04_3D 隧道TBM
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法隧道支护结构形式
tbm法隧道支护结构形式TBM法隧道施工呢，可是很有讲究的哦。
那它的支护结构形式就像给隧道穿上不同款式的“保护衣”，超级有趣呢。
一、初期支护形式。
1. 锚杆支护。
锚杆就像是隧道的小爪子，紧紧抓住周围的岩石。
它能增强岩石的整体性，让那些本来松松垮垮的岩石团结起来。
你想啊，岩石们要是自己单干，很容易就会塌下来的。
锚杆插进去后，就像给它们来了个团队建设，让它们紧紧相依，这样隧道就安全多啦。
而且锚杆的长度啊、间距啊，都是根据隧道的具体情况来定的呢。
就像给不同身材的人定制衣服，必须得合适才行呀。
2. 喷射混凝土支护。
喷射混凝土可是个很厉害的角色哦。
它就像给隧道表面糊上了一层厚厚的“面糊”。
混凝土喷射出去的时候，“噗噗噗”的，瞬间就能粘在隧道壁上。
这层混凝土能防止岩石风化，还能抵抗一定的压力呢。
它可以把那些不平整的岩石表面变得平整光滑，就像给隧道壁做了个美容。
而且喷射混凝土的厚度也有要求哦，太薄了起不到作用，太厚了又浪费材料，就像我们涂面霜，涂得太多也不好呀。
3. 钢拱架支护。
钢拱架就像是隧道的脊梁骨。
它是由一根根钢材拼接而成的拱形结构。
当隧道的岩石比较软弱或者压力比较大的时候，钢拱架就发挥大作用了。
它能承受很大的压力，把那些要往隧道里面挤的力量给顶住。
想象一下，要是没有钢拱架，隧道可能就被压成扁扁的了，就像被踩扁的易拉罐一样可怜。
钢拱架安装的时候也要特别小心呢，得保证它的位置准确，就像给它找个合适的家一样。
二、二次支护形式。
1. 模筑混凝土支护。
模筑混凝土就像是给隧道打造一个更结实的外壳。
它是在初期支护的基础上进行的。
工人叔叔们会先搭好模板，然后把混凝土灌进去。
这个混凝土的强度要求很高呢，因为它要承担起长久的保护任务。
就像盖房子打地基一样，这个二次支护的模筑混凝土就是隧道的“地基”，要足够坚固，才能让隧道在未来的日子里安安稳稳的。
它的厚度啊、配筋啊，都是经过精心设计的，就像给隧道量身定制了一套高级铠甲。
2. 复合式衬砌。
隧道工程tbm技术方案
隧道工程tbm技术方案一、项目概况隧道是一种地下道路工程，是连接两个地点，穿越山脉、水域等地下地形的通道。
在现代城市建设和交通运输中，隧道工程起着重要的作用。
而盾构机（TBM）技术是当今最先进的隧道施工技术之一，其应用范围越来越广泛。
本文将结合实际情况，对某隧道工程中应用TBM技术的技术方案进行详细分析和介绍。
二、隧道工程TBM技术方案1. 项目背景该隧道工程位于某大城市的市区，是连接两个交通要道的重要通道。
由于地表交通拥堵，为了缓解交通压力，项目部决定采用TBM技术进行隧道施工，以便快速、高效地完成工程。
2. 项目技术特点该项目的技术特点主要包括以下几个方面：（1）地质条件复杂：隧道穿越的地质条件较为复杂，包括岩石、砂土、泥岩等多种地层。
（2）隧道长度较长：隧道全长约5公里，需要穿越多个地形。
（3）环保要求高：作为城市重要交通通道，对环境保护要求较高。
3. 技术方案（1）盾构机选型考虑到地质条件复杂、隧道长度较长等因素，决定选择直径6米的大型盾构机进行施工，以保证施工质量和效率。
（2）隧道路线设计根据地质勘察和设计要求，确定了隧道的最佳路线，并进行了全面的设计和布局方案。
（3）施工工艺流程采用封闭式盾构机施工工艺，具体分为切削系统、传输系统、混凝土浇筑系统等多个子系统，确保隧道施工质量。
（4）环保措施在隧道施工中，将采取降尘、降噪、污水处理等多项环保措施，保护周边环境。
（5）安全管理隧道施工过程中，将加强安全管理，严格落实安全生产措施，确保工程施工过程的安全。
三、方案实施1. 前期准备在正式进行隧道施工前，项目部将组织开展各项准备工作，包括设备调试、材料准备、人员培训等。
2. 施工实施根据技术方案，实施TBM盾构机施工工程，确保施工质量和进度。
3. 环境保护在施工过程中，严格执行环保措施，防止施工对环境造成不良影响。
4. 安全管理加强安全管理，定期进行安全检查和隐患排查，确保施工现场的安全。
四、技术方案优势1. 高效快速：TBM技术施工速度快，可以大大节省工期。
隧道掘进机TBM施工技术
隧道掘进机(TBM)施工技术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。
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，材质也改为银铭铝合金钢系。
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。
滚刀的构造刀盘构造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。
刀头轮廓反力支承靴部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3.0~5.0MPa o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。
盾构形TBM支承靴在盾构型TBM中z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。
