7掘进机TBM施工技术解析
浅谈掘进机(TBM)施工技术(全文)
浅谈掘进机(TBM)施工技术(全文)一：一：概述掘进机（TBM）是一种高效率的施工设备，广泛应用于地下隧道工程中。
本文将就TBM施工技术进行详细介绍。
二：掘进机的分类1. TBM的工作原理2. TBM的结构组成3. TBM的分类及特点三：掘进机施工工艺1. 地质勘探2. 地质预报与指导3. 施工准备工作4. TBM的安装与调试5. 掘进机的掘进工艺四：掘进机的施工参数控制1. 掘进速度控制2. 掘进质量控制3. 胶结料的注入控制五：施工现场管理1. 人员管理2. 安全管理3. 设备管理六：TBM施工的优势与不足1. 优势总结2. 不足总结七：案例分析1. A项目隧道掘进2. B项目隧道掘进八：总结与建议1. TBM施工技术的应用前景2. 发展TBM施工技术的建议与思考附件：1. TBM施工图纸2. TBM施工工艺流程图法律名词及注释：1. 土地管理法：指中华人民共和国土地管理法2. 建设工程法：指中华人民共和国建设工程法二：一：概述本文是关于掘进机（TBM）施工技术的详细介绍和讨论。
通过深入分析TBM施工技术的原理、分类、施工工艺、施工参数控制、现场管理等方面，希望能够为相关专业人员提供参考和指导。
二：TBM的工作原理与结构组成1. TBM的工作原理2. TBM的结构组成和相关部件介绍三：TBM的分类及特点1. TBM的分类2. 各类TBM的特点和应用范围四：TBM施工工艺1. 地质勘探与地质预报2. 施工准备工作3. TBM的安装与调试4. 掘进机的掘进工艺介绍五：掘进机施工参数控制1. 掘进速度控制2. 掘进质量控制3. 胶结料的注入控制和质量保证六：施工现场管理1. 人员管理与培训2. 安全管理与交通组织3. 设备管理与维护七：TBM施工的优势与不足1. TBM施工技术的优势总结2. TBM施工技术的不足总结及改进方向八：案例分析1. A项目隧道掘进案例2. B项目隧道掘进案例九：总结与展望1. TBM施工技术的应用前景2. 对TBM施工技术的展望与建议附件：1. TBM施工图纸和技术规范2. TBM施工现场照片和数据统计法律名词及注释：1. 土地管理法：中华人民共和国土地管理法，规定土地的使用和管理制度。
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。
全断面岩石掘进机TBM讲解
国外已建成的著名工程实例
（2）瑞士费尔艾那铁路隧道全长19km， 使用Wirth公司制造的直径7.7m的敞开 式TBM，岩石条件为花岗岩，该工程 1995年开始施工，1998年完工，日进尺 为13.6~22.9m。
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国外在建的著名工程实例：
（1）南非莱索托南水北调工程总长约 200km，有4条引水隧洞和2条输水隧洞、 6座大坝、2座电站等水工建筑，其中约 84km的施工隧洞。该工程自80年代末动 工，总工期计划30多年。
全断面岩石掘进机TBM
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秦岭隧道TBM
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TBM 步入 出发 洞
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Komatsu Hard Rock TBM
Disc Cutter (Back Loading Type)
Cutter Ring Cutter Hub
Retainer
Cutter head Bulkhead
Cutter casing Bolt
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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。
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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。
