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1、资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第第15章章 全断面岩石掘进机全断面岩石掘进机 （TBM）资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值概述概述概述概述 在岩石中开凿矿山巷道或交通隧道时，除在岩石中开凿矿山巷道或交通隧道时，除采用常规的钻眼爆破法外，还可采用采用常规的钻眼爆破法外，还可采用掘进机掘进机施施工。工。掘进机：是指能够直接截割、破碎工作面掘进机：是指能够直接截割、破碎工作面岩石，同时完成装载、转运岩石，并可调动行岩石
2、，同时完成装载、转运岩石，并可调动行走和进行喷雾除尘的功能，有的还具有支护功走和进行喷雾除尘的功能，有的还具有支护功能，以机械方式破岩的隧（巷）道掘进综合机能，以机械方式破岩的隧（巷）道掘进综合机械。械。2资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n全断面岩石掘进机全断面岩石掘进机：主要适用于直径一般为：主要适用于直径一般为2.510m的全岩隧（巷）道，岩石的单轴抗压的全岩隧（巷）道，岩石的单轴抗压强度可达强度可达50350MPa；可一次截割出所需断；可一次截割出所需断面，且形状多为圆形，主要用于工程涵洞和隧面，
3、且形状多为圆形，主要用于工程涵洞和隧道的岩石掘进。道的岩石掘进。全断面岩石掘进机全断面岩石掘进机全断面岩石掘进机全断面岩石掘进机3资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM的定义的定义的定义的定义l TBM的的技术名称在我国过去很不统一技术名称在我国过去很不统一,各各行业均行业均冠以冠以习惯称呼习惯称呼,铁道和交通部门称之为隧道掘进机铁道和交通部门称之为隧道掘进机,矿山部矿山部门称之为巷道掘进机门称之为巷道掘进机,水电部门又称为隧洞掘进机。水电部门又称为隧洞掘进机。83年国家标准年国家标准(GB405
4、2-83)统一称为全断面岩石掘统一称为全断面岩石掘进机进机(Full Face Rock Tunneling Boring Machine-TBM)简称掘进机或简称掘进机或TBM.lTBM定义定义:一种靠旋转并推进刀盘一种靠旋转并推进刀盘,通过盘形滚刀破碎通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成形的机器。岩石而使隧洞全断面一次成形的机器。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值掘进技术的发展掘进技术的发展掘进技术的发展掘进技术的发展 第一代 钢钎大锤 第二代 手持风钻 第三代 凿岩台车第四代 TBM 资金是运动
5、的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM的起源的起源的起源的起源l1856年，年，美国人查理士美国人查理士威尔逊获得掘进机发威尔逊获得掘进机发明专利。明专利。l1881年，波蒙特年，波蒙特开发了压缩空气式开发了压缩空气式TBM，并成，并成功应用于英吉利海峡隧道直径为功应用于英吉利海峡隧道直径为2.1米的勘探导米的勘探导坑。坑。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM主要制造商主要制造商主要制造商主要制造商n美国罗宾
6、斯n德国海瑞克公司n德国威尔特公司n加拿大拉法特n日本的三菱公司Robbins资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值中国最长的铁路隧道中国最长的铁路隧道中国最长的铁路隧道中国最长的铁路隧道中国最长的铁路隧道中国最长的铁路隧道：乌鞘：乌鞘岭特长隧道，全长岭特长隧道，全长20.05公公里，是兰新铁路兰武段（兰里，是兰新铁路兰武段（兰州西至武威南）新增二线铁州西至武威南）新增二线铁路上的一座长隧道，路上的一座长隧道，06年年8月月23日上午实现双线开通。日上午实现双线开通。兰新铁路兰武段是中国铁路兰新铁路兰武段是中
