掘进机施工
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✓TBM1施工段长22.7135km ✓TBM2施工段长22.40425km
✓TBM3施工段长18.558156km
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
66
66
+15#
+
72支洞
6 3
6
1
.
.
4
4
2
95
2
主机安装 间扩大洞室
后配套 后配套 安装间 吊装间
260
66
66
+
+
T37BM
3 4
出1.4 发洞
隧道掘进机的定义是：一种靠旋转并推进刀盘， 通过盘形滚刀破碎岩石而使隧道全断面一次成形的机 器。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
➢1846年，在意大利与法国之间的 Cellis铁路隧道施工 中，为加速隧道施工，工程师 Henri Maus开始将一组 机械岩钻安装在钻架台车上掘进。
➢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。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
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，
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。
6 . 4
2 25
2
(a) 平面布置图
桥吊轨道
高程线
1
2
95
145
35
5
30
5
40
25
2
1
(b) 开挖剖面图
TBM2 安装洞室计算断面形式(m)
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
第九Leabharlann Baidu 隧道掘进机（TBM）施工
• TBM施工概述 • TBM基本构造 • 掘进 • 衬砌施工 • 不良地质地段施工 • 掘进机导坑超前扩挖法
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第一节 概 述
一、 掘进机法的发展历史
1.掘进机法的发展原因 2.掘进机法的发展过程
隧道掘进机（Tunnel Boring Machine简称TBM） 施工法是用隧道掘进机切削破岩，开凿岩石隧道的施 工方法。
➢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
-3.413 -2.912 -2.411 -1.909 -1.408 -0.906 -0.405 0.096 0.597 1.098
主机安装洞围岩应力比
ANSYS 5.6 MAR 20 2003 NODAL SOLUTION STEP=2 SUB=6 NLSRAT (AVG) SMN= -5.159 SMX-5=.11.50947
➢开敞式 TBM ：利用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。 常用于硬岩。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
适用于岩石整体性较好的隧洞。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
➢护盾式全断面岩 石掘进机：在整机 外围设置与机器直 径相一致的圆筒形 护盾结构。
二、 国内使用TBM的情况介绍
我国最早使用TBM施工的是水利水电工程。
铁路隧道使用TBM施工的有： ✓秦岭I线隧道 ✓桃花铺1号隧道 ✓磨沟岭隧道
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
拟用TBM施工隧道 1)青藏线 关角隧道32km ，双洞单线200km/h 2)南疆线 中天山隧道22.31km，160km/h 3)南疆线 新井子隧道13.6km，双洞单线160km/h 4)北同蒲 雁门关隧道14.13km，双洞单线200km/h 5)大包线 八苏山隧道10.42km，200km/h 6)西康二线 杜家山隧道14.3km，160km/h 7)兰渝线 西秦岭隧道群4座共100km，200km/h 8)兰渝线 4座80km，200km/h
缺点： •设备购置及使用成本大 •对岩层变化的适应性差 •断面适应性较差 •作业率低 •能耗大 •不适宜中短距离隧道的施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
四、掘进机类型
分为全断面和悬臂式两大类。全断面掘进机 （Tunnel Boring Machine 简称TBM）又分开敞式 和护盾式两类。护盾型又分单护盾和双护盾。
-4.469 -3.780 -3.090 -2.401 -1.711 -1.022 -0.332 0.357 1.047
后配套安装洞围岩应力比
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
三、 掘进机法的施工特点
优点： •安全 •快速 •经济 •省工与降低劳动强度 •排渣容易
•施工简单方便
•环境保护
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
63.34
3494.79
3490.16
6.57
3489.76
3484.17
7.92
3493.70
3442.00
59.04
252.67
设计洞径 （m）
4.28 5.62～6.29
7.35 7.35～8.68
8.68 8.68 8.68
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
锦屏电站输水隧道TBM施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
洞段
1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ 合计
表 1 各隧洞主要特征指标
隧洞尺寸
进口高度 （m）
出口高度 （m）
洞长 （km）
3628.00
3618.59
13.32
3617.30
3665.61
72.33
3564.26
3542.97
30.15
3540.97
3495.03
✓TBM3施工段长18.558156km
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
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72支洞