铁路工程：掘进机施工法(TBM)
铁路工程：掘进机施工法（TBM）掘进机施工法（TBM）
掘进机施工法（TBM）是一种利用回转刀具开挖（同时破碎和掘进）隧道的机械装置。
用此法修筑隧道的方法称为掘进机法。
（一）TBM施工方法的优点
开挖作业能连续进行，因此，施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。
没有像爆破那样大的冲击，对围岩的损伤小，几乎不产生松弛、掉块，崩塌的危险小，可减轻支护的工作量。
振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小。
因机械化施工，安全，作业人员少。
近期的TBM可在防护棚内进行刀具的更换，密闭式操纵室、高性能的集尘机等技术采用，使安全性和作业环境有了较大的改善。
（二）TBM施工方法的缺点
机械的购置费和运输、组装、解体等的费用高，机械的设计制造时间长，初期投资高，因此，不用于短隧道。
施工途中不易改变开挖直径和形状。
地质的适应性受到一定限制。
目前虽然正在开发全地质型的机种，但还满足不了这种要求，对软弱围岩，还存在不少问题；对硬
岩，强度超过200MPa后，刀具成本急剧增大，开挖速度也降低。
（三）掘进机的主要施工程序
TBM的运输方式有：轨道方式；无轨方式；连续皮带运输方式；泥浆运输方式。
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法(2)
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、前言长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法是一种用于隧洞开挖的高效、安全、环保的施工方法。
随着城市地铁、道路交通等基础设施的快速发展，对于高质量和高速度的隧道开挖需求也越来越大。
该工法旨在满足这一需求，并在实际工程中得到了广泛应用与验证。
二、工法特点1. 高效快速：该工法采用机械化施工，能够保证高速度的开挖和进度的快速推进，大大缩短了施工周期。
2. 施工质量高：TBM开挖过程可以减少地下水位的变化，能够保证隧洞面的平整度和垂直度，降低地层变形和稳定隧洞结构。
3. 安全环保：TBM开挖过程中，不会产生过多的噪音和颗粒物，可以有效减少对周边环境的影响，并保障人员的安全。
三、适应范围该工法适用于长距离大坡度隧洞的开挖，如地铁隧道、高速公路隧道等。
尤其适用于地质条件较好，岩石坚硬的地区。
四、工艺原理该工法依靠TBM设备进行施工，机身长度可根据实际需要进行选择。
在施工过程中，TBM以连续的方式进行掘进，通过钢拱架来支撑已开挖的地层，并采用钻爆法将岩石破碎。
采用全断面开挖方式可以保持隧道的整体稳定，降低地下水位的变化。
五、施工工艺1. 施工前准备：包括场地平整、道路清理和设备调试等。
2. 施工洞口控制：通过设置合理的洞口尺寸和控制洞口进水来保证施工的顺利进行。
3. TBM设备配置：根据隧洞的实际情况，选择合适的TBM设备，并对设备进行调试和检测。
4. 施工开挖：TBM进行连续开挖，同时进行岩石破碎和排土，通过传输带将土方运出隧道。
5. 支护加固：在TBM掘进的同时，设置临时支护结构来保证隧洞的稳定性和安全性。
6. 排水处理：根据地下水位情况，采取合适的排水措施来保证隧道的干燥。
7. 清洁维护：定期对TBM设备进行清洁和维护保养，确保设备正常运行。
六、劳动组织在施工中需要建立合理的劳动组织，包括工地管理、人员调配和队伍培训等。
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
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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
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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