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。
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。
敞开式TBM支撑靴构造推进部主要使用推进千斤顶，推进按下述动作反复进行。
(1)扩张支撑靴，固定机体在隧道壁上；(2)回转刀盘，开动千斤顶前进；(3)推进一个行程后，缩回支撑靴，把支撑靴移置到前方，返回(1)的状态。
排土方式皮带运输机使用较多、运量大，可实现高速化，有涌水时，排土困难。
隧道TBM施工关键技术应用
隧道TBM施工关键技术应用摘要：TBM具有快速、安全、高效的显著特点。
掘进机在我国隧洞工程中相继应用，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。
本文对隧道TBM施工的几点关键技术进行了分析。
关键词：TBM；施工关键技术；涌水；超前预报TBM隧道掘进机，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械。
相对于传统的隧道开挖方法，尤其是在长达隧道方面，TBM隧道施工有无可比拟的优势，它集钻入、掘进、支护于一体，通过采用先进的电子信息、遥测遥控等先进技术对整个施工作业全过程进行制导和监控，使隧道施工过程始终处于可控状态，在国际上现已广泛应用于水利水电、铁路公路、市政交通等隧道工程中。
施工企业，特别是国有大中型施工企业要在隧道施工市场立于不败之地，获取市场竞争中的技术优势、品牌优势和成本优势，那么科学运用TBM隧道掘进机加强质量控制势在必行。
一、超前地质探测技术由于长隧道在施工前的地质勘查不可能做得十分详尽，因此常常在施工中出现一些不可预见的地质灾害，例如涌水、岩溶、瓦斯、断层、膨胀岩、高地应力、围岩大变形等。
因此，TBM在掘进过程中，必须有超前地质探测的保证。
超前地质预报为TBM掘进施工中隧洞地质监测的重要组成部分，它包括隧洞围岩描述、水文地质监测、施工地质测绘、围岩变形监测、围岩类别判别、仪器现场量测、不良地质体预报及相应的地质、测试资料分析和成果整理等工作，并及时提供超前地质预报成果资料。
超前地质预报工作主要是对围岩及水文地质条件进行监测、对不良地质体进行预报，及时获取现场第一手地质资料和仪器测试数据，是地质预报工作成败的关键，同时现场地质工作和仪器测试与隧洞TBM掘进施工相互干扰、又相辅相成。
因此，进行超前地质预报的地质工程师要在充分了解前期地质工作的基础上，对隧洞的工程及水文地质条件进行认真的调查，时时跟进TBM施工，在TBM 检修维护的空隙时间里及时的进行仪器测试，保证采集的资料、数据准确无误，并尽快提供分析成果，为围岩支护和不良地质体的超前处理提供依据。
隧道掘进机(TBM)VMT激光导向系统控制
隧道掘进机（TBM）VMT激光导向系统控制【摘要】云南省那邦水电站引水隧洞TBM工程使用VMT激光导向测量方法，取得了高精度贯通经验，文章对此进行了介绍，并提出了消除误差的应对措施。
【关键词】TBM；激光导向；测量；控制1、工程概况那邦水电站引水隧洞全长为9748.562m，引0+020.000m至引1+420.511m和引9+213.637m至引9+738.062m为钻爆法施工；引1+420.511m至引9+213.637m 为TBM施工。
过水断面为圆形，最小过水断面直径3.5m，开挖直径为4.5m，隧洞最小埋深约为60m，最大埋深约为600m。
引水隧洞底坡为3.59‰。
引水隧洞岩石中Ⅱ类围岩约占44%，Ⅲ类围岩约占34%，Ⅳ类围岩约占19%，Ⅴ类围岩估计在3%左右。
2、隧道掘进机（TBM）VMT激光导向系统工作原理云南省那邦水电站引水隧洞工程隧道采用TBM法施工，单段掘进长为9.8km，为保证隧道掘进方位的准确性，在TBM掘进过程中，采用激光导向系统控制掘进方向。
由于TBM掘进速度比较快，为保证隧洞掘进按设计洞轴线方向掘进，在掘进过程中，利用基本导线控制点及时对掘进机上的激光导向系统进行检查、纠正。
控制激光导向系统测量采用TC1800型全站仪，仪器精度测角为±1”，测距为±（1mm +2ppm×D）mm。
在TBM上配备了VMT激光导向系统，用于测量和控制TBM的掘进方向；利用基本导线采用常规测量方法为TBM激光导向系统提供坐标；激光导向系统可快速、连续、准确地为TBM提供其轴线与隧洞设计轴线的相对偏差，并以刀盘位置偏差的型式数字化地显示于操作室，使TBM操作人员能及时了解TBM 的位置；TBM操作人员根据显示的偏差，通过支撑系统油缸和刀盘护盾油缸的调整来进行TBM调向。
该技术方案采用的激光导向系统能连续给出数据，因此，TBM施工隧洞具有精度高、速度快和成本较低的优点，可确保TBM开挖洞线精确控制在设计洞轴线的偏差范围之内。
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
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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
第11章 TBM技术讲解
①掘进与安装管片
②撑靴收回换步
③再支撑
④再掘进与安装管片
双护盾掘进模式
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TBM 法隧道结构
