掘进机(TBM)施工技术
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。
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。
tbm施工技术试题
tbm施工技术试题TBM（Tunnel Boring Machine）是一种用于隧道施工的机械设备，下面是一些与TBM施工技术相关的试题及其回答：1. 什么是TBM施工技术？TBM施工技术是指使用隧道掘进机（TBM）进行隧道开挖和支护的工程技术。
它通过机械化的方式进行隧道开挖，减少了人工劳动，提高了施工效率和安全性。
2. TBM施工技术的优势有哪些？TBM施工技术具有以下优势：高效快速，TBM能够连续进行隧道开挖和支护，施工速度快，可以大幅缩短工期。
安全可靠，TBM施工避免了人工开挖的风险，减少了人员伤亡和事故发生的可能性。
环保节能，TBM施工过程中产生的噪音和振动较小，对周围环境的影响较小。
适用范围广，TBM适用于各种地质条件，包括软土、岩石和水下等情况。
3. TBM施工技术的主要步骤是什么？TBM施工技术的主要步骤包括：预处理，对施工区域进行勘察和调查，确定地质情况和隧道设计参数。
设备安装，安装TBM和相关设备，进行调试和测试。
开挖施工，启动TBM，进行隧道的开挖和支护工作。
排土处理，将挖掘出的土壤通过输送系统运出隧道，并进行处理。
支护工程，根据地质条件选择合适的支护方式，对隧道进行支护。
后处理，进行隧道的修整和清理工作，确保隧道的完整性和通行安全。
4. TBM施工技术在哪些领域得到广泛应用？TBM施工技术在以下领域得到广泛应用：地铁和轨道交通隧道，TBM被广泛用于地铁和轨道交通隧道的开挖和支护。
水利工程，TBM可用于水库、水渠和排水隧道的施工。
公路和铁路隧道，TBM可用于公路和铁路隧道的快速开挖和支护。
水下隧道，TBM可用于水下隧道的施工，如海底隧道和河床隧道。
矿山工程，TBM可用于矿山的开采和施工。
希望以上回答能够满足您的需求。
如果您还有其他问题，请随时提问。
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
水工隧洞tbm掘进施工技术规程
水工隧洞tbm掘进施工技术规程一、总则1.1 本技术规程是为了指导水工隧洞Tbm掘进施工，确保施工安全，质量可靠。
1.2 本技术规程要求施工单位必须遵守政府的相关法规，及施工现场的安全技术操作规程和其他有关规定。
二、施工准备2.1 施工前，落实施工必备资料，包括施工图纸、设计文件以及安全技术操作规范等；2.2 确定安全措施／风险防控措施，承包商必须对施工风险进行合理控制；2.3 经现场实地勘查，按照进度计划和质量控制计划，制定施工方案；2.4 准备掘进靶机、钳子、钻筒、开槽环、监控设备等施工工具；2.5 拟定安全操作规程，如火警、受限空间作业规定等；2.6 对施工方位、精度协调确定支撑方案，按照设计要求，确定尺寸、形状、厚度等施工要求。
三、施工监测3.1 掘进前，施工单位及监理单位必须对施工区域进行有效监测，以确保掘进安全；3.2 定期检查掘进机的状态与参数，以确保工作效率和质量；3.3 应定期监测高深施工区及附近有关环境指标，加强监测、评估；3.4 建立切割面坐标记录，保持施工精度；3.5 掘进有关资料形成施工日志，确保施工过程可追溯四、施工安全4.1 确保施工人员安全，每进行一项施工任务前，都必须仔细阅读安全操作规程；4.2 高深施工区配备专人负责监控，及时处理应急情况4.3 合理安排休息，防止施工人员因疲劳造成安全事故；4.4 建立安全管理机制，及时发现、消除安全隐患；4.5 进入水工隧洞的作业人员需在工作前先查验安全设施，并服从相关的安全指示；4.6 实施规范的进出管理，加强施工现场的管理，确保施工安全。
五、质量控制5.1 落实有效质量管理体系，确保施工质量符合要求；5.2 手工施工部分，必须严格按照设计要求，确保施工质量稳定；5.3 实行实时质量监控，对施工质量实行定期检查；5.4 每阶段施工都应签发质量报告，并予以记录；5.5 施工过程中应加强对防腐及抗静电的把控，确保质量稳定可靠。