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• 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。
全断面硬岩掘进机(TBM)
全断面硬岩掘进机（TBM）全断面硬岩掘进机主要用于在围岩稳定性良好、中—厚埋深、中—高强度的岩层中开挖长大隧道。
TBM的破岩原理为: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,并由推进系统给刀盘提供推进力,在推进力的作用下滚刀切入岩石掌子面。
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渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲渣斗自动拾起，经刀盘内的溜渣槽输送到装在主机上的胶带机上，再运到后配套系统处经隧道出渣运输系统运出洞外。
一、掘进机施工的关键技术1、选型掘进机结构庞大复杂，是各种高技术系统的集成，又是价值亿元以上的大型成套工厂化作业系统，属于典型的非标定制产品，其机型、系统设备配置和主要技术参数均需承包商与制造商根据具体的工程设计、地质条件和施工工艺共同研究确定，后配套系统的选型及集成是否合理，是工程能否顺利完成的关键。
2、施工的组织管理掘进机在施工时，掘进、出渣、支护、进料运输等工序为并行、连续作业，系统性强，要求各环节紧密配合，以掘进作业为中心，其他配套设施要尽可能地满足掘进的需要，与钻爆法施工在组织管理上具有完全不同的技术特点，这就给掘进施工组织管理技术提出了挑战。
掘进机的平均机时利用率是衡量掘进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。
3、掘进参数的匹配在掘进施工中，隧道的地质条件不断变化，而不同岩石条件下选取的掘进参数对施工的安全、掘进速度、掘进效益影响很大，只有根据不同的围岩条件对主要参数如刀盘的转速、推力和扭矩、推进速度、撑靴压力、推进行程等合理匹配，才能够安全%快速和高效地掘进。
4、软弱围岩和不良地质地段的施工在软弱围岩条件下容易出现掌子面不稳定、围岩坍塌、刀盘被卡、支撑系统撑不住、刀盘下沉、掘进方向难以控制等技术问题。
另外，断层、涌水、岩洞等不良地质地段也对施工带来很多的技术难题。
TBM施工原理和施工技术[优质PPT]
![TBM施工原理和施工技术[优质PPT]](https://img.taocdn.com/s3/m/918db2d6102de2bd960588f6.png)
有轨运输
有轨运输的信息化管理——对讲机系统
为使调车员的指令能迅速反馈给机车司机，每台机车的司机和调车员 都配备有一对对讲机，每台机车对讲机单独使用对应机车号的通话频率 （如4号机车，机车通话采用4频道）。
为使调度室与每号机车之间、机车 与机车之间联系方便，机车使用的对讲 机频道可调，调度室可直接将联系到每 辆车。
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。
全员培训
提高全员“质量保安全、安全促生产、设备保进度”意识。
提高全员质量意识，每班安排专职值班工程师全过程参与工序质量控制, 严控支护质量，使掘进施工顺利开展。 通过提高工序质量，有效的控制了围岩变形、塌方掉块等安全隐患的发 生，并对施工人员进行“TBM掘进施工三级技术交底”，“TBM掘进塌 方防止技术交底”的培训。
中国水利水电
副总工程师
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
第三部分 第四部分 第五部分 第六部分
双护盾TBM的结构组成 双护盾TBM的工作原理 TBM的施工技术 TBM的选型及不同地质的处理
TBM分类网络图
全断面岩石掘进机（TBM）
tbm施工方案
TBM施工方案1. 引言地质隧道工程是一项复杂而关键的工程，对于大规模基础设施建设具有重要意义。
隧道工程的施工方式有多种选择，其中TBM（隧道掘进机）施工方式被广泛应用于隧道开挖工程中。
本文将详细介绍TBM施工方案。