11.2 TBM的分类
• 双护盾TBM具有两种掘进模式：即双护盾掘进模 式和单护盾掘进模式。双护盾掘进模式适用于稳 定性好的地层及围岩有小规模剥落而具有较稳定 性的地层，单护盾掘进模式则适应于不稳定及不 良地质地段。
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TBM 法隧道结构
• 3）断面适应性较差 断面直径过小时，后配套系统不易布置， 施工较困难；而断面过大时，又会带来电能不足、运输困难、造 价昂贵等种种问题。一般地，较适宜采用TBM施工的隧道断面直 径在3m～l 2m；对直径在1 2m～1 5m的隧道应根据围岩情况和 掘进长度、外界条件等因素综台比较；对于直径大于15m的隧道， 则不宜采用TBM施工。另一方面，变断面隧道也不能采用TBM。
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11
TBM 法隧道结构
11.3 TBM施工的优点、缺点
• TBM的地质针对性较强，不同的地质条件、不同的隧道断面，需
要设计成满足不同施工要求TBM，需要配置适应不同要求的辅助
设备。
• 1）地质适应性较差 TBM对隧道的地层最为敏感，不同类型的 TBM适用的地层也不同，一般的软岩、硬岩、断层破碎带，可采 用不同类型的TBM辅以必要的预加固和支护设备进行掘进，但对 于大型的岩溶暗河发育的隧道、高地应力隧道、软岩大变形隧道、 可能发生较大规模突水涌泥的隧道等特殊不良地质隧道，则不适合 采用TBM施工。在这些情况下，采用钻爆法更能发挥其机动灵活 的优越性。 一般情况下，以II、Ⅲ级围岩为主的隧道较适合采用敞开式TBM施 工，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主隧道较适合采用双护盾TBM施工，对于V 级围岩为主和地下水位较高的城市浅埋隧道或越江隧道则较适合采 用盾构法施工。
一种大断面硬岩隧道tbm施工工法及其使用的顶块
一种大断面硬岩隧道tbm施工工法及其使用的顶块大断面硬岩隧道（TBM）施工工法是在硬岩地质条件下使用盾构机（TBM）进行隧道开挖的一种方法。
它采用了一种相对于传统爆破法更安全、更高效的开挖方式。
在这种工法中，TBM负责主要的隧道开挖工作，而使用的顶块则用于加强隧道周围的岩石结构，确保隧道的稳定性。
在大断面硬岩隧道TBM施工工法中，首先需要选择合适的盾构机。
由于硬岩地质条件下的开挖较为困难，通常选择双层双具有剥离装置的盾构机，以便更好地处理和清理碎岩。
盾构机一般分为前部开挖区域和后部支持区域。
前部开挖区域通过机械力与硬岩进行削凿和破碎，将岩石碎片输送至后部支持区域，后者则通过压力或安装刀具将岩石碎片完全破碎。
随着盾构机的推进，需要使用顶块进行隧道支护。
顶块是一种中空的金属结构，类似于钢桶。
它的主要功能是通过液压系统稳固地固定在盾构机后部，使其充当隧道壁面的补充支撑结构。
顶块通常由七八个单元构成，每个单元都有自己的液压系统，可以独立调整，使得整个顶块在接触到岩石时能够均匀地分散压力，减少岩石破碎的风险。
大断面硬岩隧道TBM施工工法和使用的顶块的优点包括：1.安全性：相比于传统的爆破法，TBM工法更加安全，减少了爆破造成的风险，可以保护工人的生命安全。
2.高效率：TBM工法可以在较短的时间内完成隧道开挖，提高了施工效率，减少了人力资源和时间的浪费。
3.环保性：相比于爆破法，TBM工法可以减少对周围环境的破坏，降低了对自然资源的浪费。
4.结构稳定：使用顶块可以增加隧道的结构稳定性，减少岩体崩塌的风险，提高了隧道的使用寿命。
然而，大断面硬岩隧道TBM施工工法也存在一些挑战和限制：1.设备要求高：硬岩地质条件下，隧道的硬度和强度较高，对盾构机和顶块的性能和质量要求较高，提高了设备的采购成本。
2.隧道设计复杂：硬岩地质条件下，进行隧道设计需要对地质条件、岩层结构和岩石性质进行详细的调查和分析，以确保施工工法的可行性和隧道的稳定性。
隧道施工方法TBMPPT课件
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
隧道工程 隧道掘进机TBM施工PPT课件
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『 9.1 ▎概述
隧道掘进机法：不采用爆破方法，而是采用专门的大型掘进 机 开挖隧道的方法。有的适用于软弱不稳定地层，称为（机械 化）盾构，目前盾构在我国的交通隧道施工中，一般还只用 于城市地铁施工。有的适用于坚硬岩石地层，习惯上所说的 隧道掘进机就是指这类岩石掘进机(Tunnel Boring Machine)， 简称TBM。 掘进机包括： 1.机械盾构：适用于软弱不稳定地层； 2.岩石掘进机：适用于坚硬岩石地层。
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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(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)。
德国WIRTH公司
1955年成立，专长生产硬岩TBM。 生产了120台硬岩TBM，掘进长度达600KM。
