TBM出洞条件
TBM 法施工概述
TBM 法施工概述一、敞开式TBM开敞式 TBM，也称支撑式TBM 或撑靴式TBM。
开敞式TBM 主要适用于岩石整体较完整，有较好自稳性的中硬岩地层。
在开敞式TBM 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，开敞式TBM 也可应用于软岩隧道。
开敞式TBM 只需要有顶护盾就可以进行安全施工，如遇有局部不稳定的围岩，由TBM 所附带的辅助设备通过打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、架圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定；当遇到局部地段特软围岩及破碎带，则TBM 可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结前方上部周边一圈岩石，待围岩强度达到能自稳后，然后再进行安全掘进。
采用开敞式TBM 施工，掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质图描绘。
采用开敞式TBM 施工时，永久性的衬砌待全线贯通后集中进行。
开敞式TBM 支撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭矩；刀盘旋转，推进液压缸推压刀盘，盘形滚刀切入岩石，在岩石面上作同心圆轨迹滚动破岩，岩碴靠自重掉入洞底，由铲斗铲起岩碴靠岩碴自重经溜槽落入皮带机出碴，连续掘进成洞。
开敞式TBM 主要用在岩石整体性较好、有一定自稳性的围岩的隧洞，特别是在硬岩、中硬岩掘进中，强大的支撑系统为刀盘提供了足够的推力。
使用开敞式TBM 施工，可以直接观测到被开挖的岩面，从而能方便地对已开挖的隧道进行地质描述。
由于开挖和支护分开进行，使图4.0.1-1 敞开式TBM 西安安康铁路秦岭隧道全断面掘进机（海瑞克）开敞式TBM 刀盘附近有足够的空间用来安装一些临时、初期支护的设备如圈梁安装器、锚杆钻机、超前钻机、喷射混凝土设备等。
如遇有局部不稳定的围岩，可以在TBM刀盘后进行临时支护，如打锚杆、喷混凝土、加钢筋网、圈梁，以保持洞壁稳定；或钻超前孔并进行灌浆以固结前方围岩然后再掘进。
因此，开敞式TBM 运用及时有效的支护措施，能够胜任软弱围岩和不确定地质隧道的掘进功能。
典型地质条件下TBM掘进应对方案
典型地质条件下TBM施工风险及应对措施随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人口城镇化趋势的加重，城市的规模也日益增大，城市人口的增加和机动车数量的日益增长，导致了城市交通状况的不断恶化。
为了改善交通环境，政府采取了各种措施缓解交通压力，其中地下铁道的建设是目前较为有效的办法，且得到了普遍认可。
由于在建筑物较为密集的城市中修建地铁，传统的施工方法受地面建筑、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，随着施工技术的发展，安全、经济、高效、环保的机械化施工将在未来的地铁施工中越来越多的采用。
全断面隧道掘进机（TBM）一般适用于岩石地层。
在我国水利水电隧道、铁路隧道、公路隧道应用较为广泛，但是在地铁施工中采用TBM较少，目前国内重庆地铁属于首次采用，且取得了成功。
TBM法的优点：（1）掘进效率高、速度快。
掘进机开挖时， TBM可以实现连续作业，从而可以实现破岩、出渣、初期支护一条龙作业，从而提高了掘进速度，一般情况下为矿山法施工速度的2.5～4倍。
（2）TBM开挖施工质量好，且超挖量少。
TBM开挖的隧道内壁较光滑，从而可以减少因超挖增加支护工程量，降低工程费用。
（3）对岩石的扰动小。
TBM施工可以大大改善开挖面的施工条件，而且周围岩层稳定性较好，从而保证了施工人员的健康和安全，同时隧道周边建筑受到的影响也较钻爆法小。