隧道全断面岩石掘进机(TBM)法施工安全技术与风险控制
隧道全断面岩石掘进机（TBM）法施工安全技术与风险控制一、风险分析（1）在吊装作业前，钢丝绳死弯、吊钩连接松动以及限位器发生失灵状况且未及时检测维修，可能造成吊装作业中钢丝绳断裂、吊钩脱落等后果，从而造成起重伤害。
（2）机械设备运行和维护中，作业人员若防护不当，可能导致作业人员被运行中的机械绞、碰、切、割、戳，从而造成机械伤害；或在维护中被工具击伤造成机械伤害。
（3）通过软弱围岩、岩爆、小岩溶、膨胀岩、高瓦斯等特殊地段时，若施工指挥人员指挥不当、施工方案不完善或者工作人员操作不当，遇软弱围岩、膨胀岩等，可能发生围岩坍塌、透水、冒顶片帮等事故；遇高瓦斯等特殊地段，可能发生中毒和窒息、瓦斯爆炸等事故。
（4）施工过程中，机械的刀具、刀盘、主轴承等重要部件失效失灵，可能因刀具、刀盘碎裂而飞出伤人，主轴承断裂而造成机械伤害。
（5）施工运输指挥不当，信号和制动失灵，货车汽车超速、超载及机械故障等，可能会导致货车侧翻、机械损伤甚至导致车祸发生，造成车辆伤害。
（6）未配备消防器材或消防器材失效，可能导致在意外火情发生时无法及时处理，从而酿成火灾、人体被灼烫等事故。
（7）TBM作业人员未经过专业培训、考核合格并取得相应操作证后就上岗，因不具备专业技术可能导致掘进机在工作过程中出现操作失误，引起不必要的机械伤害。
（8）遇到软弱围岩地段时，未专门制定施工方案或施工方案未经专家审核合格就开始施工掘进，可能因施工方案的不足而导致施工过程中出现围岩压力不足而使隧道坍塌。
（9）TBM掘进时，针对不同地段的不同地质条件选择的掘进参数或掘进模式不合理，可能导致在掘进过程中机械运转不良，从而出现故障，或者掘进后隧道质量不能满足设计预期。
（10）TBM及后配套设备的保养和检修工作在机器停止操作前就进行的，可能导致检修工作人员在检修作业中被机械绞、碾、碰、割、戳、切伤或致死，造成机械伤害。
（11）隧道在贯通过程中，洞内外若联络不畅，可能导致在隧道贯通前后因无法互相获知准确位置消息与指挥信息而在贯通瞬间造成机械碰撞、围岩崩塌等事故，可能对工作人员造成机械伤害。
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掘进机步进
TBM掘进机步进一、工艺概述TBM步进，就是TBM不掘进的移动前进过程中的施工。
掘进机步进的方式大致有两种，一种是通过油缸支撑在支座、马凳、管片等，使掘进机前移；另一种是通过掘进机的步进机构在地面直接向前移动。
不同条件下的步进有不同的方式，基本上分三种情况：第一种情况：当TBM在组装场地组装完成后，需要步进进洞施工，这时是在步进架的支撑状态下，走一步支一步的前进。
场地空出后，铺设道碴、枕木，每走12.5m接一次长轨。
第二种情况：当TBM进洞后（即是进了预备洞）形成了铺设钢筋混凝土仰拱支撑块的步进，在仰拱块上接轨的方式，这种步进也是在步行架的帮助下进行的。
第三种情况：当TBM步进通过区间已施工完成洞室或敞开段。
TBM步进施工的主要工作有仰拱块铺设、仰拱块底部注浆、风管、供水管路、10KV电缆、施工轨道延伸等工作。
二、作业内容作业内容：施工准备、TBM步进三、质量标准及验收方法保证TBM步进到达步进段时混凝土强度满足28天设计强度要求，需提供混凝土强度报告证明；TBM步进通过地面的平整度要求、平整度+5mm。
预埋件安装质量和TBM通过轮廓范围内的断面净空限界要求；保证洞室初期支护质量（结构稳定性和喷射混凝土施工质量），确保在TBM施工过程中导坑内排水畅通，不发生因结构失稳或剥落掉块和积水等而影响TBM掘进或步进进度和施工安全。
四、工艺流程图TBM步进至始发断面一般步骤为：步进前现场材料、机具准备→TBM在预备洞外步进施工→铺设道岔TBM轨线、运输轨线延伸→暗挖隧道段步进（摆放仰拱块、楔形块回填、砂浆轨道铺设、管线延伸）→TBM上始发台→拆除步进机架，将支撑卡住岩壁→TBM始发定位→TBM始发。
