隧道工程第12章 掘进机及盾构法施工
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式中： S——扭矩系数； D——大刀盘直径估算出刀盘额定扭矩的约值。
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5）出渣和除尘沿着刀盘周围布置的刮板和铲斗， 将切削下来的石渣从开挖断面的底部铲起，并在刀盘转 动中随刀盘送到顶部，然后沿着刀盘内渣槽落到输送机 上方的渣斗内，再通过胶带输送机送到后配套上的矿车 中，掘进机只要开动，胶带输送机就不停地运转。 （2）后配套设备掘进机主机与后部配套设备组成 了一个完整的掘进机设备。后配套设备主要是为主机提 供供给的设备和石渣运输系统。后配套设备包括液压传 动站（它为主机液压系统提供动力源）、变电设备、开 关柜、主驾驶室、通信系统、备用发电机、空压机、通 风系统、喷射混凝土设备、围岩加固堵水注浆设备以及 供水系统。
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12.2.2 掘进机的构造 全断面开敞式硬岩掘进机主要由刀盘、护盾、内外 铠、主驱动、控制部分、激光导向系统、辅助设备及后 配套系统组成。主机用于开挖破岩、装渣、支护；后配 套系统用于出渣、初期支护。 （1）主机 1）基本构造单水平支撑掘进机的主梁和大刀盘支 架是掘进机的构架，为所有的其他构件提供安装支点。 大刀盘支架的前部安装主轴承和大内齿圈，它的四周安 装了刀盘护盾，利用可调式顶盾、侧盾和下支撑保持与 开挖洞面的浮动支承，从而保证了大刀盘的稳定。主梁 上安装推力千斤顶和支撑系统。
第12章 掘进机及盾构法施工
12.1 概 述
12.1.1 国内外应用情况 隧道掘进机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。这种施工方法始于20世纪30年代， 但直到1952年，美国罗宾斯公司的创始人—吉姆斯· 罗 宾斯先生才开发了第一台具有实用性的、开掘岩石隧道 的岩石掘进机。
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12.1.2 施工特点 与钻爆法开挖隧道施工过程相比，使用掘进机开挖隧道的特 点在于：施工过程是连续的，具有隧道工程“工厂化”的特点。 经过近一个世纪的努力，随着现代技术的发展，特别是近几 十年来，掘进机不仅能在岩石整体性及磨蚀性强的条件下工作， 也能在稳定条件差的地层中施工，从而被许多隧道作为主要施工 方案进行比选。钻爆法施工和掘进机施工有着不同的适用范围和 优劣。钻爆法施工适用范围广，不受隧道断面尺寸和形状的限制； 对各类围岩均能适用，当地质条件变化时，施工工艺可机动灵活 随之变化；施工设备的组装和工地之间的转移简单方便，重复利 用率高；多年来已积累了丰富而宝贵的施工经验，形成了科学完 整的工艺，这些是人们普遍认同的优势。
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12.2 掘进机类型及构造
12.2.1 掘进机类型 岩石隧道掘进机法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。所谓岩石地层，是指该 地层有硬岩、软岩、风化岩、破碎岩等，在其中开挖的 隧道称为岩石隧道。施工时所使用机械通常称为岩石隧 道掘进机，英文名称是TunnelBoringMachine，简称 TBM。在我国，由于行业部门的习惯，TBM 也称为全 断面隧道掘进机或隧道掘进机（或简称掘进机）。
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2）大刀 盘刀盘（图12.5）是钢结构焊接件，其前端是加强 了的双层壁，通过溜渣槽与后隔板相连接，刀盘后隔板 是用螺栓与刀盘轴承连接。刀盘上装有若干个盘形滚刀， 用于挤压切削岩石；在前端还装有径向带齿的石渣铲斗， 用于软岩开挖。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3）支撑和推进系统支撑系统是掘进机的固定部分。 当掘进时，它支承着掘进机的重量并将开挖推力和扭矩 传递给岩壁形成反力。不同结构形式的掘进机，支撑系 统对掘进方向的控制不同。双水平支撑的开敞式掘进机 在换步时，利用后下支撑来调整机器的方位，一经确定， 刀盘只能按预定方向掘进（图12.8）。 4）刀盘驱动系统刀盘的驱动方式有两大类：电动 和液压。电动又分单速电机、双速电机和调频电机。掘 进机贯入度指标，在很大程度上取决于刀盘的转速和推 力。采用无级调速确定刀盘的转速就可以根据岩石的变 化而产生最大的适应性，有效地控制刀盘负荷和震动， 提高瞬时贯入度，减少刀具的磨耗。
