 隧道TBM施工技术的引进，是我局目前面 临的一个需要及时解决的问题， 在此之前， 我局尚未施工过类似工程。而同为中铁工程 系统的中铁隧道集团和中铁建的十八局已经 在TBM施工方面有所建树。成为第一批具有 铁路TBM施工业绩的施工单位。我局必须抓 住这个难得的机会，争取成为第二批进入铁 路TBM施工领域的“国家队”
� 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。
TBM施工的优点
� 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，缩短工期； � 安全---无爆破作业，安全性加大，作业环境安
TBM概述
中铁一局 王珣
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.
施工难点：整个TBM系统的连续运转
推广应用前景分析
目前，铁路隧道的穿越能力不断加强， 在设计上，长大隧道用来代替原来的隧道群 设计，隧道设计越来越长。我国是一个多山 国家。TBM在长大隧道施工方面有独特的优 势。具有快速、优质、高效、安全、环保、 集成化程度高的优点，是长大隧道施工的发 展趋势。具有广阔的推广应用前景。
单护盾TBM简介
单护盾TBM简介
重庆轨道交通环线工程采用单护盾TBM施工，设备型号为ZTT6820，开挖直径为6860mm，前盾直径为6820mm，盾体长度为8.54m，整机长度约94m；主机及后配套总重约550t，最小平曲线半径为300m，最小竖曲线半径为1000m。
刀盘结构为面板式，中心滚刀4把（双联滚刀），正滚刀27把（单刃滚刀），边缘滚刀9把，主驱动驱动型式为变频电机驱动，驱动电机7个，扭矩为5510 kNm，主驱动功率为7×220kW，盾体型式为被动铰接式，前盾直径为6820mm，重量约100t，中盾直径为6810mm，重量约105t，盾尾直径为6800mm，约35t，额定推力为39886kN，最大总推力为46533kN，油缸32根，油缸规格为230/200-2200mm，油缸行程为2200mm，最大设计推进速度120mm/min，铰接为被动式铰接，油缸14只，规格200/100-150mm，行程为150mm，最大设计总收缩力12，000kN。
本设备采用2个皮带机，驱动类型均为液压马达驱动，1#皮带机功率为30kW，2#皮带机为55kW，皮带宽度均为800mm，输送能力均为500m³/h，采用吹豆砾石和注双液浆，豆砾石系统功率为2×11kW+5.5kW，喷射机能力为2×7m3/h，导向系统采用激光靶导向系统DDJ，测量精度为2秒，自动全站仪为Leica TS15-A。
TBM详细介绍
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。
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 介绍
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施工要点目录第一节隧道掘进机法基本概念 (1)一、TBM发展历史简介 (1)二、国外主要制造商 (1)三、TBM分类 (1)四、TBM破岩方式与原理 (3)五、单护盾TBM与盾构的区别 (5)六、TBM选用 (5)七、国内外应用概况 (5)第二节掘进机法施工流程 (6)一TBM施工主要流程 (6)二.Robbins开敞式TBM循环作业流程 (6)三.TBM基本构造 (7)第三节掘进机法施工技术要求 (8)一.基本原则 (8)二.工程地质条件 (9)三.机械条件 (10)第四节掘进机法施工要点 (10)一.TBM施工管理措施 (10)二.衬砌施工技术要点 (11)三.不良地质地段施工 (11)四. 综合施工方法 (12)五.施工方法选择 (13)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。
1818年英国布鲁诺(Brunei)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发明隧道掘赴机循构)。
1851年美国人查理士·威尔逊研制出下日M试用于花岗岩掘进未获成功。
1881年波敌特开发出压缩空气式TBM,成功用于英吉利海峡隧道直径2.1 m的勘探导坑。
美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩T日M,1956年又成功研制中硬岩TBM.二、国外主要制造商德国威尔特(Wirth)公司令德国德马克(Dcmag)公司美国罗宾斯(Robbins)公司令美国贾瓦(Jarva)公司德国海瑞克(Herrenknecht)公司加拿大拉瓦特(Lovat)公司今日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)三、TBM分类开敞式TBM:配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。
TBM类型及工作基本知识介绍
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。