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主机安装 间扩大洞室
后配套 后配套 安装间 吊装间
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T37BM
3 4
出1.4 发洞
隧道掘进机的定义是：一种靠旋转并推进刀盘， 通过盘形滚刀破碎岩石而使隧道全断面一次成形的机 器。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
➢1846年，在意大利与法国之间的 Cellis铁路隧道施工 中，为加速隧道施工，工程师 Henri Maus开始将一组 机械岩钻安装在钻架台车上掘进。
➢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。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
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，
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。
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(a) 平面布置图
桥吊轨道
高程线
1
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145
35
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30
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1
(b) 开挖剖面图
TBM2 安装洞室计算断面形式(m)
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
第九Leabharlann Baidu 隧道掘进机（TBM）施工
• TBM施工概述 • TBM基本构造 • 掘进 • 衬砌施工 • 不良地质地段施工 • 掘进机导坑超前扩挖法
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第一节 概 述
一、 掘进机法的发展历史
1.掘进机法的发展原因 2.掘进机法的发展过程
隧道掘进机（Tunnel Boring Machine简称TBM） 施工法是用隧道掘进机切削破岩，开凿岩石隧道的施 工方法。
➢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
-3.413 -2.912 -2.411 -1.909 -1.408 -0.906 -0.405 0.096 0.597 1.098
主机安装洞围岩应力比
ANSYS 5.6 MAR 20 2003 NODAL SOLUTION STEP=2 SUB=6 NLSRAT (AVG) SMN= -5.159 SMX-5=.11.50947
➢开敞式 TBM ：利用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。 常用于硬岩。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
适用于岩石整体性较好的隧洞。
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
➢护盾式全断面岩 石掘进机：在整机 外围设置与机器直 径相一致的圆筒形 护盾结构。
二、 国内使用TBM的情况介绍
我国最早使用TBM施工的是水利水电工程。
铁路隧道使用TBM施工的有： ✓秦岭I线隧道 ✓桃花铺1号隧道 ✓磨沟岭隧道
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
拟用TBM施工隧道 1)青藏线 关角隧道32km ，双洞单线200km/h 2)南疆线 中天山隧道22.31km，160km/h 3)南疆线 新井子隧道13.6km，双洞单线160km/h 4)北同蒲 雁门关隧道14.13km，双洞单线200km/h 5)大包线 八苏山隧道10.42km，200km/h 6)西康二线 杜家山隧道14.3km，160km/h 7)兰渝线 西秦岭隧道群4座共100km，200km/h 8)兰渝线 4座80km，200km/h
缺点： •设备购置及使用成本大 •对岩层变化的适应性差 •断面适应性较差 •作业率低 •能耗大 •不适宜中短距离隧道的施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
四、掘进机类型
分为全断面和悬臂式两大类。全断面掘进机 （Tunnel Boring Machine 简称TBM）又分开敞式 和护盾式两类。护盾型又分单护盾和双护盾。
-4.469 -3.780 -3.090 -2.401 -1.711 -1.022 -0.332 0.357 1.047
后配套安装洞围岩应力比
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
三、 掘进机法的施工特点
优点： •安全 •快速 •经济 •省工与降低劳动强度 •排渣容易
•施工简单方便
•环境保护
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
63.34
3494.79
3490.16
6.57
3489.76
3484.17
7.92
3493.70
3442.00
59.04
252.67
设计洞径 （m）
4.28 5.62～6.29
7.35 7.35～8.68
8.68 8.68 8.68
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
锦屏电站输水隧道TBM施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
第九章 隧道掘进机（TBM）施工
洞段
1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ 合计
表 1 各隧洞主要特征指标
隧洞尺寸
进口高度 （m）
出口高度 （m）
洞长 （km）
3628.00
3618.59
13.32
3617.30
3665.61
72.33
3564.26
3542.97
30.15
3540.97
3495.03