7、国铁路网网“八纵八横八纵八横”中重要中重要“一一横横”欧亚大陆桥通道的欧亚大陆桥通道的组成部分，也是内地连接新组成部分，也是内地连接新疆和甘肃河西地区的主要通疆和甘肃河西地区的主要通道。道。8资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值中国目前最长的公路隧道中国目前最长的公路隧道中国目前最长的公路隧道中国目前最长的公路隧道 秦岭终南山隧道秦岭终南山隧道：位于我国西部大通道内蒙古阿荣旗至广西北海：位于我国西部大通道内蒙古阿荣旗至广西北海国道上西安至柞水段，在青岔至营盘间穿越秦岭，全长国道上西安至柞水段，在青岔至营盘间
8、穿越秦岭，全长18.4公里，技公里，技术标准为高速公路双洞四车道，行车速度为每小时术标准为高速公路双洞四车道，行车速度为每小时80公里。公里。终南山终南山隧道隧道2001年年1月由国家发展计划委员会批准立项建设，设计工期为月由国家发展计划委员会批准立项建设，设计工期为67个月，总投资约个月，总投资约25亿元人民币。与已建成的我国第一长隧道亿元人民币。与已建成的我国第一长隧道西安安康铁路秦岭隧道并行。西安安康铁路秦岭隧道并行。秦岭终南山特长公路隧道道路等级按高速公路设计。隧道横断面秦岭终南山特长公路隧道道路等级按高速公路设计。隧道横断面高高5米、宽米、宽10.5米，双车道各宽米，双车道各宽3.7
9、5米。上、下行线两条隧道间每米。上、下行线两条隧道间每750米设紧急停车带一处、每米设紧急停车带一处、每500米设行车横通道一处、每米设行车横通道一处、每250米设米设人行横通道一处。人行横通道一处。2007年年1月月20日建成通车。秦岭终南山公路隧道是我国自行设日建成通车。秦岭终南山公路隧道是我国自行设计施工的高速公路特长隧道，堪称世界第二、亚洲第一，是世界上第计施工的高速公路特长隧道，堪称世界第二、亚洲第一，是世界上第一个采用双洞单向行驶的特长隧道，双洞全长一个采用双洞单向行驶的特长隧道，双洞全长36.04公里，建设规模公里，建设规模居世界第一。居世界第一。9资金是运动的价值，资金的价值是
10、随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值10资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值中国目前第二长的铁路隧道中国目前第二长的铁路隧道中国目前第二长的铁路隧道中国目前第二长的铁路隧道 n西西(安安)(安安)康铁路秦岭隧道：康铁路秦岭隧道：位于西（安）（安）康位于西（安）（安）康铁路青岔车站和营盘车站之间，由两座基本平行的单线隧铁路青岔车站和营盘车站之间，由两座基本平行的单线隧道组成，两线间距为道组成，两线间距为30米，其中米，其中线隧道全长线隧道全长18460
11、米；米；线隧道全长线隧道全长18456米，居当时世界山岭隧道第米，居当时世界山岭隧道第6位、亚位、亚洲第洲第2位。位。n秦岭隧道秦岭隧道、线均为单线电气化铁路隧道，线均为单线电气化铁路隧道，线线(左左线线)隧道使用隧道使用2台台8.8米敞开式掘进机（米敞开式掘进机（TBM）由隧道两端由隧道两端相向施工。相向施工。线隧道线隧道(右线右线)，采用新奥法施工，初期支护，采用新奥法施工，初期支护为锚喷，二次支护为马蹄型带仰拱的模筑混凝土复合衬砌。为锚喷，二次支护为马蹄型带仰拱的模筑混凝土复合衬砌。n隧道于隧道于1995年年1月月18日正式开工，日正式开工，1999年年9月月6日全日全部贯通，部贯通，2
12、000年年8月月18日西康铁路开通运营。日西康铁路开通运营。11资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值地下工程讲稿12资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n秦岭线隧道。全长18.456，采用TBM 法和钻爆法施工，由铁道 部1996年引进台威尔特(WIRTH)8.8m开敞式TBM，秦岭北口TBM掘进长度为5.244，秦岭南口TBM掘进长度5.621km，TBM施工中，1998年平均月进尺为252.36，1999年平均月进尺
13、为290.64，最高月进尺为528.48。铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n桃花铺号隧道 西安南京铁路桃花号隧道全7.234km,TBM掘进长度为6.2km，由中铁十八局采用8.8m 开敞式TBM 施工（该TBM 曾施工秦岭 线隧道出口段）最高月进尺为551.82m。铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资