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。
中铁25个局的全面介绍
中铁一局中铁一局集团有限公司为国家大型综合施工企业，是中国中铁股份有限公司成员企业。
注册地在陕西省西安市，企业资质等级:铁路工程施工总承包特级；公路工程施工总承包特级；市政公用工程、房屋建筑工程施工总承包一级；铁路铺轨架梁工程、公路路面工程、隧道工程、水工隧洞工程专业承包一级；城市轨道交通工程专业承包。
公司成立于1950年5月，是我国最早的国有大型施工企业之一。
下设十二个分公司，十五个控股子公司。
截止2005年底，全公司共有职工28458人，其中各类专业技术人员9426人；公司资产总额71亿元，拥有各类大型机械设备3245台(套)；2005年施工产值达108.7亿元。
公司面向社会广泛招揽各类工程，各类铁路综合工程及通信、信号、电力工程，各等级公路及其桥梁工程，市政公用工程，房屋建筑工程的施工总承包；各类大中型铁路铺轨架梁工程施工，各级公路的各类路面和钢桥面工程的施工，各类隧道工程施工,飞行区指标4C及以下机场的跑道、滑行道和机坪（包括土基、基础、道面及飞行区排水工程）工程的施工、城市地铁、轻轨等轨道交通工程的施工；承包境外及境内国际招标工程；工程项目的科研与技术咨询，房地产综合开发，设备安装、加工制造、修理、租赁及配件经营；铁路临管运输；物资供销、仓储；商业贸易；岩土工程的测试、监测、检测；铁路房屋建筑、建筑工程、铁路线路的设计及工程造价咨询；进出口贸易等业务。
公司成立50多年来，共修建铁路1 .24万公里，占新中国铁路的七分之一，还承建了一大批市政建筑工程，承接过多项国外大中型工程，施工队伍遍及全国各个省、市、自治区。
公司一贯重视新技术、新工艺的开发和运用，施工手段和管理方法不断更新。
曾有五项科研成果达到当时的国际先进水平，有数十项科研成果处于国内领先地位，历年来获国家及省（部）级优质奖的工程40余项，近年来，被授予“全国施工技术进步先进企业”、“陕西省重点建设先进施工单位”、“重合同守信用企业”，1993年被国务院企业评价中心评选为“全国500家最大建筑业企业第一名”，1994年获陕西省经济明星企业称号，1998年12月通过了ISO9002标准质量体系认证，2000年1月获得“国外承包工程和劳务合作经营许可证”，2000年12月中国设备管理协会授予“全国设备管理优秀单位”称号，2000年度建筑业总产值位居全国同行业第二名，2003年荣获国家工商行政管理总局的“全国重合同守信誉”企业称号，2002年荣获“全国工程建设质量管理优秀企业”称号；连年被评为中国建设银行AAA级企业信用等级，2003年2月由陕西省24家金融机构推荐，由陕西银行同业协会审定，报请陕西省人民政府同意，被评为首批“诚信企业”，2003年11月通过了质量体系认证证书、环境管理体系认证证书、职业健康管理体系认证证书，被中施企协评为2003年度“全国用户满意施工企业”称号，“2004年质量管理优秀企业”，“2004年度全国工程建设质量管理优秀企业证书”，“2004年全国用户满意施工企业”，“2005年中国工程建设社会信用AAA奖”等荣誉。
TBM概述
中铁一局 王珣
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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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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。
精品文档
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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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TBM在铁路山岭隧道上的应用前景
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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
中铁一局的前世今生
中铁一局的前世今生
中铁一局的前身是铁道部西北铁路干线工程局。
1950年5月1日，为适应西北铁路建设的迫切需要，经中央人民政府政务院批准：铁道部西北铁路干线工程局在甘肃天水成立，担负着抢修宝天线，修建天兰线以及兰新线的艰巨任务。
1952年改为铁道部新建铁路工程总局第一工程局，局址迁至甘肃省兰州市。
1958年改为铁道部乌鲁木齐铁路局，局址迁至新疆乌鲁木齐市。
1963年改为铁道部西北铁路工程局。
1966年改为铁道部第一工程局。
1970年并入交通部，为交通部第一工程局。
1974年恢复为铁道部第一工程局，局址迁至陕西省西安市。
1984年，为进一步搞活铁路施工企业，使铁路企业逐步转变为相对独立的经济实体，铁道部决定将铁道部第一工程局改称为铁道部第一工程公司。