五、工序步骤及质量控制说明1、术语和符号步进掘进机利用支撑机构换步到开挖面过程。
步进小车安装于刀盘及护盾下部，在机器平底步进时使用，通过竖向、横向辅助油缸的作用，实现护盾在其上部滑移。
步进机架安装于机器撑靴下部，在机器步进时使用。
tbm掘进施工方案
TBM掘进施工方案1. 引言TBM（隧道掘进机）是一种现代隧道建设的重要设备，在隧道掘进工程中扮演着至关重要的角色。
本文将介绍TBM掘进的施工方案，包括施工准备、施工过程中的操作步骤和注意事项，以及施工完成后的检查和维护。
2. 施工准备在开始TBM掘进施工之前，需要进行一系列的准备工作，包括以下步骤：2.1 地质勘察在施工前，必须进行详尽的地质勘察，以了解施工地区的地质条件。
这将有助于确定隧道的路线、预测可能遇到的地质问题，并为解决这些问题做好准备。
2.2 设计隧道根据地质勘察的结果，进行隧道的设计。
设计考虑隧道的宽度、高度、支护结构等因素，以确保隧道的稳定性和安全性。
2.3 装配TBM在掘进施工前，需要将TBM组装并调试好。
确保所有的部件都完好无损，并进行必要的测试以验证TBM的功能。
2.4 制定施工计划制定详细的施工计划，包括施工进度、资源需求、安全措施等。
这将帮助确保施工的顺利进行，并提前解决可能出现的问题。
3. 施工过程TBM掘进的施工过程可分为以下几个关键步骤：3.1 掘进前预处理在开始掘进之前，需要对施工现场进行一些预处理工作。
这包括清理施工区域、确保通风良好以及搭建必要的支护结构。
3.2 掘进开始一旦预处理完成，TBM可以开始掘进。
在此阶段，需要密切监测机器的运行状况，确保所有的系统正常工作。
同时，还需要定期清理和维护TBM，以确保其正常运行。
3.3 土壤处理和泥浆管理在掘进过程中，会产生大量的土壤和泥浆。
必须对这些废料进行处理和管理，以确保施工现场的清洁和安全，并遵守环境法规。
3.4 支护结构安装当TBM掘进到一定距离后，需要及时安装支护结构，以保证隧道的稳定性。
根据实际情况，选择适当的支护方式，如钢拱、预应力锚索等。
3.5 掘进结束一旦掘进到目标位置，TBM的掘进工作就可以结束了。
在结束前，需要对隧道进行全面检查，确保其符合相关标准和要求。
4. 检查和维护在TBM掘进施工完成后，仍然需要进行一些检查和维护工作，以确保隧道的安全和可持续使用。
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
TBM施工原理和施工技术
40
TBM施工原理和施工技术
41
TBM施工原理和施工技术
42
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
26
拱架、网片的安装作业
TBM施工原理和施工技术
27
开敞式TBM开挖出的隧道表面
TBM施工原理和施工技术
28
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
53
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
54
TBM施工原理和施工技术
55
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。
tbm的名词解释
tbm的名词解释随着城市化进程的不断加速，地下工程在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
而在地下工程中，TBM（全称为Tunnel Boring Machine，中文为隧道掘进机）作为一种高效、快速、安全的工具，被广泛应用于隧道的建设。
一、TBM的定义和构造TBM是一种用于开挖地下隧道的机器设备，由车体、刀盘、推进系统、托盘、润滑系统、气动系统和电控系统等部分组成。
TBM通过旋转刀盘上的刀具，将地下岩石和土壤切割成碎片，并通过推进系统将碎片从隧道尾部输送出来。
同时，TBM车体上的托盘可以快速安装衬砌，以加固隧道并保证施工的安全。