14、金的时间价值铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况铁路隧道使用情况n磨沟岭隧道 磨沟岭隧道全长6114m，软岩占隧道总长的70.5,于2002年11月完工。该隧道由中铁隧道集团采用8.8m开敞式TBM施工（该TBM曾施工秦岭线隧道进段）TBM掘进长度为4.653，最高月进尺为573.9m资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM施工图片施工图片施工图片施工图片 大件运输 现场组装资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金
15、的时间价值TBMTBM施工图片施工图片施工图片施工图片 步进 洞内步进资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM施工图片施工图片施工图片施工图片 步进至出发洞 撑靴资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM施工图片施工图片施工图片施工图片n激光定向系统 TBM控制室资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM施工图片施
16、工图片施工图片施工图片n锚杆钻机作业 喷射混凝土施工资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TBMTBM施工图片施工图片施工图片施工图片n刀盘与掌子面刀盘与掌子面资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值全断面岩石隧道掘进机全断面岩石隧道掘进机全断面岩石隧道掘进机全断面岩石隧道掘进机 全断面岩石隧道掘进机：通常简称隧道掘进机全断面岩石隧道掘进机：通常简称隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，缩写为，缩写为TBM）
17、，是一种），是一种用于用于圆形圆形断面隧（巷）道、采用滚压式切削盘在全断面断面隧（巷）道、采用滚压式切削盘在全断面范围内破碎岩石，集破岩、装岩、转载、支护于一体的范围内破碎岩石，集破岩、装岩、转载、支护于一体的大型综合掘进机械，现已成为国外较长隧道开挖普遍采大型综合掘进机械，现已成为国外较长隧道开挖普遍采用的方法。用的方法。全断面岩石隧道掘进机利用圆形的刀盘破碎岩石，全断面岩石隧道掘进机利用圆形的刀盘破碎岩石，故又称刀盘式掘进机。刀盘的直径多为故又称刀盘式掘进机。刀盘的直径多为310m，35m的较适用于小型水利水电隧道工程和矿山巷道工程，的较适用于小型水利水电隧道工程和矿山巷道工程，5m以上适
18、应于大型的隧道工程。国外生产的岩石掘进以上适应于大型的隧道工程。国外生产的岩石掘进机直径较大，目前最大可达机直径较大，目前最大可达13.9m。22资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 TBM外形图外形图基本功能有掘进、出渣、导向和支护，并配置有完成这些功能的基本功能有掘进、出渣、导向和支护，并配置有完成这些功能的机构。还配备有如运渣运料、支护、供电、供水、排水、通风等机构。还配备有如运渣运料、支护、供电、供水、排水、通风等后配套系统，总长度较大，一般为后配套系统，总长度较大，一般为150300m。23资金是
19、运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值掘进机的基本施工工艺：刀盘旋转破碎岩石，岩渣由刀掘进机的基本施工工艺：刀盘旋转破碎岩石，岩渣由刀盘上的铲斗运至掘进机的上方，靠自重下落至溜渣槽，盘上的铲斗运至掘进机的上方，靠自重下落至溜渣槽，进入机头内的运渣胶带机，然后由带式输送机转载到矿进入机头内的运渣胶带机，然后由带式输送机转载到矿车内，利用电机车拉到洞外卸载。掘进机在推力的作用车内，利用电机车拉到洞外卸载。掘进机在推力的作用下向前推进，每掘够一个行程便根据情况对围岩进行支下向前推进，每掘够一个行程便根据情况对围岩进行支护