1985年，根据铁道部的决定，恢复铁道部第一工程局的名称。
2000年，铁道部第一工程局改制为中铁一局集团有限公司，一直到如今。
中铁一局概述
中铁一局概述集团有限公司为国家大型综合施工企业，注册地在陕西省西安市，企业资质等级:铁路工程施工总承包特级；公路工程施工总承包特级；市政公用工程、房屋建筑工程施工总承包一级；铁路铺轨架梁工程、公路路面工程、隧道工程、水工隧洞工程专业承包一级；城市轨道交通工程专业承包。
公司成立于1950年5月，是我国最早的国有大型施工企业之一。
下设十二个分公司，十五个控股子公司。
截止2005年底，全公司共有职工28458人，其中各类专业技术人员9426人；公司资产总额71亿元，拥有各类大型机械设备3245台(套)；2005年施工产值达108.7亿元。
公司面向社会广泛招揽各类工程，各类铁路综合工程及通信、信号、电力工程，各等级公路及其桥梁工程，市政公用工程，房屋建筑工程的施工总承包；各类大中型铁路铺轨架梁工程施工，各级公路的各类路面和钢桥面工程的施工，各类隧道工程施工,飞行区指标4C及以下机场的跑道、滑行道和机坪（包括土基、基础、道面及飞行区排水工程）工程的施工、城市地铁、轻轨等轨道交通工程的施工；承包境外及境内国际招标工程；工程项目的科研与技术咨询，房地产综合开发，设备安装、加工制造、修理、租赁及配件经营；铁路临管运输；物资供销、仓储；商业贸易；岩土工程的测试、监测、检测；铁路房屋建筑、建筑工程、铁路线路的设计及工程造价咨询；进出口贸易等业务。
公司成立50多年来，共修建铁路1.24万公里，占新中国铁路的七分之一，还承建了一大批市政建筑工程，承接过多项国外大中型工程，施工队伍遍及全国各个省、市、自治区。
公司一贯重视新技术、新工艺的开发和运用，施工手段和管理方法不断更新。
曾有五项科研成果达到当时的国际先进水平，有数十项科研成果处于国内领先地位，历年来获国家及省（部）级优质奖的工程40余项，近年来，被授予“全国施工技术进步先进企业”、“陕西省重点建设先进施工单位”、“重合同守信用企业”，1993年被国务院企业评价中心评选为“全国500家最大建筑业企业第一名”，1994年获陕西省经济明星企业称号，1998年12月通过了ISO9002标准质量体系认证，2000年1月获得“国外承包工程和劳务合作经营许可证”，2000年12月中国设备管理协会授予“全国设备管理优秀单位”称号，2000年度建筑业总产值位居全国同行业第二名，2003年荣获国家工商行政管理总局的“全国重合同守信誉”企业称号，2002年荣获“全国工程建设质量管理优秀企业”称号；连年被评为中国建设银行AAA级企业信用等级，2003年2月由陕西省24家金融机构推荐，由陕西银行同业协会审定，报请陕西省人民政府同意，被评为首批“诚信企业”，2003年11月通过了质量体系认证证书、环境管理体系认证证书、职业健康管理体系认证证书，被中施企协评为2003年度“全国用户满意施工企业”称号，“2004年质量管理优秀企业”，“2004年度全国工程建设质量管理优秀企业证书”，“2004年全国用户满意施工企业”，“2005年中国工程建设社会信用AAA奖”等荣誉。
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掘进技术的发展
第三代 凿岩台车 第一代 钢钎大锤 第二代 手持风钻
第四代 TBM
TBM的起源
�
TBM 是在1846 年由意大利人Maus发明的。 1851年，美国人查理士 ·威尔逊开发了一台 TBM，在花岗岩中试用，未获成功。 1881年 波蒙特开发了压缩空气式 TBM，并成功应用 于英吉利海峡隧道直径为 2.1米的勘探导坑。
TBM主要制造商
� 美国罗宾斯 � 德国海瑞克公司 � 德国威尔特公司 � 加拿大拉法特 � 日本的三菱公司
Robbins
TBM的分类
� ＴＢＭ主要分为以下３种类
型，并分别适应于不同的地 质。 � 开敞式ＴＢＭ。常用于硬岩 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 也可应用于软岩隧道。
推广应用前景分析
目前，铁路隧道的穿越能力不断加强， 在设计上，长大隧道用来代替原来的隧道群 设计，隧道设计越来越长。我国是一个多山 国家。TBM在长大隧道施工方面有独特的优 势。具有快速、优质、高效、安全、环保、 集成化程度高的优点，是长大隧道施工的发 展趋势。具有广阔的推广应用前景。
现有的工作基础
后配套
后配套由后配套桥、液压主泵站、电器 控制柜、应急发电机、空压机、喷锚支护设 备、3#皮带桥、机车停放平板、料车拖拉系 统、供水系统、排水系统、通风系统、医疗 室／洗手间、休息室、维修工作间等组成， 完成向主机供电供气以及喷锚支护、停放矿 车、材料运输、出碴等作业。
附属设备
有10kV电缆、￠ 2200软风管、￠150进 水管和水阀、出碴运输 设备、通风设备、翻车 机，主要完成出碴、材 料运输、通风及翻车作 业。
铁路隧道使用情况