2. TBM施工原理TBM是一种用来进行隧道掘进的机械设备，由主要的机械模块和控制系统组成。
其施工原理如下：•TBM首先通过地面或者井口将施工设备送入隧道施工点。
•TBM会利用刀盘的旋转来切割岩石，同时通过螺旋输送机将切割出的岩石转运到隧道尾部。
•在切割的同时，TBM还会使用液压支架将隧道的墙壁和顶部支撑起来，以防止坍塌。
•TBM的推进是通过液压系统使刀盘向前推进，从而逐渐完成整个隧道的开挖。
3. TBM施工步骤下面是一个典型的TBM施工步骤：3.1 准备工作在开始TBM施工之前，需要进行一些准备工作，包括：1.确定隧道进口和出口的位置和标高。
2.对施工现场进行地质勘探，了解地层情况，确定TBM施工的技术参数和施工方式。
3.设计并搭建起TBM进出口设备。
3.2 施工准备在正式施工之前，需要进行以下准备工作：1.制定详细的施工计划和安全措施。
2.安装TBM机器，并对其各项部件进行检查和调试。
3.确保施工现场的通风良好，并确保施工人员的安全。
3.3 TBM施工1.TBM启动后，通过驱动装置将其推入隧道口，并逐渐推进。
2.刀盘开始旋转，切割岩石，并通过螺旋输送机将岩石转运到隧道尾部。
3.同时，液压支架会随着TBM的推进不断调整，确保隧道的支撑稳定。
4.在施工过程中，及时清理刀盘和螺旋输送机，以确保正常运转。
5.施工完成后，TBM会继续前进到隧道出口，然后停止。
3.4 TBM的拆除和维护在TBM施工完成后，需要进行拆除和维护工作，包括：1.拆除TBM机器，并清理施工现场。
2.进行TBM设备的检修和维护，以确保其在下次施工中的正常运行。
4. TBM施工的优缺点TBM施工方式具有以下优点：•施工速度快，效率高。
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。
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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]
第十章 掘进机(TBM)施工技术
10.3 采用隧道掘进机法的基本条件
10.4 隧道掘进机法的附属设施
10.5 隧道掘进机法的支护技术
10.6 掘进机开挖隧洞经济分析 和施工组织
第十章 掘进机（TBM）施工技术 掘进机（TBM）施工技术
10.1 掘进机（TBM）法概述 掘进机（TBM）法概述
掘进机（Tunnel 掘进机（Tunnel Boring Machine简称TBM） Machine简称TBM）
10.1 掘进机（TBM）法概述 掘进机（TBM）法概述
掘进机分类： 1、按切削方式：全断面切削方式、部分 断面切削方式两类； 2、按开挖地层：土质地层掘进机、岩石 地层掘进机；
10.1 掘进机（TBM）工的特点： 1、施工速度快、安全； 2、施工质量高； 3、洞壁光滑、对围岩破坏小； 4、人工劳动强度低； 5、地质条件变化适应性差； 6、经济性差。
思考题： 1、掘进机怎样进行分类？ 2、掘进机施工的特点？
10.2 隧道掘进机的基本构成和性能
TBM掘进施工方法
TBM掘进施工方法1、掘进机破岩原理在完整、密实、均一的岩石中，刀具的刀刃在巨大推力的作用下切入岩体，形成割痕。
刀刃顶部的岩石在巨大压力下急剧压缩，随刀盘的回转和滚刀的滚动，分岩石首先破碎成粉状，积聚在刀刃顶部范围内形成粉核区。
刀刃切入岩石和刀刃的两侧劈入岩体，在岩石结合力最薄弱的位置产生多处微裂痕。
随着滚刀切入岩石深度的加大，微裂纹逐渐扩展为显裂纹。
当显裂纹和相邻刀具作用产生的显裂纹交汇或显裂纹发展到岩石表面时，就形成了岩石断裂体和一些碎裂体。
岩石断裂体一般呈：厚度：δ≤贯入度mm；宽度：a＝λ（刀间距）－b（刀刃宽度）；长度：L ≤刀间距；裂纹角：α＝18°～30°见图1-1所示。