20、。护。24资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值全断面岩石掘进机的类型与结构全断面岩石掘进机的类型与结构全断面岩石掘进机的类型与结构全断面岩石掘进机的类型与结构 u按掘进的方式：全断面一次掘进式（又叫一次成洞）按掘进的方式：全断面一次掘进式（又叫一次成洞）和分次扩孔掘进式（又叫两次成洞）。和分次扩孔掘进式（又叫两次成洞）。u按掘进机是否带有护壳：敞开式和护盾式。按掘进机是否带有护壳：敞开式和护盾式。u掘进机的结构部件：机构和系统。掘进机的结构部件：机构和系统。机构：刀盘、护盾、支撑、推进、主轴、机架及附属机构
21、：刀盘、护盾、支撑、推进、主轴、机架及附属设施设备等。设施设备等。系统：驱动、出渣、润滑、液压、供水、除尘、电气、系统：驱动、出渣、润滑、液压、供水、除尘、电气、定位导向、信息处理、地质预测、支护、吊运等。定位导向、信息处理、地质预测、支护、吊运等。它们各具功能、相互连接、相辅相成，构成有机整它们各具功能、相互连接、相辅相成，构成有机整体，完成开挖、出渣和成洞功能。体，完成开挖、出渣和成洞功能。25资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 敞开式敞开式敞开式敞开式TBMTBM 敞开式敞开式TBM是一种用于中硬岩
22、及硬岩隧道掘进的是一种用于中硬岩及硬岩隧道掘进的机械。由于围岩比较好，掘进机的顶护盾后，洞壁岩机械。由于围岩比较好，掘进机的顶护盾后，洞壁岩石可以裸露在外，故称敞开式。石可以裸露在外，故称敞开式。敞开式敞开式TBM主要由三大部分组成：主要由三大部分组成：切削盘切削盘，切削盘支承与切削盘支承与主梁主梁，支撑与推进支撑与推进。切削盘支承和主梁是掘进机的总骨架，二者联为一体，为切削盘支承和主梁是掘进机的总骨架，二者联为一体，为所有其它部件提供安装位置；切削盘支承分顶部支承、侧支承、所有其它部件提供安装位置；切削盘支承分顶部支承、侧支承、垂直前支承，每侧的支承用液压缸定位；主梁为箱形结构，内垂直前支承
23、，每侧的支承用液压缸定位；主梁为箱形结构，内置出渣胶带机，两侧有液压、润滑、水气管路等。置出渣胶带机，两侧有液压、润滑、水气管路等。支撑分主支撑和后支撑，主支撑分单支撑分主支撑和后支撑，主支撑分单T型支撑和双型支撑和双X型支撑。型支撑。26资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值Robbins8.0m型敞开式全断面掘进机型敞开式全断面掘进机1-顶部支承；顶部支承；2-顶部侧支承；顶部侧支承；3-主机架；主机架；4-推进油缸；推进油缸；5-主支撑架；主支撑架；6-TM主机主机架后部；架后部；7-通风管；通风管；8
24、-皮带输送机；皮带输送机；9-后支承带靴；后支承带靴；10-主支撑靴；主支撑靴；11-刀盘主驱刀盘主驱动；动；12-左右侧支承；左右侧支承；13-垂直前支承；垂直前支承；14-刀盘；刀盘；15-锚杆钻；锚杆钻；16-探测孔凿岩机探测孔凿岩机 敞开式敞开式敞开式敞开式TBMTBM27资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值基本构造基本构造基本构造基本构造 敞开式TBM是山岭隧道施工的成套设备，从结构上一般分为主机、连接桥、后配套及附属设备，各部分分别由相应的液压系统、电气系统、PLC（Programmable l
25、ogic Controller 可编程控制器）等控制完成相应的动作。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值主机主机主机主机 由刀盘、刀盘护盾、内外机架、后支承、通风管道、推进油缸、钢拱架安装器、锚杆或超前钻机、激光对准装置,1#皮带桥、驱动电机、离合器、变速箱、传动轴等部件组成，完成掘进机的掘进、换步、锚杆支护、钢拱架支护及出碴等作业，是该成套设备的核心。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值连接桥连接桥连接桥连接桥 由主桥
26、、除尘系统、注浆系统、驾驶室、通风管路、2#皮带桥、仰拱吊机、材料吊机、材料升降平台、钢拱架运输小车等组成，连接主机与后配套，完成除尘、出碴及仰拱铺设、材料运输等作业。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值后配套后配套后配套后配套 后配套由后配套桥、液压主泵站、电器控制柜、应急发电机、空压机、喷锚支护设备、3#皮带桥、机车停放平板、料车拖拉系统、供水系统、排水系统、通风系统、医疗室洗手间、休息室、维修工作间等组成，完成向主机供电供气以及喷锚支护、停放矿车、材料运输、出碴等作业。资金是运动的价值，资金的价值是随