（4）施工安全性高，TBM可在刀盘内进行刀具的更换，密闭式操控室和高性能使安全性和作业环境有了较大的改善。
（5）施工环境污染小，TBM掘进施工中具有振动小、噪声低、粉尘少的特点，对周边环境影响很小。
同时TBM可以连续掘进施工，一般不会出现为了避免影响居民休息、工作等在特定时间内不能施工的情况。
TBM法的缺点：（1）掘进机对多变的地质条件（断层、破碎带、挤压带、涌水及坚硬岩石等）的适应性差，存在一定的施工风险。
（2）施工中不能改变开挖直径及形状，在应用上受到一定的制约。
TBM施工方法
TBM施工方法1 TBM施工准备1.1 TBM设备制造(1)尽早确定设备制造商,常规TBM制造周期为8～10个月。
(2)定期召开设备制造设计联络会,一般召开2次,第1次确定设备的主要参数和主要部件,第2次确定设备的细部设计和功能要求。
(3)设备制造期间,全程派驻专业人员对设备的制造过程实施监督。
(4)依据设备验收大纲,对设备出厂阶段进行验收,签署设备出厂证书。
(5)提前确定好运输线路,超宽超重件提前办理好相关手续,选择有经验的运输单位进行运输。
1.2 TBM工业广场(1)按照“因地制宜,节约用地,施工必需”的原则进行TBM工业广场规划。
(2)充分考虑环境保护、水土保持、安全文明和标准化建设要求。
(3)满足TBM工地组装的需求,合理布置TBM主机组装和吊机的位置。
由于TBM 整机长度一般都大于200m,如果场地允许,按照一次性完成TBM组装来考虑;如果场地不允许,则按照分次组装来考虑。
(4)合理布置场地,需满足TBM最高掘进效率要求,比如材料供应、出渣系统要按TBM最高掘进效率考虑。
(5)合理布置场地,满足TBM施工的各项功能需求,如材料库房、配件库房、油脂油料库房、刀具修理车间、机车修理车间、机加工车间等。
1.3 施工辅助系统1.供电系统TBM一般独头施工距离长,需要采用高压进洞的方式供电。
电压等级一般采用10k V和20k V两种。
一般来说,独头供电长度小于8km的隧洞,推荐采用10k V 电压等级;独头供电长度大于8km的隧洞,推荐采用20k V电压等级。
关于用电负荷,需考虑TBM的总装机功率、洞外TBM工业广场用电设备的总功率。
TBM施工需要考虑备用电源,除TBM设备自带的发电机外,TBM施工通风、照明、排水需备应急电源。
2.供水系统供水系统主要满足TBM施工用水需求,TBM施工用水主要包括:刀盘喷水、冷却用水、施工消耗用水等。
每台TBM设备需水量不尽相同,供水系统设计前应和TBM厂家明确需水量。
TBM掘进机施工技术的详细介绍
TBM掘进机施工技术的详细介绍(2007-04-06 18:33:23)转载1.TBM掘进机施工环节TBM是英文“Tunnel Boring Machine”的缩写，中文意思是隧洞掘进机。
它具有快速、安全、高效的显著特点。
掘进机在我国甘肃引大入秦和山西万家寨引黄入晋等隧洞工程中相继应用，获得了很大效益。
掘进机虽然技术先进，但是，只有完全掌握这项技术，对隧洞施工全过程中的每一个环节进行严格把关，才能真正保证掘进机隧洞施工质量。
1.1地质勘察地质条件是影响掘进机隧洞施工质量的重要因素，也是掘进机选型的重要依据。
地质勘察成果资料要求全面、真实、准确。
1.2掘进机选型根据支护形式分为三种机型，分别适用于不同的地质条件。
①敞开式，常用于纯质岩。
②双护盾，常用于混合地层。
③单护盾，常用于劣质地层及地下水位较高的地层。
根据刀盘直径大小分为13种机械：2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m、13m、14m。
在掘进机上安装一些特殊设备，可以避免和消除地质条件变化对隧洞施工质量的影响。
如采用超前探钻、环形管片安装器、岩石锚固装置及易爆气体检测装置等。
1.3掘进机工作人员掘进机工作人员的素质和技术水平直接影响着隧洞施工质量，只有高素质和高水平的工作人员才能保证高质量的隧洞施工。
1.4掘进机检修和维护加强掘进机检修和维护，保证掘进机良好运行。