图1-1 刀具破岩机理示意图2、TBM掘进施工工艺特点（1）施工速度快：掘进机可以实现连续掘进，同时完成掘进、出渣、初期支护等作业，并一次成洞，掘进速度快、效率高；（2）施工质量高：掘进机为机械破岩，避免了因爆破作业对围岩造成的扰动，洞壁完整光滑，超挖量小，减少了模筑混凝土衬砌工程量；（3）综合经济效益好：在特长隧洞中施工速度快，施工工期短，大大提高经济效益和社会效益，运营后还可降低运行维护费用；（4）安全文明施工：掘进机施工改善了工人的劳动条件，减轻了体力劳动量，避免了爆破施工造成的人员伤亡，事故大为减少；（5）环保施工：减少特长隧洞的斜井等辅助设施，从而降低了环境破坏、尘埃及弃渣减少，施工环境较好；（6）出渣能力强：TBM施工段采用连续皮带机出渣，可最大限度地保证TBM的高效率掘进；（7）系统化程度高：整个TBM系统中的各个子系统都要同时运转，其中任何一个环节不协调或运转失灵，都将导致整个系统的运转失灵；（8）初期支护速度快：开挖与初期支护同步进行，减少围岩的暴露时间，较好地实现了新奥法隧洞施工原理；（9）导向精度高：TBM导向采用国际先进导向系统，可以实时监控；掘进方向可及时/随时调整，保证隧洞轴线在设计允许偏差范围内。
TBM掘进施工方法
TBM掘进施工方法TBM（Tunnel Boring Machine）是一种用于隧道掘进的机械设备，是目前隧道工程中常用的施工方法之一、TBM掘进施工方法具有高效、安全、环保等特点，广泛应用于城市地铁、水利工程、交通隧道等领域。
下面将介绍TBM掘进施工方法的原理、步骤和注意事项。
1.前期准备：确定施工区域，进行岩层勘测和土质测试，设计施工方案，选择适当的TBM设备。
2.建立工地：施工现场需要进行丈量和布线，建设掘进井和放坑，并安装辅助设备，如供水、排污、电力等。
3.启动TBM设备：根据设计要求确定刀盘和掘进厢的参数，调整好液压系统和电气系统，进行试运转和校正。
4.掘进过程：启动TBM设备，刀盘开始剥离岩层并破碎，破碎的岩层颗粒物通过输送带或管道被运送到施工区外。
5.推进过程：TBM设备通过推进系统推进掘进厢，完成一段隧道的掘进，然后停下来进行下一节的准备工作。
6.后期处理：掘进完成后，对掘进厢进行检修和维护，在隧道内进行清洁和通风，确保隧道的施工质量和安全。
7.拆除工地：完成掘进作业后，拆除工地设施，进行环境恢复和场地清理。
1.岩层勘测和土质测试的准确性对掘进作业至关重要，必须准确了解地质情况，选择适当的TBM设备。
2.施工过程中需要严格控制刀盘的工作参数，根据不同的地质条件调整刀盘上的刀具类型和布局，以提高掘进效率和掘进质量。
3.严格遵守施工指导和技术规范，确保TBM设备的安全运行，定期对设备进行检查和维护。
4.施工过程中要注意处理岩层断裂带、水泥渗漏等地质问题，采取适当的措施防止岩层崩塌和地下水渗漏。
5.控制掘进速度，避免过快造成过度振动和地层沉降，影响周边建筑物和地下管线的安全。
6.严格控制施工压力和脱水量，避免地下水位下降过快或过度，导致地层变形和地面塌陷。
7.做好环保工作，及时处理施工现场的废弃物和废水，减少对周围环境的污染。
总之，TBM掘进施工方法是一种高效、安全、环保的隧道施工方法，凭借其独特的优势在隧道工程中得到广泛应用。
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TBM法的优缺点
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。 开挖不同断面问题：施工途中不能改变开挖直径。 断面的大小、形状变更难，在应用上受到一定的制 约。
二、掘进机（TBM）的基本构成和性能
TBM工法的基本构成
大体上可分为以下开挖部、反力支撑部、推进部和排 土部几个部分。
TBM工法的基本构成
（1）盾构形TBM支承靴
在 盾 构 型 TBM 中 ， 设 有 提 供推进反力的主支承靴( 尾部)和掌子面支承靴(前 部)。主支承靴一般是水 平的在左右设置一对，但 对 大 口 径 的 TBM ， 有 时 在 周边上要设置4～5个支撑 靴。
盾构型支撑靴构造
TBM工法的基本构成
地下建筑施工
Construction of underground engineering
第7章 掘进机（TBM）施工技术
Chapter 7 Construction technology of Boring machine (TBM)
一、掘进机（TBM）法概述
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。
