文档介绍：隧道掘进机(TBM)施工
主讲内容:①施工流程②施工技术要求③施工要点
第一节隧道掘进机法基本概念
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)。
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。
1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM,。
美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM,1956年又成功研制中硬岩TBM。
二、国外主要制造商
德国威尔特(Wirth)公司
德国德马克(Dcmag)公司
美国罗宾斯(Robbins)公司
美国贾瓦(Jarva)公司
德国海瑞克(Herrenknecht)公司
加拿大拉瓦特(Lovat)公司
日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)
三、TBM分类
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:~
中型TBM: ~
巨型TBM:
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
Double Shield TBM
①可伸缩护盾;②刀盘;③活动支撑鞋;④辅助推进油缸;⑤管片
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
挤压式
主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行压入岩体,并在刀盘旋转推进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
切削式
主要利用岩石抗弯、抗剪强度低(仅为抗压强度的5~10%)的特点,靠铣削(即剪切)与弯断破碎岩体。
在两种破岩方式总的破岩体积中,大部分并不是由刀具直接切割下来的,而是由后进刀具剪切破碎的,先形成破碎沟或切削槽是先决条件
四、TBM破岩方式与原理(续)
圆盘型滚刀破岩原理
圆盘型滚刀(图a)工作压力50~200kN,岩体表面在刀圈刀尖强集中力作用下破碎而被切人,并形成切入坑(见图b)。随着滚刀滚动,在岩面上形成一条条的破碎沟,破碎沟之间岩石AO1O2B受滚刀侧刃挤压力的作用而剪切破碎。当切入深度h较大时,剪裂面为O1O2(图c)。
四、TBM破岩方式与原理(续)
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的表面,切人深度为λ。然后由齿尖的楔入力继续引起剪切破坏,楔入深度为h。由于各齿环的齿节是不同的,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。