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1、TBM概述1TBM的定义l 掘进机的技术名称在我国过去很不统一,各行业 均冠以习惯称呼,铁道和交通部门称之为隧道掘进机,煤炭部门称之为巷道掘进机,水电部门又称为隧洞掘进机。83年国家标准(GB4052-83)统一称为全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunneling Boring Machine-TBM)简称掘进机或TBM.l TBM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洞全断面一次成形的机器。2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 3TBM的起源 TBM 是在1846 年由意大利人Maus发明的。1851年，美国
2、人查理士威尔逊开发了一台TBM，在花岗岩中试用，未获成功。1881年波蒙特开发了压缩空气式TBM，并成功应用于英吉利海峡隧道直径为2.1米的勘探导坑。4TBM与盾构的比较 掘进系统是类似的，都是采用刀盘机械破碎岩石或土体。走行系统类似，都是在位于基础上的轨道上走行，不同的是盾构轨道安装在管片上，而TBM一般安装在预制仰拱块上。反力提供机理不同，TBM 依靠撑靴撑在隧道侧面上提供反力，盾构机依靠反力架及管片提供反力。衬砌施工方式不同，盾构采用预制管片加壁后注浆，TBM采用管棚、超前导管、锚杆、喷砼为初支，常规方法施作二衬。5TBM主要制造商 美国罗宾斯 德国海瑞克公司 德国威尔特公司 加拿大拉法
3、特 日本的三菱公司Robbins6TBM的分类 主要分为以下种类型，并分别适应于不同的地质。开敞式。常用于硬岩在开敞式 上，配置了钢拱架安 装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化。当采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。7大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流 大家有疑问的，可以询问和交流8 双护盾。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。常用于劣质地层。9TBM施工的优点 快速约为钻爆法的46倍；优质-洞壁光滑，超挖量少；高效-节约衬砌，节约人工劳动，缩短工期；安全-无爆破作业，安全性加大，作业环境安 全；环保-非爆破开挖，尘土、气体、噪音污染少
4、，减少辅助洞室，减少地表破坏；自动化、信息化程度高。10TBM施工的缺点 地质适应性较差;不适宜中短距离隧道的施工;断面适应性较差;运输困难，对施工场地有特殊要求;设备购置及使用成本大。11TBM的基本构造 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 logic Controller 可编程控制器）等控制完成相应的动作。12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
5、，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。13连接桥 由主桥、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。14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。15附属设备 有10kV电缆、2200软风管、150进水管和水阀、出碴运
6、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。16铁路隧道使用情况 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年平均月进尺为290.64，最高月进尺为528.48。17铁路隧道使用情况 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5
7、51.82m。18铁路隧道使用情况 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573.9m19TBM施工图片 大件运输 现场组装20TBM施工图片 步进 洞内步进21TBM施工图片步进至出发洞 撑靴22TBM施工图片 激光定向系统 TBM控制室23TBM施工图片 锚杆钻机作业 喷射混凝土施工24TBM施工图片 刀盘与掌子面25TBM 在铁路山岭隧道上的应用前景 铁道部计划安排，对今后铁路长大隧道将优先考虑采用岩石掘进机（TBM）法
8、施工，近日，据铁道部消息，“十一五”期间，铁道部将引进100台TBM，其中07年将引进20台TBM，其中12台拟用于向莆铁路，且全部为敞开式TBM。这20台TBM将可能由德国海瑞克公司提供。另外,西格二线新关角隧道、兰州重庆铁路部分长大隧道、大理瑞丽铁路部分长大隧道，均有可能采用TBM施工。26研究与开发内容2.1铁路山岭隧道TBM的选型 2.2山岭隧道TBM施工组织 2.3山岭隧道TBM施工工艺、工法（掘进、出渣、通风、支护、衬砌、给排水、电力供应等）；2.4 TBM的保养维护及消耗件国产化改造 2.5 使用TBM的技术经济比较27项目技术攻关的必要性 隧道TBM施工技术的引进，是我局目前面
9、临的一个需要及时解决的问题，在此之前，我局尚未施工过类似工程。而同为中铁工程系统的中铁隧道集团和中铁建的十八局已经在TBM施工方面有所建树。成为第一批具有铁路TBM施工业绩的施工单位。我局必须抓住这个难得的机会，争取成为第二批进入铁路TBM施工领域的“国家队”28项目的市场需求分析 截至2005年底，我国已成功修建了7500多座、总延长4300多公里的铁路隧道。隧道数量和总长度均居世界前列 在后续的铁路建设中，将修建大量长度超过20公里以上的隧道，均有可能采用TBM施工。29创新点 3.1长大隧道（15km）TBM独头掘进 3.2长大隧道（15km）TBM独头通风技术 3.3 TBM的保养、维
10、护、使用技术 施工难点：整个TBM系统的连续运转30推广应用前景分析 目前，铁路隧道的穿越能力不断加强，在设计上，长大隧道用来代替原来的隧道群设计，隧道设计越来越长。我国是一个多山国家。TBM在长大隧道施工方面有独特的优势。具有快速、优质、高效、安全、环保、集成化程度高的优点，是长大隧道施工的发展趋势。具有广阔的推广应用前景。31现有的工作基础 我局于2004年3月份参与了辽宁大伙房输水工程TBM1施工段的投标，进行了调研及技术交流工作，编制了投标标书。虽然未中标，但做了大量的准备工作，储备了TBM投标、施工方面的人才。我局参与了广州地铁、北京地铁、南京地铁等地下工程的盾构施工。由于其与TBM施工在掘进技术上具有相似性，盾构施工技术可以作为TBM的借鉴与参考。32