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德国海瑞克HERRENKNECTHT AG公司 1977年成立，专长生产盾构TBM。 1985年研制出能在地下水位下工作的大直径TBM。 1988年制造出直径大于10M的混合盾构TBM。
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五、掘进机的类型
山岭隧道掘进机分全断面掘进机、臂式掘进 机。
开敞式TBM：配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。
常用于硬岩，采取有效支护手段后也可应用于软岩隧 道。
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。单护盾TBM推进时利
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。
【隧道施工方法图文盘点】第4期掘进机法（TBM法）
【隧道施工方法图文盘点】第4期掘进机法（TBM法）在公路与铁路工程中，隧道的施工至关重要且技术复杂，在地下、水下或者山体中都有隧道的存在。
根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。
为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。
随着建筑行业的发展，隧道工程的施工方法一直在不断的革新之中，同时也是我们广大路桥同行的关注热点。
为此我们特别开设【隧道施工方法图文盘点】栏目，详细分期解读一系列隧道施工方法，希望能为大家在设计施工中提供有用的借鉴。
盘点的第四期介绍跟盾构法类似的一种隧道施工方法——掘进机法，即TBM法。
掘进机法【Tunnel Boring Machine Method】也叫TBM法，掘进机是一种利用回转刀具开挖（同时破碎和掘迸）隧道的机械装置，用此法修筑隧道的方法，称为掘进机法。
全断面隧道掘进机，掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工，在中国水利、水电、交通、矿山、市政等隧道工程中应用正在迅猛增长。
简介中国一般习惯将硬岩隧道掘进机称为TBM，将软地层掘进机称为盾构机。
在岩石中开挖隧道的TBM：通常用这类TBM在稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的岩层中掘进长大隧道。
这类掘进机所面临的基本问题是如何破岩，保持掘进的高效率和工程顺利。
在松软地层中掘进隧道的TBM（国内通常称为盾构机）：通常用这类TBM在具有有限压力的地下水位以下的基本均质的软弱地层中开挖有限长度的隧道。
这类掘进机所面临的基本问题是空洞、开挖掌子面的稳定、市区地表沉降等。
对于全断面隧道掘进机，目前在国内有两种提法，其一是岩石掘进机（TBM），其二是盾构机。
TBM隧道掘进中的激光导向系统
一起,以达到钢格栅超前支护能很好发挥作用,整体承担隧道围岩应力。
5)在钢格栅拱架和开挖岩面间用混凝土预制块填塞。
6)对整个钢格栅拱架支护断面进行喷射混凝土10~15c m,达到超前支护对围岩形成柔性支撑,即允许围岩有一定的变形,也及时限制了围岩的变形增长。
因此,超前支护和围岩能很好形成一个受力整体,共同承担围岩压力和围岩变形,在一定程度上减小了作用在钢格栅超前支护上的围岩应力。
3结论通过对隧道断层破碎带采用钢格栅拱架超前支护措施,使得整个隧道的开挖、临时支护任务得以安全、快速地完成,比设计要求提前一个月完成隧道开挖和临时支护工作;采用系统砂浆锚杆,为建设单位节约了大笔资金,实践证明该技术具有很好的推广价值,已被很多隧道工程采用。
修回日期:2006-03-10(责任审编王红)铁道建筑Railway Engineering June,2006文章编号:1003-1995(2006)06-0024-03TBM隧道掘进中的激光导向系统王国辉,马莉(广东工业大学,广州510090)摘要:介绍TBM隧道掘进机激光导向系统的基本组成、激光导向的基本原理和功能,以及激光导向在TB M掘进中应注意的问题。
关键词:TBM隧道施工激光导向中图分类号:U45517文献标识码:A0引言随着我国经济和社会的发展,长大铁路、公路隧道、引水隧洞、城市地铁等重大地下工程建设项目越来越多,特长、大断面、地质条件复杂的隧道施工技术难度越来越大,而开挖速度、安全、环保、质量和效益的要求也越来越高,传统的钻爆施工难以解决这些问题。
TB M(Tunnel Boring Machine)掘进施工是解决这些问题的有效手段,在秦岭铁路隧道等工程施工中的成功应用已充分展示了它的高效率,必将在今后长大隧道施工中发挥重要作用。
TB M隧道施工的高效率依赖机械设备的高性能和与之配套的先进的激光导向系统。
激光导向系统能自动精确测定TB M的三维空间位置和掘进方向,它还给出TBM偏离设计中线的所有必要的导向信息,计算机屏幕可显示令人满意的中线方向,能按照设计线路指导已发生偏离的TB M返回到所设计中线的位置上,使施工隧道顺利贯通。
tbm隧道施工方案
TBM隧道施工方案1. 引言TBM（Tunnel Boring Machine）隧道掘进机是一种用于隧道施工的重型设备。
随着现代城市建设的不断发展，TBM在隧道施工中得到了广泛的应用。