这对保证施工质量和延长掘进机寿命非常重要。
①边刀即位于刀盘周边的刀具，隧洞洞径由边刀尺寸决定。
在掘进过程中刀具磨损特别是边刀磨损非常严重，因此加强刀具磨损检查和更换新刀具对于保证洞径非常重要。
为了延长刀具使用寿命，磨损的边刀也可以用作面刀即位于刀盘面部的刀具再次使用，一般边刀最大允许磨损量约等于面刀最大允许磨损量的1/2。
当边刀达到其磨损极限时，应更换新刀具。
②主轴承，即与刀盘连接并驱动刀盘旋转的大型轴承，掘进机总进尺主要由主轴承使用寿命决定。
在掘进机检修期间，损坏的主轴承由于受到隧洞狭小空间的限制，难以拆除和更新安装，因此根据隧洞长度选用主轴承型号，加强对主轴承维护。
TBM相关要求
TBM相关要求1 TBM1.1 TBM整机要求（1）所提供的开敞式硬岩隧道掘进机是全新的，所有组成部件应该是全新的，所提供的设备系统完整、安全可靠，具有足够的能力，不需附加任何条件即可实现本工程掘进里程所有应具备的功能和要求，适应本工程施工的特点，确保在规定的工期内完成本施工段的掘进。
（2）适应引隧洞的综合地质条件，适应本工程的各种地质情况，能满足各种硬岩的地层的开挖，具有足够的推力、扭矩和功率储备，在本隧道工程地质条件下最大掘进速度可达120mm/min。
TBM具备连续掘进的能力，最高日进尺不小于60m。
辅助设备及后配套系统的配置要求与最大掘进速度相匹配。
（3）本工程地质条件下，各类围岩条件下TBM实际掘进平均月进尺（含全部初期支护）不得低于下列指标：I类——450m，II类——650m，III类——700m，IV类——500m，V类——300m。
由于本工程III类围岩所占比例较大，希望III类围岩最高月进尺不低于1000m。
（4）换步时间应不大于5min。
（5）最小转弯半径不大于500m。
（6）TBM具备良好的掘进方向控制系统。
（7）TBM掘进行程≥1.8m。
（8）整机设计寿命不小于30km，适应秦岭隧洞的综合地质条件、在不同的地质情况下具有良好的掘进能力。
应能满足隧洞的掘进、支护、超前处理、出渣等相关工序的要求；确保施工质量、施工安全。
整机不需要大修的情况下可连续掘进20km。
（9）关键部件必须采用国际知名品牌产品，保证本工程掘进施工过程中不需要进行大修。
（10）主要部件：主轴承及驱动组件、主轴承密封及润滑系统、液压系统、控制系统、变频系统、钢结构件等应有足够的可靠性，刀盘、主轴承、大齿圈传动副、主轴承密封、主电机、变频器、减速器、液压泵及马达、液压阀组、液压油缸等主要部件工作寿命在设计荷载情况下应保证不小于15000工作小时。
（11）满足本工程洞内外运输条件，包括组装时运抵组装洞室以及贯通拆卸后由拆卸洞运出隧洞。
TBM相关要求
TBM相关要求1 TBM1.1 TBM整机要求（1）所提供的开敞式硬岩隧道掘进机是全新的，所有组成部件应该是全新的，所提供的设备系统完整、安全可靠，具有足够的能力，不需附加任何条件即可实现本工程掘进里程所有应具备的功能和要求，适应本工程施工的特点，确保在规定的工期内完成本施工段的掘进。
（2）适应引隧洞的综合地质条件，适应本工程的各种地质情况，能满足各种硬岩的地层的开挖，具有足够的推力、扭矩和功率储备，在本隧道工程地质条件下最大掘进速度可达120mm/min。
TBM具备连续掘进的能力，最高日进尺不小于60m。
辅助设备及后配套系统的配置要求与最大掘进速度相匹配。
（3）本工程地质条件下，各类围岩条件下TBM实际掘进平均月进尺（含全部初期支护）不得低于下列指标：I类——450m，II类——650m，III类——700m，IV类——500m，V类——300m。
由于本工程III类围岩所占比例较大，希望III类围岩最高月进尺不低于1000m。
（4）换步时间应不大于5min。
（5）最小转弯半径不大于500m。
（6）TBM具备良好的掘进方向控制系统。
（7）TBM掘进行程≥1.8m。
（8）整机设计寿命不小于30km，适应秦岭隧洞的综合地质条件、在不同的地质情况下具有良好的掘进能力。
