隧道掘进机开挖技术.ppt

《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第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术◆隧道掘进机(TunnelBoringMachine)，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。◆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。第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术●刀座●吊耳●人工检查用脚踏点和把手●周边铲斗，可更换铲齿或铲碴板●带防护罩喷水孔●人孔通道●与刀盘回转轴承相连接的精加工部件及螺栓孔第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术●掘进中，刀具受顺刀圈径向和侧向复合压力及刀圈和岩石间摩擦力。●在均一完整岩石中，刀具主要受径向压力，而所受侧向力并不大。●实际岩石是不均质和有裂纹的，每把滚刀受力不均一。●刀具破碎岩石过程，机械能转换成热能，产生大量热能，将降低刀圈寿命，因此须作降温处理。第10章隧道掘进机开挖技术(4)支撑和推进系统(5)驱动系统第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术(1)单护盾TBM——常用于劣质地层。
(2)双护盾TBM——适用于各种地质，既适应软岩，也适应硬
岩或软硬岩交互地层。
◆对比：单护盾TBM推进时，要利用管片作为支撑，与双护盾TBM相比，掘进与安装管片两者不能同时进行，速度较慢。第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术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。臂式掘进机具有效率高、机动性强、对围岩扰动小、超挖量小、安全性高、适应性强，以及费用相对较低等优点。臂式掘进机开挖与支护平行作业示意图臂式掘进机开挖作业示意图重型隧道掘进机臂式掘进机切削头在掘进时切削刀盘上的滚刀沿岩石开挖面滚动，切削刀盘均匀地对每个滚刀施加压力，形成对岩面的滚动挤压，切削刀盘每转动一圈，就会贯入岩面一定深度，在滚刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，进而形成片状石碴，从而实现破岩，如右图。◆贯入深度坚硬和裂隙很少岩石，一般为2.5-3.5mm/转,中等坚硬和裂隙较多岩石中，一般为5-9mm/转。◆滚刀间距滚刀间距太大，滚刀产生压力达不到与相邻滚刀的影响范围相接，从而使开挖效率降低。反之，如果刀间距太小，则会浪费设备的功率。◆岩体的裂隙掘进机施工不仅要注意岩石抗压强度，还应注意岩石磨蚀性和岩体裂隙程度，当岩体节理裂隙面间距越大时，切割也就会越困难。10.3.2掘进作业掘进机开挖隧道的高效率源于隧道施工的工厂化，但要发挥最佳效益，就必须加强管理。2.提高设备完好率一般仍是由初期支护和二次衬砌组成。初期支护：喷射混凝土二次衬砌：喷射混凝土模筑混凝土管片衬砌不管是哪种类型的衬砌，为了安放轨道运碴，都必须设置预制仰拱块，它也是最终衬砌的一部分。见图10-13，使用护盾掘进机时，一般采用圆形管片衬砌，分为5～7块，在洞内拼装而成。优点：适合软弱围岩，特别是当围岩允许承载力很低，撑靴不能支撑岩面时，可利用尾部推力千斤顶，顶推已安装的管片获得推进反力；当撑靴可以支撑岩面时，双护盾掘进机可以使掘进和换步同时进行，提高了循环速度；利用管片安装机安装管片速度快、支护效果好，安全性强。缺点：造价高。为了防水需要，块与块之间必须安装止水带，并需在管片外壁和岩壁间隙中压入豆石和注浆。为了生产预制管片，需要有管片工厂，如工地施工场地允许，最好是设在现场，以方便运输，如秦岭铁路隧道就是如此。使用开敞式掘进机，可以先施作初期支护，然后浇灌二次模筑混凝土永久性衬砌，即复合式衬砌，见图10-14，其底部为预制仰拱块。如秦岭Ⅰ线铁路隧道。一般而言，掘进机宜用于地质条件较好的隧道，但任何一座总体地质条件好的隧道，都有可能出现局部地质较差地段，这就需要掘进机对于这样的地质情况具有一定的处理能力。为了实现这一目的，可以在掘进机上安装一些辅助设备进行特殊功能的作业。10.4.3在软弱破碎地层中的辅助支护措施紧靠刀盘的后部设有钢拱环安装器，利用工字钢拱环形成钢拱架支护，这种方法的优点是安装速度快、支护效果及时。如果采用全断面钢拱架，则在预制仰拱块上要留有安放钢拱环的沟槽。