27、时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值附属设备附属设备附属设备附属设备 有10kV电缆、2200软风管、150进水管和水阀、出碴运输设备、通风设备、翻车机，主要完成出碴、材料运输、通风及翻车作业。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 护盾式护盾式护盾式护盾式TBMTBM 护盾式护盾式TBM按其护壳的数量分有按其护壳的数量分有单护盾单护盾、双护盾双护盾和和三三护盾护盾三种，我国以双护盾掘进机为多。双护盾为伸缩式，三种，我国以双护盾掘进机为多。双护盾为伸缩式
28、，以适应不同的地层，尤其适用于软岩且破碎、自稳性差或以适应不同的地层，尤其适用于软岩且破碎、自稳性差或地质条件复杂的隧道。地质条件复杂的隧道。双护盾式掘进机没有主梁和后支撑，除了机头内的主双护盾式掘进机没有主梁和后支撑，除了机头内的主推进油缸外，还有辅助油缸。辅助推进油缸只在水平支撑推进油缸外，还有辅助油缸。辅助推进油缸只在水平支撑油缸不能撑紧洞壁进行掘进作业时使用，辅助油缸推进时油缸不能撑紧洞壁进行掘进作业时使用，辅助油缸推进时作用在管片上。护盾式掘进机只有水平支撑没有作用在管片上。护盾式掘进机只有水平支撑没有X型支撑。型支撑。33资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函
29、数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TB880/TS-（8.8m）型护盾式全断面掘进机）型护盾式全断面掘进机1-刀盘；刀盘；2-石碴漏斗；石碴漏斗；3-刀盘驱动装置；刀盘驱动装置；4-支撑装置；支撑装置；5-盾尾密封；盾尾密封；6-凿岩机；凿岩机；7-砌块安装器；砌块安装器；8-砌块输送车；砌块输送车；9-盾尾盾尾面；面；10-辅助推进液压缸；辅助推进液压缸；11-后盾后盾；12-主推进液压缸；主推进液压缸；13-前盾前盾；14-支撑油缸；支撑油缸；15-带式输送机带式输送机 护盾式护盾式护盾式护盾式TBMTBM34资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，
30、是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 扩孔式扩孔式扩孔式扩孔式TBMTBM 当隧道断面过大时，会带来电能不足、运输困难、造价当隧道断面过大时，会带来电能不足、运输困难、造价过高等问题。在隧道断面较大、采用其它全断面掘进机一次过高等问题。在隧道断面较大、采用其它全断面掘进机一次掘进技术经济效果不佳时就可采用扩孔式全断面掘进机。掘进技术经济效果不佳时就可采用扩孔式全断面掘进机。扩孔式全断面掘进机是先采用小直径扩孔式全断面掘进机是先采用小直径TBM先行在隧道中先行在隧道中心用导洞导通，再用扩孔机进行一次或两次扩孔。为保证掘心用导洞导通，再用扩孔机进行一次或两次扩
31、孔。为保证掘进机支撑有足够的撑紧力，导洞的最小直径为进机支撑有足够的撑紧力，导洞的最小直径为3.3m，扩孔，扩孔的孔径一般不超过导洞孔径的的孔径一般不超过导洞孔径的2.5倍。对于直径倍。对于直径6m以上的隧以上的隧道，除在松软破碎的围岩中作业的护盾式掘进机外，设备制道，除在松软破碎的围岩中作业的护盾式掘进机外，设备制造商比较主张先打造商比较主张先打4m左右的导洞，再用扩孔机扩孔。国外左右的导洞，再用扩孔机扩孔。国外在在1970年施工的一条隧道，先用直径年施工的一条隧道，先用直径3.5m的掘进机开挖，的掘进机开挖，然后用扩挖机扩大到然后用扩挖机扩大到10.46m；另一隧道用的扩孔机直径为；另一隧