应能满足隧洞的掘进、支护、超前处理、出渣等相关工序的要求；确保施工质量、施工安全。
整机不需要大修的情况下可连续掘进20km。
（9）关键部件必须采用国际知名品牌产品，保证本工程掘进施工过程中不需要进行大修。
（10）主要部件：主轴承及驱动组件、主轴承密封及润滑系统、液压系统、控制系统、变频系统、钢结构件等应有足够的可靠性，刀盘、主轴承、大齿圈传动副、主轴承密封、主电机、变频器、减速器、液压泵及马达、液压阀组、液压油缸等主要部件工作寿命在设计荷载情况下应保证不小于15000工作小时。
（11）满足本工程洞内外运输条件，包括组装时运抵组装洞室以及贯通拆卸后由拆卸洞运出隧洞。
TBM详细介绍
秦岭隧道TBM
TBM 步入 出发 洞
Komatsu Hard Rock TBM
Disc Cutter (Back Loading Type)
Cutter Ring Cutter Hub Retainer Cutter head Bulkhead Cutter casing Bolt
图 10 刀圈破岩
破岩轨迹
图 12
石碴
TBM类型
• TBM 由主机和后配套系统组成，一般又分为 敞开式 TBM 和护盾式 TBM 两大类型，护盾式 TBM 又有双护盾 TBM 和单护盾 TBM 之分；敞 开式 TBM 目前主要有两种结构形式，即前后 共有两组“ X” 支撑的凯氏 TBM（含有内凯机 架Inner Kelly和外凯机架Outer Kelly），另一 种为单支撑主梁式 TBM。软弱围岩所占比例 较大的隧道一般选用护盾式 TBM，而岩石稳 定性好软弱围岩较少的隧道一般选用敞开式 TBM，此外，还要根据工程设计及工程造价 进行综合分析确定。
TBM的工作原理
• 主机前部是装有若干滚刀的刀盘，由刀盘驱 动系统驱动刀盘旋转，并由 TBM 推进系统给 刀盘提供推进力，在推进力的作用下滚刀切 入掌子面岩石，不同部位的滚刀在掌子面上 留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的 挤压下，相邻切槽的岩石在剪切力作用下从 岩体上剥落下来形成石碴，石碴则随着刀盘 的旋转由刀盘上的铲碴斗自动拾起，经刀盘 内的溜碴槽输送到装在主机上的皮带机上， 再运到后配套系统处经隧道出碴运输系统运 出洞外。
TBM施工主要关键技术
（2）TBM施工组织管理技术 TBM施工时，掘进、出碴、支护、进料运输 等工序平行连续作业，系统性强，要求各环 节紧密配合，以TBM掘进作业为中心，其他配 套设施和系统要尽可能满足TBM掘进的需要， 与钻爆法施工在组织管理上具有完全不同的 技术特点，这给TBM施工组织管理技术提出了 挑战。 TBM 掘进平均机时利用率是衡量 TBM 施 工组织管理技术水平的主要指标，目前国际 水平在40%左右。
浅析硬岩隧道掘进机（TBM）空推施工技术要点
浅析硬岩隧道掘进机（TBM）空推施工技术要点摘要：广东省深圳市城市轨道交通六号线二期TBM段始发井位于翰林站北端头大里程段终于梅林关站，隧道区间处于中、微风化花岗岩中。
硬岩TBM适用于山岭隧道硬岩掘进，代替传统的钻爆法，在相同的条件下，其掘进速度约为常规钻爆法的4～10倍，最佳日进尺可达40m；具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。
特别是高效快速可使工程提前完工，提前创造价值，对我国的现代化建设有很重要的意义。
关键词：硬岩；TBM；掘进TBM也称全断面隧道掘进机，它具有掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业，是机、电、液、光、气等系统集成的工厂化流水线隧道施工装备，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工。
深圳市城市轨道交通六号线二期TBM段在缓和曲线始发，纵断面处于2.8%上坡曲线，隧道埋深12-137m，隧道主要穿越微风化岩层，采用1.5m厚400mm管片。
