隧道掘进机(TBM)施工
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第九章 隧道掘进机(TBM)施工
一般情况下 ,整条隧道地质情况都差的作业条件 下使用单护盾TBM;在良好地质中则使用开敞式 TBM;双护盾TBM常用于复杂地层的长隧道开 挖,一般适用于中厚埋深、中高强度、地质稳定 性基本良好的隧道,对各种不良地质和岩石强度 变化有较好适应性。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
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
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
(2)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。
与单护盾掘进机的区别在于增加了一个护 盾。在硬岩中施工时利用水平撑靴,支撑到 洞壁,传递反力,它既可利用尾部的推力千 斤顶顶推尾部安装好的衬砌管片推进,也可 以在利用水平支撑进行开挖时,同时安装衬 砌片,因此双护盾掘进机使开挖和安装衬砌 管片的停机换步时间大大缩短。
-4.469 -3.780 -3.090 -2.401 -1.711 -1.022 -0.332 0.357 1.047
后配套安装洞围岩应力比
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
三、 掘进机法的施工特点
优点: •安全 •快速 •经济 •省工与降低劳动强度 •排渣容易 •施工简单方便 •环境保护
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
二、 国内使用TBM的情况介绍
我国最早使用TBM施工的是水利水电工程。 铁路隧道使用TBM施工的有:
✓西合铁路桃花铺1号隧道 西安—南京铁路磨沟✓西岭康隧铁道路秦岭I线隧道
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
锦屏电站输水隧道TBM施工
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
➢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。
➢扩孔式全断面岩石掘进机:先打导洞,然后扩 孔成洞的机器。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
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1)上台阶開挖 土方開挖:70m3/m 噴凝土:20m2/m
2)下台阶開挖 土方開挖:46m3/m 噴凝土:7m2/m
3)仰拱開挖 土方開挖:14m3/m 噴凝土:12m2/m
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
缺点: •设备购置及使用成本大 •对岩层变化的适应性差 •断面适应性较差 •作业率低 •能耗大 •不适宜中短距离隧道的施工
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
四、掘进机类型
分为全断面和悬臂式两大类。
全断面掘进机
悬臂式掘进机
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
四、掘进机类型
全断面掘进机又分开敞式和护盾式两类。护盾型 又分单护盾和双护盾。
✓优点:①导洞也是探洞,可掌握详细工程地质和 水文地质资料,可预测将要采用的扩孔掘进机的 技术性能参数,有助于合理组织施工,有利于通 风、地下水、瓦斯及预防性安全等的处理;②只 要现有小直径掘进机,马上可以对大直径隧洞进 行导洞施工,然后再订制扩孔掘进机也不会影响 工期;③提高了能量利用率。
开敞式
护盾式
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
➢开敞式TBM :利用支撑机构撑紧洞壁以承受向 前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。 常用于硬岩。 适用于岩石整体性较好的隧洞。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
➢护盾式全断面岩 石掘进机:在整机 外围设置与机器直 径相一致的圆筒形 护盾结构。
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
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。
-3.413 -2.912 -2.411 -1.909 -1.408 -0.906 -0.405 0.096 0.597 1.098
主机安装洞围岩应力比
ANSYS 5.6 MAR 20 2003 NODAL SOLUTION STEP=2 SUB=6 NLSRAT (AVG) SMN= -5.159 SMX-5=.11.50947
内容回顾
1.隧道通过黄土地质地段施工时应注意的问题。 2.隧道通过岩溶地质地段施工时应注意的问题。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
第一节 概 述
一、 掘进机法的发展历史
1.相关概念
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine简称TBM) 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。
隧道掘进机的定义是:一种靠旋转并推进刀盘, 通过盘形滚刀破碎岩石而使隧道全断面一次成形的机 器。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
2.掘进机法的发展过程 ➢1846年,在意大利与法国之间的 Cellis铁路隧道施工 中,为加速隧道施工,工程师 Henri Maus开始将一组 机械岩钻安装在钻架台车上掘进。
第九章 隧道掘进机(TBM)施工
66
66
+15#
+
72支洞
6 3
6
1
.
.
4
4
2
95
2
主机安装 间扩大洞室
后配套 后配套 安装间 吊装间
260
66
66
+
+
T37BM
3 4
出1.4 发洞
6 . 4
2 25
2
(a) 平面布置图
桥吊轨道
高程线
1
2
95
145
35
5
30
5
40
25
2
1
(b) 开挖剖面图
TBM2 安装洞室计算断面形式(m)