二、TBM的工作原理TBM的工作原理可概括为刀盘切削和推进系统两个过程。
首先，刀盘上的刀具通过旋转高速切削地下岩石和土壤，然后通过推进系统将切削下来的碎石和土壤输送至隧道尾部。
在推进过程中，TBM车体上的托盘将隧道衬砌材料快速安装在隧道内壁上。
这样，TBM一边切削，一边推进，实现了高效、连续的隧道掘进工作。
三、TBM的种类和应用领域目前，根据不同的工程需求和地质条件，市场上存在多种类型的TBM。
常见的TBM主要包括盾构机、硬岩TBM和软土TBM等。
1. 盾构机（Shield TBM）：在城市地下工程中，尤其是地铁隧道的建设中，盾构机得到了广泛应用。
盾构机主要适用于软土、河床沉积物和老旧地层等地质条件，具有掘进速度快、施工安全、环境影响小等优点。
2. 硬岩TBM（Hard Rock TBM）：硬岩TBM主要用于掘进地质条件较为坚硬的岩石，如花岗岩、石灰岩等。
硬岩TBM的刀具通常由硬质合金制成，能够耐受高硬度岩石的切削。
3. 软土TBM（Soft Ground TBM）：软土TBM适用于软土地质条件下的掘进工作。
软土TBM通常采用压力平衡控制技术，通过控制膨胀式托盘的压力来平衡隧道内外的地下水压力，确保掘进的稳定性。
除了在地铁隧道建设中的广泛应用，TBM也在其他一些领域发挥着重要作用。
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。
输水隧洞工程中TBM_掘进施工技术要点分析
工程技术
输水隧洞工程中TBM掘进施工技术
要点分析
张茂勇 （广东水电二局股份有限公司，广东 广州 510000）
摘 要 ：该文以某工程为实践案例，分析双盾式 TBM 施工中的技术要点。通过实践研究 ：始发掘进时应重点关注刀
盘状态并控制出渣量 ；掘进与换步环节需要对 TBM 设备进行动态纠偏且调整刀盘速度为30mm/min，为控制掘进速
55~60
45±5
遇水膨胀率（％）
＞200
拉伸强度（MPa）
＞8
＞5
使用环境温度-30℃
不发脆
扯断伸长率（％）
≥300
≥500
反复60次膨胀收缩后膨胀倍率下降（％）
＜10
热空气老化（70℃下72h）硬度变化（邵氏A） ≤+8度
≤+8度
热空气老化（70℃下72h）扯断伸长率（降低） ≤20％
≤20％
灌浆固结后，进行管片接缝内燕尾槽的砂浆勾缝，并将
2023 NO.10（上） 中国新技术新产品
刀盘中心输送机，经主机和后方配套皮带机送至渣车，管片 安装与豆砾石填充在盾尾防护下同步进行，直至刀盘前进至 该环结束处。该循环掘进结束后安排下一循环施工 [1]。掘进 时，刀盘的速度应保持约 30mm/min，主推进油缸的推力保持 在 900t~1000t，掘进机缓慢推进，并适时调整参数。控制掘 进机刀盘以低贯入度切入，当刀盘与掌子面相距约 10cm 时启 动，刀盘初始转速控制在 3r/min，待掌子面平整后转速调整 为 6r/min，扭矩≤ 2000kN·m。
管片拼装接缝防水采用“M”形槽孔的复合橡胶止水条。
管片壁后环形间隙先用豆砾石充填，再用水泥浆回填灌浆豆 砾石作为隧洞防水的加强层 [5]。隧洞管片接缝复合止水条的基
地下工程施工TBM法施工
弱层和破碎带时，采用辅助工法很困难。所以，不良 地质的调查，不仅对TBM的选择和施工速度有很大的 影响，对能否采用TBM法也是决定性的因素。 1、影响选用TBM工法的地质因素 （1）隧道地压 很大的地压作用掌子面难于自稳，TBM掘进是极为困 难的。 （2）涌水状态 在涌水地段，在极端的情况下，机体会产生下沉 ， TBM的优点会丧失殆尽。
TBM施工技术
岩石隧道掘进机（TBM）法概述
2、TBM法的缺点 适应性较差：对多变的地质条件(断层、破碎 带、挤压带、涌水及坚硬岩石等)的适应性较 差。近年来采用了盾构外壳保护型的掘进机， 施工既可以在软弱和多变的地层中掘进又能在 中硬岩层中开挖施工。 经济性问题：掘进机结构复杂，对材料、零部 件的耐久性要求高。制造的价格较高。难用于 短隧道。