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式中： S——扭矩系数； D——大刀盘直径估算出刀盘额定扭矩的约值。
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5）出渣和除尘沿着刀盘周围布置的刮板和铲斗， 将切削下来的石渣从开挖断面的底部铲起，并在刀盘转 动中随刀盘送到顶部，然后沿着刀盘内渣槽落到输送机 上方的渣斗内，再通过胶带输送机送到后配套上的矿车 中，掘进机只要开动，胶带输送机就不停地运转。 （2）后配套设备掘进机主机与后部配套设备组成 了一个完整的掘进机设备。后配套设备主要是为主机提 供供给的设备和石渣运输系统。后配套设备包括液压传 动站（它为主机液压系统提供动力源）、变电设备、开 关柜、主驾驶室、通信系统、备用发电机、空压机、通 风系统、喷射混凝土设备、围岩加固堵水注浆设备以及 供水系统。
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12.2.2 掘进机的构造 全断面开敞式硬岩掘进机主要由刀盘、护盾、内外 铠、主驱动、控制部分、激光导向系统、辅助设备及后 配套系统组成。主机用于开挖破岩、装渣、支护；后配 套系统用于出渣、初期支护。 （1）主机 1）基本构造单水平支撑掘进机的主梁和大刀盘支 架是掘进机的构架，为所有的其他构件提供安装支点。 大刀盘支架的前部安装主轴承和大内齿圈，它的四周安 装了刀盘护盾，利用可调式顶盾、侧盾和下支撑保持与 开挖洞面的浮动支承，从而保证了大刀盘的稳定。主梁 上安装推力千斤顶和支撑系统。
第12章 掘进机及盾构法施工
12.1 概 述
12.1.1 国内外应用情况 隧道掘进机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。这种施工方法始于20世纪30年代， 但直到1952年，美国罗宾斯公司的创始人—吉姆斯· 罗 宾斯先生才开发了第一台具有实用性的、开掘岩石隧道 的岩石掘进机。
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12.1.2 施工特点 与钻爆法开挖隧道施工过程相比，使用掘进机开挖隧道的特 点在于：施工过程是连续的，具有隧道工程“工厂化”的特点。 经过近一个世纪的努力，随着现代技术的发展，特别是近几 十年来，掘进机不仅能在岩石整体性及磨蚀性强的条件下工作， 也能在稳定条件差的地层中施工，从而被许多隧道作为主要施工 方案进行比选。钻爆法施工和掘进机施工有着不同的适用范围和 优劣。钻爆法施工适用范围广，不受隧道断面尺寸和形状的限制； 对各类围岩均能适用，当地质条件变化时，施工工艺可机动灵活 随之变化；施工设备的组装和工地之间的转移简单方便，重复利 用率高；多年来已积累了丰富而宝贵的施工经验，形成了科学完 整的工艺，这些是人们普遍认同的优势。
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12.2 掘进机类型及构造
12.2.1 掘进机类型 岩石隧道掘进机法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。所谓岩石地层，是指该 地层有硬岩、软岩、风化岩、破碎岩等，在其中开挖的 隧道称为岩石隧道。施工时所使用机械通常称为岩石隧 道掘进机，英文名称是TunnelBoringMachine，简称 TBM。在我国，由于行业部门的习惯，TBM 也称为全 断面隧道掘进机或隧道掘进机（或简称掘进机）。
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2）大刀 盘刀盘（图12.5）是钢结构焊接件，其前端是加强 了的双层壁，通过溜渣槽与后隔板相连接，刀盘后隔板 是用螺栓与刀盘轴承连接。刀盘上装有若干个盘形滚刀， 用于挤压切削岩石；在前端还装有径向带齿的石渣铲斗， 用于软岩开挖。
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3）支撑和推进系统支撑系统是掘进机的固定部分。 当掘进时，它支承着掘进机的重量并将开挖推力和扭矩 传递给岩壁形成反力。不同结构形式的掘进机，支撑系 统对掘进方向的控制不同。双水平支撑的开敞式掘进机 在换步时，利用后下支撑来调整机器的方位，一经确定， 刀盘只能按预定方向掘进（图12.8）。 4）刀盘驱动系统刀盘的驱动方式有两大类：电动 和液压。电动又分单速电机、双速电机和调频电机。掘 进机贯入度指标，在很大程度上取决于刀盘的转速和推 力。采用无级调速确定刀盘的转速就可以根据岩石的变 化而产生最大的适应性，有效地控制刀盘负荷和震动， 提高瞬时贯入度，减少刀具的磨耗。