本文将介绍TBM隧道施工方案的一般流程、设备和关键技术。
2. TBM隧道施工的一般流程TBM隧道施工的一般流程包括以下几个步骤：2.1 前期准备工作在进行TBM隧道施工之前，需要进行前期准备工作。
这包括勘探设计、地质调查、隧道设计、施工方案制定等。
在这个阶段，需要对隧道的地质条件、土质和岩石的物理性质进行详细的调查和分析，以确定合适的施工参数和使用的TBM类型。
2.2 TBM设备搭建在TBM隧道施工现场，需要进行TBM设备的搭建。
这包括TBM 的组装、安装和调试等工作。
TBM设备的搭建需要严格按照厂商提供的说明进行操作，确保设备的正常运行。
2.3 TBM隧道掘进TBM隧道掘进是整个施工过程的核心部分。
隧道掘进过程中，TBM 设备会不断推进和掘进，同时进行土壤或岩石的开挖和排出。
TBM掘进的速度取决于地质条件、TBM类型和施工参数等因素。
2.4 隧道支护在TBM掘进过程中，需要进行隧道的支护工作。
这包括喷射混凝土支护、预制片支护、钢拱支护等。
隧道支护的目的是保证隧道施工的安全性和稳定性。
2.5 完工验收阶段TBM隧道施工完成后，需要进行完工验收阶段的工作。
这包括隧道质量检查、施工记录整理、安全评估等。
只有通过完工验收，隧道施工才能算真正完成。
3. TBM隧道施工的关键技术TBM隧道施工涉及到一些关键技术，如下所述：3.1 TBM的选择和配置根据地质条件、隧道长度和直径等因素，选择合适的TBM类型和配置。
TBM的选择和配置会直接影响施工的效率和质量。
3.2 土壤和岩石的分析与处理在TBM隧道施工中，需要进行土壤和岩石的分析与处理。
根据地质调查的结果，选择合适的工艺和设备，进行土壤开挖和岩石爆破等工作。
3.3 隧道支护技术隧道支护是保证隧道施工安全的重要环节。
3D 隧道TBM
▶切面图
2 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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2 设置分析条件
[启动附带的开始文件(04_tbm_start)。]
*
: 分析>分析工况>设置（Analysis > Analysis Case > Setting）
首先，设置模型类型、重力方向及初始参数，确认分析中使用的单位制。 单位制可在建模过程及确定分析结果时修改，输入的参数将被自动换算成设 置的单位制。 本例题是以 Z 轴为重力方向的三维模型，单位制使用 SI 单位（kN，m）。
▶盾构掘进施工模式 图
通过本例题可以学习如下主要功能及分析方法。 盾构掘进隧道建模 输入荷载 设置施工阶段 分析结果–逐施工阶段的位移变化趋势。
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |1
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1.2 模型及分析概要
本模型是在岩土内建立盾构掘进模型的简单例题。 用板单元模拟盾壳和注浆，管片和岩土用实体单元建模。盾构掘进开挖 时，假设 HP（掘进压力）、J（千斤顶推力）将在盾构掘进面上产生作用， 假设在围绕盾构的面上有 S（盾壳外压）及 E（管片外压）作用。 在本例学习中，使用的资料是简化过的，切以学习分析步骤为目，与实 际工程中的情况有可能不同。
10 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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点击预览 键，确认是否正常的指定了种子的大小。 点击[确认] 键。
▶指定种子大小 ▶▶ 确认指定的种子 大小
*
: 网格>生成>3D (Mesh > Generate > 3D)
生成网格。创建三维网格的方法有自动-实体、映射-实体、2D→3D 方式。 因为映射网格只按六面体形状生成单元，所以相对的两面的种子信息必须一 致才能生成单元。为此，GTS NX 提供基本的四面体和六面体单元的混合网 格形式，方便生成高质量单元。 指定为自动-实体选项。 目标形状选择 20 个的‘内径’实体。 尺寸输入 1。 指定为混合网格（六面体中心）。 勾选‘匹配相邻面’。 属性选择‘1: soil’。 网格组输入‘内径’ 后，点击[适用]键。 用同样的方法对 20 个的‘外径’实体也生成网格组，这里外径网格即为的 管片。 岩土地层，尺寸上输入‘4’后生成网格组。
中国全断面隧道掘进机(TBM)行业现状及趋势
中国全断面隧道掘进机（TBM）行业现状及趋势一、全断面隧道掘进机（TBM）行业概述1、定义及发展历程全断面隧道掘进机（TBM），是集隧道掘进、出渣、拼装隧道衬砌、导向纠偏功能于一体，广泛应用于城市轨道交通、地下综合管廊、铁路及公路隧道工程、引水隧洞工程及军事防护工程施工的特大型专用工程设备。
全断面隧道掘进机具有安全、快速、高效、不受气候影响、有利于环境保护和降低劳动强度等特点，可实现绿色施工，且安全保障程度高，成为隧道施工的主流技术和发展方向。
中国全断面隧道掘进机（TBM）行业发展历程2、盾构机和TBM对比盾构机是隧道掘进机的一种，集机械、电气、液压、光学、力学为一体，能够完成掘进、支护、出渣等施工工序并进行连续作业的工厂化流水线式作业的隧道施工装备，被誉为“工程机械之王”，是衡量一个国家装备制造业水平的重大关键装备。