成，采用大口径轴承。后背部设有开口很大的 周边支持结构。开挖石碴由设在刀盘前面和外 周面的缝隙处理。施工时，通过把主机架作为 料斗提升，将石碴送到排土装置中。 中央主轴型刀盘：是一个圆板构造体，在其中心 处设主轴，用小口径的轴承来支持。滚刀配置 在圆板上。出碴是利用设在刀盘外周部的刮板 从下部收集，而后用外周部的料斗由上部送到 排土装置中。
TBM施工技术
掘进机（TBM）法的附属设施
一、TBM的附属设施 包括与TBM本体接续的在洞内配置的后 续设备和在整个洞内布设的设备以及洞 外的设备。 二、TBM附属设施的设置原则 是根据TBM流程（作业计划和内容）， 选定与之配合的必要设备。因此，要充 分研究作业计划和必要的功能，再来选 择有效率的各项设备。
TBM施工技术
掘进机（TBM）的基本构成和性能
TBM施工技术
掘进机（TBM）的基本构成和性能
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
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。
⑧
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]
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
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岩石隧道掘进机（TBM）法概述
二、岩石隧道掘进机的分类 1、按切削方式分类 大致分为全断面切削方式和部分断面切削方式两
类。部分断面切削方式是挖掘煤炭用的机械在 隧道挖掘施工上的应用，全断面切削方式开挖 的断面一般是圆形的。 2、按开挖地层分类 1）土质隧道掘进机（盾构） 2）岩石隧道掘进机（TBM）
(4) 施工进度要求：由总控制工期的时间推算出平均月进 尺指标。
(5) 企业自身的实际能力：如制造维修能力、经济能力， 施工队伍的技术、管理水平以及传统的施工习惯等。
TBM施工技术
隧道掘进机（TBM）法的支护技术
在TBM中，多采用喷混凝土、锚杆、钢支撑以及木背板、 钢背板等，有的还采用管片，也是基于地质条件进行 设计的，但其设计方法和施工方法的问题还没有完全 解决，其理由是：
掘进机在各类隧道开挖中的技术可行性、经济合理性主 要取决于：
(1) 工程规模：如隧道形状、长度、直径、埋深、走向以 及围岩条件等。
(2) 地质情况：如岩石类型及强度，地质的节理分布及发 育程度，有无断层、暗河、溶洞，地下水的分布，隧 道正上方有无建筑物、河流等。
(3) 作业场地：交通运输能力。由于掘进机的机械部件多、 重量大、现场搬运、解体等工作需要起重设备等配合。 水电来源、进出洞口场地等。
TBM施工技术
岩石隧道掘进机（TBM）法概述
三、TBM法的优缺点 1、TBM法的优点 1）掘进效率高。掘进机开挖时，可以实现连续作业，从
而可以保证破岩、出碴、支护一条龙作业。特别在稳 定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。 2）掘进机开挖施工质量好，且超挖量少。掘进机开挖的 隧道(洞)内壁光滑，不存在凹凸现象，从而可以减少 支护工程量，降低工程费用。 3）对岩石的扰动小。掘进机开挖施工可以大大改善开挖 面的施工条件。而且周围岩层稳定性较好，从而保证 了施工人员的健康和安全。 4）施工安全，近期的TBM可在防护棚内进行刀具的更换， 密闭式操纵室和高性能的集尘机的采用，使安全性和 作业环境有了较大的改善。
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
2、影响TBM效率的地质因素 影响TBM效率的因素主要有岩石强度、硬
度及裂隙等。这些因素对TBM切削岩石 的能力影响极大。 （1）岩石强度 （2）岩层的裂隙 （3）岩石硬度
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