32、道用的扩孔机直径为4.5m，扩孔直径，扩孔直径10.8m。35资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值（a）导洞掘洞掘进机；机；（b）Wirth 扩孔机主机部分孔机主机部分扩孔机施工方式孔机施工方式图 1-推推进液液压缸；缸；2-支撑液支撑液压缸；缸；3-前前凯氏外机架；氏外机架；4-前前凯氏内机架；氏内机架；5-护盾；盾；6-切削切削盘；7-石渣槽；石渣槽；8-输送送带；9-后后凯氏内机架；氏内机架；10-后后凯氏外机架；氏外机架；11-后支承；后支承；12-滚刀；刀；13-护盾液盾液压缸；缸；14-前支承前
33、支承扩孔式扩孔式扩孔式扩孔式TBMTBM36资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n首先决定是否使用掘进机开挖首先决定是否使用掘进机开挖n然后确定隧道的总体开挖方案然后确定隧道的总体开挖方案n再进行掘进机设备选型：再进行掘进机设备选型：首先根据地质条件确定掘进机的类型；首先根据地质条件确定掘进机的类型；然后根据隧道设计参数及地质条件确定主机的然后根据隧道设计参数及地质条件确定主机的主要技术参数；主要技术参数；最后根据生产能力与主机掘进速度相匹配的原最后根据生产能力与主机掘进速度相匹配的原则，确定后配套设备的技
34、术参数与功能配置。则，确定后配套设备的技术参数与功能配置。全断面岩石隧道掘进机的选择全断面岩石隧道掘进机的选择全断面岩石隧道掘进机的选择全断面岩石隧道掘进机的选择 37资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n隧道的设计有单、双洞之分和断面大小之别。隧道的设计有单、双洞之分和断面大小之别。n根据掘进工作面的设置和推进方向，掘进方根据掘进工作面的设置和推进方向，掘进方式有式有单头单向掘进单头单向掘进、双向对头掘进双向对头掘进、多向多多向多头掘进头掘进等方案，对于矿山巷道，一般都是单等方案，对于矿山巷道，一般都是单
35、巷单头掘进。巷单头掘进。n根据断面的大小，掘进方式有根据断面的大小，掘进方式有全断面掘进机全断面掘进机一次掘进一次掘进、分次扩孔掘进分次扩孔掘进、机掘与钻爆混合机掘与钻爆混合掘进掘进等方案。等方案。隧道施工方案的选择隧道施工方案的选择隧道施工方案的选择隧道施工方案的选择38资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n隧道的长度和弯曲度隧道的长度和弯曲度 在在3km以上长度的隧道中使用才具有较好的技术经济效果；隧以上长度的隧道中使用才具有较好的技术经济效果；隧道长度大于道长度大于6km时应尽量使用，长度大于时应尽量
36、使用，长度大于10km且工程地质、水文且工程地质、水文地质条件较适宜时应优先考虑采用。地质条件较适宜时应优先考虑采用。全断面掘进机对隧道的曲线半径有一定要求，曲线半径一般要全断面掘进机对隧道的曲线半径有一定要求，曲线半径一般要求在求在200m以上，隧道的拐弯半径必须大于或等于所选机型所要求以上，隧道的拐弯半径必须大于或等于所选机型所要求的拐弯半径。的拐弯半径。n隧道断面的形状与大小隧道断面的形状与大小 全断面掘进机适用于圆形断面的隧（巷）道。断面大小基本上全断面掘进机适用于圆形断面的隧（巷）道。断面大小基本上可决定掘进机机型的大小，每种机型都有一定的使用范围，选用时可决定掘进机机型的大小，每种
37、机型都有一定的使用范围，选用时应考虑其最佳掘进断面积。如断面过大，采用全断面掘进机时，可应考虑其最佳掘进断面积。如断面过大，采用全断面掘进机时，可考虑扩孔机掘进或者先用小直径全断面掘进机掘进再用钻爆法扩挖。考虑扩孔机掘进或者先用小直径全断面掘进机掘进再用钻爆法扩挖。掘进机主机的选择掘进机主机的选择掘进机主机的选择掘进机主机的选择39资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n岩石性质：岩石性质：掘进机对隧道的地层最为敏感掘进机对隧道的地层最为敏感，掘进机的具体类型要，掘进机的具体类型要根据地质条件、施工环境、工期
38、要求等因素确定。不同根据地质条件、施工环境、工期要求等因素确定。不同类型、型号的掘进机有其各自适用的最佳岩石单轴抗压类型、型号的掘进机有其各自适用的最佳岩石单轴抗压强度范围值。一般情况下，在围岩为中硬以上且整体性强度范围值。一般情况下，在围岩为中硬以上且整体性较好的隧道中，宜选用敞开式掘进机；中等长度隧道且较好的隧道中，宜选用敞开式掘进机；中等长度隧道且整条隧道地质情况相对较差的条件下使用单护盾式掘进整条隧道地质情况相对较差的条件下使用单护盾式掘进机；双护盾式掘进机常用于复杂地层的长隧道开挖，一机；双护盾式掘进机常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适应于中厚埋深、中高强度、稳定性基本良好地质的般适