在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石地层的称为TBM。
隧道掘进机的分类二、全断面隧道掘进机（TBM）行业政策环境掘进机械是工程机械中一类重要产品,主要应用于水平方向的隧道、巷道、管孔的机械化施工。
一直以来，工程机械都是国家政策重视的对象。
各大部门近年来也颁布了不少相关方案与指导意见，持续引导以及鼓励工程机械行业的发展。
工程机械行业相关政策相关报告：产业研究院发布的《2024-2030年中国全断面隧道掘进机（TBM）行业发展监测及发展趋势预测报告》三、全断面隧道掘进机（TBM）行业现状随着我国基础建设事业的高速发展,全断面隧道掘进机得到了广泛应用。
目前,我国已经成为全断面隧道掘进机最大的制造国和最大的市场。
“十三五”时期我国基础设施建设需求大幅增加,全断面隧道掘进机的年生产数量在2015—2017年呈突破式增长,随后几年稳步上升。
根据中国工程机械工业协会掘进机械分会数据，2022年中国共生产全断面隧道掘进机700台,销售额共计约243亿元。
2015-2022年中国全断面隧道掘进机生产量及销售额四、全断面隧道掘进机（TBM）行业竞争格局1、市场份额从市场竞争格局来看，我国全断面隧道掘进机（TBM）行业呈现双寡头局面，市场集中度较高。
隧道掘进机TBM施工
It is applicable to work report, lecture and teaching
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第三章 隧道掘进机(TBM)施工
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①施工流程②施工技术要求③施工要点
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于软岩隧道。
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。单护盾TBM推进 时利用管片作支撑，其原理类似于盾构。与双护 盾TBM相比，掘进与安装管片不能同时进行。
微型TBM：Φ0.25~3.00m
中型TBM： Φ3.0~8.0m
巨型TBM： 大于Φ8.0m
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Single Shield TBM
①护盾；②液压推进油缸；③管片；④刀盘；⑤装渣斗；⑥皮带输送机
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2 第二章 山岭隧道施工技术
的，因此加大了楔齿的破岩效果。球齿型滚刀的破岩原
理与楔齿型滚刀相同，适用于硬岩掘进。
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四、TBM破岩方式与原理(续)
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5. 削刀破岩原理
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。
TBM法隧道掘进
TBM法隧道掘进——与中国相关的国际事项综述TBM法隧道掘进——与中国相关的国际事项综述摘要：当前在西方国家用隧道掘进机(TBM)进行隧道施工是一个几乎完全工业化的过程。
与传统的硬岩钻爆法和软弱围岩分步、部分断面开挖法相比，TBM法隧道施工具有许多优点。
但是，TBM法并不是一项简单的、无风险的技术。
为了保证TBM法施工技术的成功实施，仅从合格的TBM制造厂家引进TBM肯定是不够的；相反在工程的所有阶段,从早期的地质工程勘察和可行性研究到最终的设计与施工，在业主、监理工程师、设计单位、TBM制造厂家和承包商之间建立连续的协作关系极为重要。
以当前限制现有TBM施工技术的因素为中心，本文对国际上TBM法隧道施工的经验进行了总结，这些经验对中国发展自己的TBM制造加工能力大有益处。
在大型隧道工程的早期，创新的想法对使隧道设计与TBM设计统一起来，并且在相关单位之间采取公平的风险管理与分担办法大有好处。
1 引言仅仅由于采用了最先进的隧道施工技术，尤其是隧道掘进机（TBM）施工技术，高度机械化、“ad hoc”管理以及认识到采用这些方法所带来的施工能力和投资收益比提高这样的国家政策，使西方国家的大型地下工程和深埋长大隧道成为可能。
这些先进的隧道施工技术并不是不会产生任何问题，而是相关各方坚韧不拔的努力克服了这些先进技术在使用中产生的问题。
为了成功引进TBM技术及其施工方法，战略性的、系统的、统一的引进方法极为重要。
中国的西部大开发可为这些施工方法的实施提供独一无二的机遇，其规模比西方国家实施的任何国家级工程项目都大。
可以吸取西方国家在过去四十年中所积累的TBM法隧道施工的技术经验，以成功实现TBM技术的引进。
TBM法是一种投资大、作业方式不灵活、但潜在施工速度很快的隧道开挖、支护方法。
如果在没有预警的情况下遇到不良地质情况，那么对TBM法隧道的工期和其他方面的实际影响要比钻爆法隧道大得多。
不良地质情况可以是造成隧道不稳定的质量很差的岩体，也可以是造成贯入率低下的质量很好的岩体（如强度很高的整块岩体）。