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工法的基本构成
2、反力支承靴部 TBM推进时所需的反力（推进力、刀盘转矩）。为提 供充分的反力和不损伤隧道壁面，应该加大其接触 面积，以减小接地压力。通常，接地压力取为3.0～ 5.0 MPa。如把上述支承靴称为主支承靴，则还有所 谓的以控制震动，控制方向等为目的的各种辅助支 承靴。
TBM法的优缺点
对岩石的扰动小：改善开挖面的施工条件。周围岩层 稳定性较好，保证了施工人员的健康和安全。 施工安全：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法的优缺点
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。
1、开挖部
（1）开挖机制
开挖岩层所使用的刀具，不是用于开挖软弱土层的锯 齿形刀具，而是所谓的滚刀（回转式刀具）。滚刀以 一定的间距安设在刀盘上，掘进时，滚刀向岩层挤压 ，把岩层压碎，进行开挖。
TBM工法的基本构成
（2）滚刀 滚刀是由回转的刀体和装备有刀具的刀头环构成。 刀头环具有能够更换的结构。最新的刀头环采用了 算盘状的刀圈，材质也改为镍铬钼合金钢系。 掘进性能与刀具的性能密切相关。在高速施工的条 件下，开发长寿命，大型化的刀具是极为必要的。
（2）敞开式TBM支承靴 有单支承靴方式和双支承靴方式两种。 单支承靴：是在主梁上左右设一对支承靴。该支撑 靴对应推进时主梁的方位变化。 双支承靴：是前后各有一对支承靴。前面的支承靴 有4个(X形)、2个（I形）、3个(T形)的布置形式。
TBM工法的基本构成
方向修正：不管支撑靴是何种方式，都应在设置支 承靴前进行，但对于单支承靴方式，开挖过程中也 能改变方向。而双支承靴方式，在开挖进程中不能 改变方向，受地质变化的影响小，直进性能好。
TBM工法的基本构成
刀头开挖）刀盘构造 TBM与在软土中掘进的盾 构不同，是以围岩的自 稳为前提的。有各种各 样的构造。但其最主要 的是刀盘和支撑靴。 1）球面和平面刀盘
如图示
刀头轮廓
TBM工法的基本构成
2）周边支持型和中央主轴型刀盘
周边支持型刀盘：是由圆筒状的筒体和主机架构成， 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。
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。
掘进机的分类
按岩石的破碎方式分类：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。 按刀具旋转方式分类：分为单轴旋转式与多轴旋转式 两种。
TBM工法的基本构成
3）盾构型TBM 开放型盾构型TBM的刀盘都是穹型的（呈拱形）。 分前后筒体间可伸缩的2筒式结构和前中筒间及中 后筒间用可活动铰结合的筒式结构两种。 4）斜井用TBM 斜井使用的TBM基本上与在水平坑道中使用的TBM一 样。
TBM工法的基本构成 5）导坑和扩挖型TBM 开挖大口径隧道的方法，首先是用导坑TBM开挖小断 面的导坑，以此为前导，用扩挖型TBM扩挖隧道。组 成如下图。
掘进机的分类
按切削方式分类：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。 按开挖地层分类：土质隧道掘进机（盾构）和岩石隧 道掘进机（TBM）
TBM法的优缺点
TBM法的优点： 掘进效率高：连续作业，能保证破岩、出碴、支护一 条龙作业。特别在稳定的围岩中长距离施工时，尤其 明显。 开挖施工质量好：超挖量少，内壁光滑，不存在凹凸 现象，减少支护工程量，降低工程费用。
TBM工法的基本构成
敞开式TBM支撑靴构造
TBM工法的基本构成 常用的各类支承靴的构造特点
1）单支承靴敞开式TBM方式
TBM的刀盘是周边支持型的。驱动马达设在刀盘的后 面。为减小伸缩千斤顶时对支承靴产生的弯矩，可把 主梁和支承靴座相连接。
2）双支承靴梁型TBM方式
TBM的刀盘通常是平面型的。多把驱动装置设在最后 端。用主梁内的驱动装置驱动。千斤顶与支承靴的主 梁连接。皮带运输机设置在主梁上部。