39、应于中厚埋深、中高强度、稳定性基本良好地质的隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。隧道，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。掘进机主机的选择掘进机主机的选择掘进机主机的选择掘进机主机的选择40资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n刀盘直径：刀盘直径：按掘进机的类型、成洞洞径、衬砌厚度等确定，可按下式计算：按掘进机的类型、成洞洞径、衬砌厚度等确定，可按下式计算：开敞式开敞式 D=d+2（h1+h2+h3）护盾式护盾式 D=D0+2（+h）式中式中：D刀盘直径，刀盘直径，m；d工程要求的成洞洞径
40、，工程要求的成洞洞径，m；h1预留变形量（考虑掘进误差、围岩变形量、模注衬砌误差），预留变形量（考虑掘进误差、围岩变形量、模注衬砌误差），m；h2初期支护厚度，初期支护厚度，m；h3二次衬砌厚度，二次衬砌厚度，m；D0管片内径，管片内径，m；管片厚度，管片厚度，m；h灌注的砾石平均厚度，灌注的砾石平均厚度，m。掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择41资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n刀盘转速：刀盘转速：应根据围岩类别及刀盘直径等因素确定。应根据
41、围岩类别及刀盘直径等因素确定。刀盘转速的选择还与刀盘直径有关，计算公式为：刀盘转速的选择还与刀盘直径有关，计算公式为：n=60Vmax/D式中式中：n刀盘转速，刀盘转速，r/min；Vmax 边刀回转最大线速度，边刀回转最大线速度，m/s，一般控制，一般控制在在2.5m/s以内；以内；D刀盘直径，刀盘直径，m。n刀盘转速与直径成反比，刀盘直径越大，转速越低。刀盘转速与直径成反比，刀盘直径越大，转速越低。掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择42资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这
42、部分资金就是原有资金的时间价值n刀盘扭矩刀盘扭矩：根据围岩条件、掘进机类型、掘进机结构、掘进机直径确定。：根据围岩条件、掘进机类型、掘进机结构、掘进机直径确定。n刀盘驱动功率刀盘驱动功率：根据刀盘扭矩、转速及传动效率确定。：根据刀盘扭矩、转速及传动效率确定。n掘进推力掘进推力：必须根据各种推进阻力的总和及其所需要的富裕量确定。：必须根据各种推进阻力的总和及其所需要的富裕量确定。n掘进行程掘进行程：宜选用长行程，护盾式掘进机的掘进行程必须根据管片环宽：宜选用长行程，护盾式掘进机的掘进行程必须根据管片环宽确定。合理选择掘进机行程对加快掘进速度、提高施工进度十分有利。确定。合理选择掘进机行程对加快掘
43、进速度、提高施工进度十分有利。选用合理长行程可减少换步次数，提高总体施工速度。减少停开机次数选用合理长行程可减少换步次数，提高总体施工速度。减少停开机次数有利于延长掘进机寿命，当使用护盾式掘进机时，还可减少混凝土管片有利于延长掘进机寿命，当使用护盾式掘进机时，还可减少混凝土管片接缝数量，从而减少渗漏水的概率。接缝数量，从而减少渗漏水的概率。n贯入度贯入度：也称切深，即刀盘每转动一周刀具切入岩石的深度。贯入度指：也称切深，即刀盘每转动一周刀具切入岩石的深度。贯入度指标与岩石特性有关，如岩石类别、单轴抗压强度、裂隙发育、可钻性、标与岩石特性有关，如岩石类别、单轴抗压强度、裂隙发育、可钻性、耐磨度、
44、孔隙率等。耐磨度、孔隙率等。对掘进机本身而言，掘进速度对掘进机本身而言，掘进速度=刀盘转速刀盘转速贯入度，在相同的掘进速度贯入度，在相同的掘进速度情况下，刀盘转速高时的贯入度低，刀盘扭矩小，而此时推进力相对也情况下，刀盘转速高时的贯入度低，刀盘扭矩小，而此时推进力相对也较小。较小。掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择掘进机主要技术参数的选择43资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n技术准备技术准备 n设备、设施准备设备、设施准备 n材料准备材料准备n作业人员准备作业人员准