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点击[适用] 键。 在视图工具条上点击正视图 。 选择内部生成的各单元后点击 [确认] 键。 (在选择工具条上选择方法若选 择多边形( )，则可以轻松的选择内部区域。
▶删除不必要的网格 (侧面) ▶▶ 删除不必要的网 格(正面)
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：网格 >网格组>重命名（Mesh > Mesh Set > Rename ） 是修改网格组名称的操作。
8 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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▶创建面
*
: 几何 >转换>移动复制 (Geometry > Transform > Translate) 是把创建的开挖面，按开挖方向移动/复制的操作。
目标形状选择前一阶段上生成的面。 方向选择 Y 方向。 方法指定为复制（均匀），距离、次数上分别输入‘1’，‘19’。 点击[确认] 键。 利用[delete]键，删除源面。
[单位 : kN, m]
4 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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▶表. 结构材料 名称 材料 模型类型 弹性模量(E) 泊松比(v) 容重(r) ▶定义结构材料（钢 材） ▶▶定义结构材料(注 浆) 盾壳 各向同性 弹性 2.5E+08 0.2 78 注浆 各向同性 弹性 1.0E+07 0.3 22.5
▶盾构掘进施工模式 图
通过本例题可以学习如下主要功能及分析方法。 盾构掘进隧道建模 输入荷载 设置施工阶段 分析结果–逐施工阶段的位移变化趋势。
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |1
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1.2 模型及分析概要
本模型是在岩土内建立盾构掘进模型的简单例题。 用板单元模拟盾壳和注浆，管片和岩土用实体单元建模。盾构掘进开挖 时，假设 HP（掘进压力）、J（千斤顶推力）将在盾构掘进面上产生作用， 假设在围绕盾构的面上有 S（盾壳外压）及 E（管片外压）作用。 在本例学习中，使用的资料是简化过的，切以学习分析步骤为目，与实 际工程中的情况有可能不同。
[单位 : kN, m]
▶表. 岩土特性 类型 类型 材料 切面大小 土 3D 土 管片 3D 管片 盾壳 2D-板 钢材 TH=0.06 注浆 2D-板 注浆 TH=0.06
6 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
Basic Tutorials
4 建模
本例题以管片，注浆单元的建模方法及施工阶段的设置为重点，从基本 的岩土/结构材料特性输入的启动文件上开始学习。
[单位 :kN, m]
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |5
Basic Tutorials
3.2 定义属性
创建网格时，需要指定各网格组上分配的属性。在定义岩土和结构的属 性时，首先需要选择材料。另外，在定义结构的属性时，需要定义结构构件 类型、截面形状等参数。 各岩土和结构材料的属性如下表。
*
：几何 > 曲面与实体 > 自动连接 (Geometry > Surface & Solid > Auto 是形成各实体之间的共享面的操生成的 3 个的实体）。 点击[确认] 键。 利用 F2 键，把工作目录树>几何形状上生成的实体的名称分别修改为‘外 径’、‘内径’、‘岩土’几何形状。
▶析取子单元
*
：网格 >单元>删除 （ Mesh > Element > Delete ） 是利用删除单元功能清除不使用的单元的操作。
在视图工具条上点击右视图 。 选择下图的前面部分和后面部分的各单元。
12 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |11
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▶外径网格 ▶▶内径网格 ▶▶▶岩土网格
*
：网格 >单元>析取（Mesh > Element > Extract） 删除勾选工作目录树>网格，设置屏幕上不显示网格。 在工作目录树>几何形状上，只勾选 20 个的‘外径’实体显示在屏幕上。 在视图工具条上点击正面视图 。 在网格>单元>析取上，种类选择面。 目标选择有关 ‘外径’实体的面(200 个)。 特性指定为‘3:Steel” 。 网格组名称上输入‘盾壳’。 勾选‘忽略重复面’选项和 ‘基于所属形状独立注册’ 选项。 点击[确认]键。
▶设置分析条件
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |3
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3 定义材料及特性
