掘进机法PPT课件

第10章 隧道掘进机开挖技术
2.隧道掘进机械
◆ 隧道掘进机械，一般分为两种：
（1）臂式掘进机(Boom-type Roadheader)； （2）全断面隧道掘进机，简称TBM。
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3.定 义
◆隧道掘进机(Tunnel Boring Machine)，简称TBM ，是利 用回转刀具切削破岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、 先进的隧道施工机械。
《隧 道 工 程》
第10章 隧道掘进机开挖技术
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1 概 述 10.2 掘进机的类型与构造 10.3 掘进机施工 10.4 与掘进·机施工配套的支护方式
第10章 隧道掘进机开挖技术
10.1 概 述
10.1.1 有关概念和TBM发展历史 1.隧道常用施工方法
➢ 钻爆法 ➢ 明挖法 ➢ 机械法——掘进机法 ➢ 沉埋法
掘进机施工。
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3.应 用——国内
(1) 1970年代末，甘肃引大入秦和山西万家寨引水工程— —采用掘进机获得成功(意大利CMC公司承包)。
(2) 1998.1～1999.8，西康铁路秦岭特长隧道——引入德 国Wirth公司TB880E型掘进机，进行长18.5km，直径8.8m的I线 隧道施工，平均掘进速度为313.7ｍ/月。
进入快速发展时期。
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2.应 用——国外
近年来，国外采用掘进机完成的大型隧道有： (1) 英法海底铁路隧道——单洞长约50km，使用11台掘进机，工期
三年多时间；
(2) 瑞士费尔艾那隧道——长19km，其中约9.5km采用掘进机施工； (3) 瑞士穿越阿尔卑斯山新圣哥达铁路隧道——长达57km； (4) 美国芝加哥TARP工程排水隧道——大约40多km，全部采用
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10.1.3 隧道掘进机施工特点 1. 优 点
(1) 安全——人员在局部或整体的护盾下工作 (2) 快速——常规钻爆法掘进速度的3～10倍 (3) 优质——洞壁光滑美观 (4) 自动化和机械化程度高（节省劳动力——经济） (5) 围岩扰动小 (6) 对环境影响小
第10章 隧道掘进机开挖技术
第10章 隧道掘进机开挖技术
3.定 义
◆臂式掘进机又称为部分断面掘进机，是一种集切削岩石、 自动行走、装载石碴等多种功能为一体的高效联合作业机械。
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10.1.2 全断面隧道掘进机分类 1. 全断面隧道掘进机分类—I（Grandori，1996年）
(1) 在岩石中开挖隧道的TBM 通常适用于稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的岩层中 掘进长大隧道。 (2) 在松软地层中掘进隧道的TBM 一般适用于在具有有限压力的地下水位以下基本均质的软弱 地层中开挖有限长度的隧道。
10.1.3 隧道掘进机施工特点 2. 缺 点
(1) 能耗大 (2) 断面单一 (3) 对岩层变化的适应性差 (4) 一次性购买TBM投资高 (5) 主机重量大，运输不方便，安装工作量大 (6) 短隧道不能发挥其优越性(不经济)
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10.1.4 掘进机的应用与发展
1.发展历史——大事记
第10章 隧道掘进机开挖技术
4.国外掘进机的发展技术水平
◆开挖直径范围为1.8-11.87m； ◆可在抗压强度360MPa的岩体中掘进80-100m2大断面隧道，
平均掘进速度350-400m/月； ◆能开挖45°的斜井； ◆盘形滚刀的最大直径达483mm，其承载能力达312kN；刀具
的寿命达300～500m； ◆单台掘进机的最大总进尺已超过40km。
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5.世界上著名的岩石掘进机制造厂商
美 国：罗宾斯(Ｒobbins)公司(已归属阿特拉斯公司) 佳瓦(Jarva)公司
德 国：维尔特(Wirth)公司 海瑞克(Herrenknecht)公司
瑞 典：阿特拉斯.科普柯 (Atlas.Copco)公司 加拿大：拉瓦特(Lovat)公司 日 本：川崎(Kawasaki)公司
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2. 全断面隧道掘进机的分类—II
目前在国内通常有两种提法： (1)岩石掘进机(TBM ) ； (2) 盾构机。
岩石掘进机(TBM )就是适合硬岩开挖的隧道掘进机，盾构机指的 是适于在软岩、土中的隧道掘进机。
3. 全断面隧道掘进机的分类—III
鉴于学术及现实中称法混乱，造成许多麻烦，有些学者提 出采用“硬岩TBM”和“软岩TBM（也即盾构机）”两种来规范。
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开敞式隧道掘进机
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开敞式隧道掘进机
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开敞式隧道掘进机
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开敞式隧道掘进机
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三菱(Mitsubishi)公司 日立(Hitachi)公司
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10.2 掘进机的类型与构造
◎ 掘进机的类型
隧道掘进机(岩石)
全断面掘进机
开敞式 护盾式
悬臂式掘进机
单臂式 多臂式
单撑靴式 双撑靴式
单护盾式 双护盾式
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10.2.1 全断面掘进机
(1) 开敞式掘进机 ◆ 适合于硬岩隧道； ◆ 顶推反力与刀盘扭矩力依靠围岩坚硬壁面提供； (2) 护盾式掘进机 ◆ 适合于软岩隧道； ◆ 顶推反力利用尾部安装的衬砌管片。
◆1846年——TBM由意大利人Maus发明。 ◆1851年——美国人威尔逊开发了一台TBM，在花岗岩中试用未获
成功。 ◆1881年——波蒙特开发了压气式TBM，成功应用于英吉利海峡隧
道直径为2.1m的勘探导坑。 ◆ 1952年——美国罗宾斯公司研制了现代意义上的第1台软岩TBM。 ◆ 1956年——美国罗宾斯公司又研制成功中硬岩TBM。 从此，TBM
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开敞式隧道掘进机
第10章 隧道掘进机开挖技术
西康铁路秦岭隧道 西安-南京线磨沟岭隧道
➢型
号：TB880E
➢ 开 挖 直 径：8.8米
➢ 掘 进 速 度：3.5m/h
➢ 最高月进度：574米（磨沟岭隧道） ➢ 最高日进度：41.3米（磨沟岭隧道）
中铁隧道局研发的开敞式隧道掘进机