� 秦岭Ｉ线隧道。全长 18.456ｋｍ，采用TBM 法和 钻爆法施工，由铁道 部 1996年引进２台威尔特 (WIRTH)8.8m开敞式TBM，秦 岭北口TBM掘进长度为5.244 ｋｍ，秦岭南口TBM掘进长 度5.621km，TBM施工中， 1998年平均月进尺为252.36 ｍ，1999年平均月进尺为 290.64ｍ，最高月进尺为 528.48ｍ。
研究与开发内容
2.1铁路山岭隧道TBM的选型 � 2.2山岭隧道TBM施工组织 � 2.3山岭隧道TBM施工工艺、工法（掘进、出 渣、通风、支护、衬砌、给排水、电力供应 等）； � 2.4 TBM的保养维护及消耗件国产化改造 � 2.5 使用TBM的技术经济比较
项目技术攻关的必要性
�
隧道TBM施工技术的引进，是我局目前面 临的一个需要及时解决的问题， 在此之前， 我局尚未施工过类似工程。而同为中铁工程 系统的中铁隧道集团和中铁建的十八局已经 在TBM施工方面有所建树。成为第一批具有 铁路TBM施工业绩的施工单位。我局必须抓 住这个难得的机会，争取成为第二批进入铁 路TBM施工领域的“国家队”
TBM概述
中铁一局 王珣
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. � TBM定义是:一种靠旋转并推进刀盘,通过盘形滚刀破 碎岩石而使隧洞全断面一次成形的机器。
TBM施工图片
大件运输
现场组装
TBM洞
撑靴
TBM施工图片
� 激光定向系统
TBM控制室
TBM施工图片
� 锚杆钻机作业
喷射混凝土施工
TBM施工图片
� 刀盘与掌子面
TBM在铁路山岭隧道上的应用前景
�
铁道部计划安排，对今后铁路长大隧道将 优先考虑采用岩石掘进机（ TBM）法施工，近 日，据铁道部消息， “十一五”期间，铁道部将 引进100台TBM，其中07年将引进20台TBM， 其中12台拟用于向莆铁路，且全部为敞开式 TBM。这20台TBM将可能由德国海瑞克公司 提供。另外,西格二线新关角隧道、兰州 —重 庆铁路部分长大隧道、大理 —瑞丽铁路部分 长大隧道，均有可能采用 TBM施工。
铁路隧道使用情况
� 桃花铺１号隧道
西安南京铁路桃花１号 隧道全7.234km,TBM掘 进长度为6.2km，由中 铁十八局采用8.8m 开 敞式TBM 施工（该TBM 曾施工秦岭Ｉ 线隧道 出口段）最高月进尺为 551.82m。
铁路隧道使用情况
� 磨沟岭隧道
磨沟岭隧道全长6114m， 软岩占隧道总长的70.5％, 于2002年11月完工。该隧道 由中铁隧道集团采用8.8m开 敞式TBM施工（该TBM曾施工 秦岭Ｉ线隧道进段）TBM掘 进长度为4.653ｋｍ，最高 月进尺为573.9m
热切希望 我局在TBM 施工领域大展宏图！
谢谢大家！
项目的市场需求分析
截至2005年底，我国已成功修建了7500多 座、总延长4300多公里的铁路隧道。隧道数 量和总长度均居世界前列 在后续的铁路建设中，将修建大量长度 � 超过20公里以上的隧道，均有可能采用 TBM施 工。
�
创新点
3.1长大隧道（≧15km）TBM独头掘进 3.2长大隧道（≧15km）TBM独头通风技术 3.3 TBM的保养、维护、使用技术 施工难点：整个TBM系统的连续运转
� 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。
TBM施工的优点
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，缩短工期； 安全---无爆破作业，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。
主机
由刀盘、刀盘护盾、内 外机架、后支承、通风管道、 推进油缸、钢拱架安装器、 锚杆或超前钻机、激光对准 装置,1#皮带桥、驱动电机、 离合器、变速箱、传动轴等 部件组成，完成掘进机的掘 进、换步、锚杆支护、钢拱 架支护及出碴等作业，是该 成套设备的核心。
连接桥
由主桥、除尘系统、注浆系统、驾驶室、 通风管路、2#皮带桥、仰拱吊机、材料吊机、 材料升降平台、钢拱架运输小车等组成，连 接主机与后配套，完成除尘、出碴及仰拱铺 设、材料运输等作业。
� � � �
TBM施工的缺点
� 地质适应性较差 ; � 不适宜中短距离隧道的施工 ; � 断面适应性较差 ; � 运输困难，对施工场地有特殊要求 ; � 设备购置及使用成本大。
TBM的基本构造
敞开式TBM是山岭隧道施工的成套设 备，从结构上一般分为主机、连接桥、后配 套及附属设备 ，各部分分别由相应的液压系 统、电气系统、 PLC（Programmable logic Controller 可编程控制器 ）等控制完成相应 的动作。
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我局于2004年3月份参与了辽宁大伙房输水工 程TBM1施工段的投标，进行了调研及技术交流工 作，编制了投标标书。虽然未中标，但做了大量 的准备工作，储备了TBM投标、施工方面的人才。 我局参与了广州地铁、北京地铁、南京地铁等 地下工程的盾构施工。由于其与TBM施工在掘进 技术上具有相似性，盾构施工技术可以作为 TBM 的借鉴与参考。
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。