二、 机械条件 TBM不仅受到地质条件的约束，还受到开挖直
径
理由是：目前的TBM大都是单轴回转式的，开 挖直径越大，刀头的内周和外周的周速差越大， 对刀头产生种种不良影响。此外，随着开挖直 径的增大，要增大推力，支撑靴也要增大。会 出现运送上的困难和承载力问题。 此外，挖掘机械是采用压碎方式还是切削方式， 对实际应用的适用范围也有差别。
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
四、 工程所在地的设施 在TBM法中，因要进行机械的运输、组装
等，故要对隧道所处地点的状况，给以 应有的注意。TBM的运搬计划，要考虑 道路的宽度、高度和重量的限制，根据 组装的条件要充分调查运输时的分割方 法（最小分割尺寸和重量）。
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
（1）掌子面被TBM机体所堵塞，很难基于掌子面直 接进行状况的判断；
（2）拱顶下沉和净空位移等隧道动态量测，在开挖后 立即进行是困难的，因此，要采用量测以外的手段来 判断围岩的稳定性和支护是否妥当；
掘进机(TBM)施工技术
TBM施工技术
岩石隧道掘进机（TBM）法概述
一、基本概念 岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）简称TBM。 是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施工方
法。通常是利用回转刀盘又借助推进装置的作用力从而使 刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面，以达到破岩开挖隧道(洞) 的目的。 按岩石的破碎方式，分为挤压破碎与切削破碎两种，前者是 将较大的推力给予刀具，通过刀具的楔子作用将岩石挤压 破碎；后者是利用旋转扭矩在刀具的切线方向及垂直方向 上进行切削。 按刀具切削头的旋转方式，可分为单轴旋转式与多轴旋转式 两种。 掘进机构造：是由切削破碎装置、行走推进装置、出碴运输 装置、驱动装置、机器方位调整机构、机架和机尾，以及 液压、电气、润滑、除尘系统等组成。
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
三、 开挖长度 TBM进入现场后，一般要经过运输、组装的过
程。根据TBM的直径和形式、运输途径、组装 基地的状况等，要准备1~2个月。其次，TBM 的后续设备长100~200m，为正规地进行掘进， 也要先修筑一段长200m左右的隧道。所以， 隧道长度短时，包括机械购置费在内的成本是 很高的，是不经济的。 当隧道长度在1000m以下时，固定费的成本急剧 增大，到3000m左右时，成本大致是一定的。 因此，如果单纯的看此图，TBM适宜的长度最 好是3000m以上。
TBM施工技术
采用掘进机（TBM）法的基本条件
一、 工程地质条件 在TBM工法中，TBM和掌子面是分离的，故有软弱层和
破碎带时，采用辅助工法很困难。所以，不良地质的 调查，不仅对TBM的选择和施工速度有很大的影响， 对能否采用TBM法也是决定性的因素。 1、影响选用TBM工法是否合适的地质因素 （1）隧道地压 很大的地压作用，掌子面难于自稳，TBM掘进是极为困 难的。 （2）涌水状态 在涌水地段，在极端的情况下，机体会产生下沉 ，TBM 的优点会丧失殆尽。
TBM施工技术
岩石隧道掘进机（TBM）法概述
2、TBM法的缺点 1）对多变的地质条件(断层、破碎带、挤压带、
涌水及坚硬岩石等)的适应性较差。但近年来 随着技术的进步，采用了盾构外壳保护型的掘 进机，施工既可以在软弱和多变的地层中掘进 又能在中硬岩层中开挖施工。 2）掘进机的经济性问题，由于掘进机结构复杂， 对材料、零部件的耐久性要求高。因而制造的 价格较高。难用于短隧道。 3）施工途中不能改变开挖直径。如用同一种机 型开挖不同直径的断面。 4）开挖断面的大小、形状变更难，在应用上受 到一定的制约。