3.1 定义岩土及结构材料
土层材料的模型类型选择莫尔- 库伦（ Mohr-Coulomb ），结构材料选择 不考虑材料非线性的弹性（Elastic）模型。 各地层和结构使用的材料如下表。
▶岩土材料参数表. 土 各向同性 Mohr模型类型 Coulomb 一般 弹性模量(E) 1.3E+06 泊松比(v) 0.30 容重(r) 19 K 0.5 多孔性材质 单位重量(饱和) 19 初始孔隙比(e0) 0.5 排水参数 排水 非线性 粘聚力(C) 15 摩擦角 30 ▶ 定义 岩土材 料 - 一 般 ▶▶定义岩土材料-多 孔材料 ▶▶▶ 定义 岩土材料 非线性 名称 材料 管片 各向同性 弹性 2.1E+07 0.30 24 1 24 0.5 排水 -
在 GTSNX 中，使用施工阶段助手可以便捷地定义施工阶段。但是在这 个过程中需要注意网格名称的规则性，因此在这个操作对网格的名称规则化。 首先修改有关隧道的网格组名称。 在左侧工作目录树上，选择所有网格>网格组>‘外径’。 排列顺序指定为整体正交坐标系，1st 指定为 ‘Y’。 输出标准选择递增排序，名称输入‘外径#’，后缀起始号输入 1。 点击[适用]键。 在左侧工作目录树上，选择所有网格>网格组> ‘内径’。 排列顺序指定为整体正交坐标系，1st 指定为 ‘Y’。 输出标准选择递增排序，名称输入‘内径#’，后缀起始号输入 1。 点击[适用] 键。 在左侧工作目录树上选择所有网格>网格组> ‘盾壳’。 排列顺序指定为整体正交坐标系, 1st 指定为 ‘Y’。 输出标准选择递增排序，名称输入 ‘盾壳#’，后缀起始号输入 1。
▶创建掘进面
*
: 几何 >分割>实体 (Geometry > Divide > Solid)
是利用移动/复制的开挖面分割隧道的操作。因为相邻岩土的实体要共享 节点，所以在分割相邻面上选择地层实体。
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |9
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目标实体选择 ‘外径’、‘内径’ 实体。 选择滤波器变换成‘面’后，按分割工具选择在前面生成的 19 个的面。 勾选分割相邻面后，相邻面选择 ‘岩土’ 实体。 点击[确认] 键。 在视图工具条上点击右侧视图 。 在模型工作目录树 >几何形状 >形状组-1 上注册的内径实体后，利用 F2 键，修改形状名称使其具有从左向右的顺序名称。 用同样的方法，对 20 外径实体，也利用 F2 键来修改形状名称。
▶建模几何形状
自动连接是自动生成相邻实体之间共享面的功能。彼此相连的面或实体间需要布 尔运算操作时，可以通过点击自动连接键，轻松的创建共享面，这样可以把网格生成 前建模误差消除。
*
：几何 >顶点与曲线 > 矩形 (Geometry > Point & Curve > Rectangle)
定义盾构开挖进尺长度。按面分割实体时，必须生成大于分割实体的面， 才能正常执行形状的布尔运算操作。 视图工具条>视图模式(几何形状) 在视图工具条上点击法向视图 勾选‘生成面’选项。 创建略大于隧道形状的矩形（开挖进尺长度）。 。 选择线。
*
：几何 > 顶点与曲线 > 圆 （ Geometry > Point & Curve > Circle ） 画圆形成隧道截面的形状。
勾选‘生成面’选项。 中心位置输入‘25,25’，按下“Enter”键。 半径大小输入‘3.4’后点击[适用]键。 中心位置输入‘25,25’，按下“Enter”键。 半径的大小输入‘3.7’后点击[确认]键。
*
: 几何 >延伸>扩展（Geometry > Protrude > Extrude ） 采用生成的几何形状来创建实体。
选择生成的 3 个的面。 方向指定为 Y 方向（绿色）。 长度上输入‘20’后勾选‘生成实体’选项。 点击[确认] 键。
Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |7
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Chapter 4. 盾构掘进施工分析 |13
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5 设置分析
5.1 设置荷载条件
*
：静力 /边坡分析 >荷载 >自重（ Static/Slope Analysis > Load > Self Weight）
定义自重。岩土、结构构件上输入的容重乘以自动设置的重力加速度后 自动计算。可以输入基于方向的比例因子。对重力方向设置了默认值。 名称输入自重-1，荷载组上输入自重。 荷载成分在重力加速度方向 Gz 上输入-1。 点击[适用]键。
▶切面图
2 | Chapter 4. 盾构掘进施工分析分析
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2 设置分析条件
[启动附带的开始文件(04_tbm_start)。]
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: 分析 >分析工况 >设置（Analysis > Analysis Case > Setting）