45、备n施工场地布置施工场地布置 n预备洞、出发洞预备洞、出发洞 隧道洞口一定长度内围岩一般不太好，掘进机的长度比较隧道洞口一定长度内围岩一般不太好，掘进机的长度比较大，大，TBM正式工作前需要开挖一定深度的预备洞和出发洞。预正式工作前需要开挖一定深度的预备洞和出发洞。预备洞是指自洞口用钻爆法挖掘到围岩条件较好的洞段，用于机备洞是指自洞口用钻爆法挖掘到围岩条件较好的洞段，用于机器撑靴的撑紧；出发洞是由预备洞再向里按刀盘直径掘出、用器撑靴的撑紧；出发洞是由预备洞再向里按刀盘直径掘出、用以以TBM主机进入的洞段。如秦岭主机进入的洞段。如秦岭线隧道预备洞为线隧道预备洞为300m、出、出发洞为发洞为10m
46、。全断面岩石隧道掘进机施工全断面岩石隧道掘进机施工全断面岩石隧道掘进机施工全断面岩石隧道掘进机施工 44资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 掘掘进进机机在在进进入入预预备备洞洞和和出出发发洞洞后后即即可可开开始始掘掘进进作作业业。掘掘进进作作业业分分起起始始段段施施工工、正正常常推推进进和和到到达达出出洞洞三三个个阶阶段。段。n掘进机始发及起始段施工掘进机始发及起始段施工：掘掘进进机机空空载载调调试试运运转转正正常常后后开开始始掘掘进进机机始始发发施施工工。开开始始推推进进时时通通过过控控制制推推进进油油
47、缸缸行行程程使使掘掘进进机机沿沿始始发发台台向向前前推推进进，始始发发台台必必须须固固定定牢牢靠靠，位位置置正正确确。刀刀盘盘抵抵达达工工作作面面开开始始转转动动刀刀盘盘，直直至至将将岩岩面面切切削削平平整整后后，开开始始正正常常掘掘进进。在在始始发发掘掘进进时时，应应以以低低速速度度、低低推推力力进进行行试试掘掘进进，了了解解设设备备对对岩岩石石的的适适应应性性，对对刚刚组组装装调调试试好好的的设设备备进进行行试试机机作作业业。在在始始发发磨磨合合期期，要要加加强强掘掘进进参参数数的的控控制制，逐逐渐渐加加大大推推力力。起起始始段段掘掘进进是是掌掌握握、了了解掘进机性能及施工规律的过程。解掘
48、进机性能及施工规律的过程。掘进作业掘进作业掘进作业掘进作业45资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n正常掘进正常掘进：掘掘进进机机正正常常掘掘进进的的工工作作模模式式一一般般有有三三种种：自自动动扭扭矩矩控控制制、自自动动推推力力控制和手动控制模式。应根据地质情况合理选用。控制和手动控制模式。应根据地质情况合理选用。在均质硬岩条件下，选择自动控制推力模式；在均质硬岩条件下，选择自动控制推力模式；在节理发育或软弱围岩条件下，选择自动控制扭矩模式；在节理发育或软弱围岩条件下，选择自动控制扭矩模式；掌子面围岩软硬
49、不均，如果不能判定围岩状态，选择手动控制模式。掌子面围岩软硬不均，如果不能判定围岩状态，选择手动控制模式。掘掘进进过过程程中中，观观察察各各仪仪表表显显示示是是否否正正常常；检检查查风风、水水、电电、润润滑滑系系统统、液液压压系系统统的的供供给给是是否否正正常常；检检查查气气体体报报警警系系统统是是否否处处于于工工作作状状态态和和气气体体浓浓度度是否超限。是否超限。施施工工过过程程中中要要进进行行实实际际地地质质的的描描述述纪纪录录、相相应应地地段段岩岩石石物物理理特特性性的的实实验验记记录录、掘掘进进参参数数和和掘掘进进速速度度的的记记录录并并加加以以图图表表化化，以以便便根根据据不不同同地
50、地质质状状况况选选择和及时调整掘进参数，减少刀具过大的冲击荷载。择和及时调整掘进参数，减少刀具过大的冲击荷载。掘掘进进机机推推进进过过程程中中必必须须严严格格控控制制推推进进轴轴线线；要要密密切切注注意意和和严严格格控控制制掘掘进进机的方向等等。机的方向等等。掘进作业掘进作业掘进作业掘进作业46资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n到达掘进到达掘进：到到达达掘掘进进是是指指掘掘进进机机到到达达贯贯通通面面之之前前50m范范围围内内的的掘掘进进。掘掘进进机机到到达达终终点点前前，要要制制定定掘掘进进机机到到达