1、工程基本概况梅～翰区间全长约2311m，其中矿山段193.906m，TBM工作段1965m，TBM空推段153.229m。
梅林关站～翰林站区间TBM始发井位于翰林站北端头大里程段，先以单洞单线断面下穿2000×2000mm雨水管、梅东四路、皇岗彩田立交桩基后，上跨深圳地铁10号线孖雅区间、侧穿新彩隧道、下穿厦深铁路、上跨东江饮水干道、下穿南坪快速路，之后与出入线以单洞双线穿行小山包后到达梅林关。
区间平面线路最小曲线半径为450m；纵断面为一字坡，最大纵坡为28‰。
2、TBM基本特征2.1工作原理双护盾TBM，又称为伸缩式TBM。
具有主推和辅推两套推进系统，可实现掘进的同时完成拼装管片作业，大大提高施工效率。
此外，因为具备两套推进系统，该机型即可适用软岩地层（单护盾模式），又可适用硬岩地层（双护盾模式），具有广泛的地质适应性。
TBM是利用旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破岩，通过旋转刀盘上的铲斗齿拾起石渣，落入主机皮带上向后输送，再通过牵引矿渣车或隧洞连续皮带机运渣到洞外。
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工程质保资料审查
(1)勘察设计方案：勘察设计现场交底记录；
(2)施工方案：包含盾构推进、测量、监测等内容施工方案专家评审意见、书面回复/整改意见，施工现场安全、技术交底记录；
(3)环境调查报告：盾构推进沿线需保护的构筑物、管线等现有状况已作调查，并已制定切实可行的保护措施；
(4)风险分析：对本工程潜在的风险源进行了辩识和分析，编制完成有针对性、可操作性的应急预案；
(5)验收记录：工作井结构、地基加固、盾构基座、盾构机组装与调试、基座轴线与洞门测量、降水等；
(6)检测与试验报告：钢筋、混凝土检验报告，管片试验报告，加固土体取样与强度试验报告，防水材料试验报告、高强螺栓试验报告（出厂合格证）。
2.2 前置工程施工质量评价
(1)工作井结构：结构尺寸、洞门中心、轴线、结构强度等，以及预埋件；
(2)进出洞地基加固：加固范围、加固深度、加固土体强度，搭接与均匀性情况；
(3)后台反力架：强度、刚度和稳定性；
(4)盾构机：盾构机组装与调试验收。
2.3 准备条件核查情况
(1)垂直运输设备、注浆设备和仪器设备等；
(2)管片预生产数量满足盾构推进施工进度要求，工程涉及的原材料已按要求完成复试工作；
(3)环境与工程监测：井下控制点已布设且固定，周围环境及基坑监测控制点布置和监测情况；
(4)远程监控管理系统实施与正常运行，前期工程信息已按要求完成上传；
(5)洞门止水方法和措施，井接头施工方法和措施；
(6)应急预案：组织落实抢险设备、材料、人员、方案。
序
号
检查项目 检查情况1施工现场已完成设计、勘察交底。
2
工作井已通过结构验收，其结构尺寸、洞门中心、轴线、结构强度等各项技
术参数符合设计和规范要求，并能满足TBM施工各阶段受力要求。
3TBM推进、测量、监测等施工组织设计和监理细则已审批。
4施工现场分部、分项安全、技术交底已按要求完成。
5
设计要求的出洞加固措施已经完成，各项加固指标已经达到设计要求并有检
测报告。
6洞门探孔后未发现异常情况。
7后台反力架已经验算，强度满足。
8
TBM推进沿线需保护的构筑物、管线等现有状况已作调查，并已制定切实可
行的保护措施。
9周围环境监测控制点已按监测方案布置，且已测取初始值。
10井下控制点已布设且固定。
11人员（按合同）、机械（按方案）、材料（满足进度的数量和符合设计要求的质量）都已到位；管片预生产数量满足TBM推进施工进度要求；TBM机以及大型起重设备已拼装就位，并通过有关专业部门的验收；工程涉及的原材料已按要求完成复试工作。
12
对本工程潜在的风险源进行了辩识和分析，编制完成有针对性、可操作性的应急预案，组织落实了抢险设备、材料、人员、方案。
13远程监控管理系统已经实施并正常运行，前期工程信息已按要求完成上传。
14设计及规范规定的其他要求。