第十章 掘进机(TBM)施工技术
TBM掘进施工方法
TBM掘进施工方法1、掘进机破岩原理在完整、密实、均一的岩石中，刀具的刀刃在巨大推力的作用下切入岩体，形成割痕。
刀刃顶部的岩石在巨大压力下急剧压缩，随刀盘的回转和滚刀的滚动，分岩石首先破碎成粉状，积聚在刀刃顶部范围内形成粉核区。
刀刃切入岩石和刀刃的两侧劈入岩体，在岩石结合力最薄弱的位置产生多处微裂痕。
随着滚刀切入岩石深度的加大，微裂纹逐渐扩展为显裂纹。
当显裂纹和相邻刀具作用产生的显裂纹交汇或显裂纹发展到岩石表面时，就形成了岩石断裂体和一些碎裂体。
岩石断裂体一般呈：厚度：δ≤贯入度mm；宽度：a＝λ（刀间距）－b（刀刃宽度）；长度：L ≤刀间距；裂纹角：α＝18°～30°见图1-1所示。
图1-1 刀具破岩机理示意图2、TBM掘进施工工艺特点（1）施工速度快：掘进机可以实现连续掘进，同时完成掘进、出渣、初期支护等作业，并一次成洞，掘进速度快、效率高；（2）施工质量高：掘进机为机械破岩，避免了因爆破作业对围岩造成的扰动，洞壁完整光滑，超挖量小，减少了模筑混凝土衬砌工程量；（3）综合经济效益好：在特长隧洞中施工速度快，施工工期短，大大提高经济效益和社会效益，运营后还可降低运行维护费用；（4）安全文明施工：掘进机施工改善了工人的劳动条件，减轻了体力劳动量，避免了爆破施工造成的人员伤亡，事故大为减少；（5）环保施工：减少特长隧洞的斜井等辅助设施，从而降低了环境破坏、尘埃及弃渣减少，施工环境较好；（6）出渣能力强：TBM施工段采用连续皮带机出渣，可最大限度地保证TBM的高效率掘进；（7）系统化程度高：整个TBM系统中的各个子系统都要同时运转，其中任何一个环节不协调或运转失灵，都将导致整个系统的运转失灵；（8）初期支护速度快：开挖与初期支护同步进行，减少围岩的暴露时间，较好地实现了新奥法隧洞施工原理；（9）导向精度高：TBM导向采用国际先进导向系统，可以实时监控；掘进方向可及时/随时调整，保证隧洞轴线在设计允许偏差范围内。
隧道掘进机TBM施工技术
隧道掘进机(TBM)施工技术开挖机制开挖岩层所使用的刀具，不是用于开挖软弱土层的锯齿形刀具，而是所谓的滚刀(回转式刀具)。
滚刀以一定的间距安设在刀盘上，掘进时,滚刀向岩层挤压，把岩层压碎，进行开挖。
滚刀滚刀是由回转的刀体和装备有刀具的刀头环构成。
刀头环具有能够更换的结构。
最新的刀头环采用了算盘状的刀圈，材质也改为银铭铝合金钢系。
掘进性能与刀具的性能密切相关。
在高速施工的条件下，开发长寿命,大型化的刀具是极为必要的。
滚刀的构造刀盘构造TBM与在软土中掘进的盾构不同，是以围岩的自稳为前提的。
有各种各样的构造。
但其最主要的是刀盘和支撑靴。
刀头轮廓反力支承靴部TBM推进时所需的反力（推进力、刀盘转矩）。
为提供充分的反力和不损伤隧道壁面，应该加大其接触面积，以减小接地压力。
通常，接地压力取为3.0~5.0MPa o如把上述支承靴称为主支承靴，则还有所谓的以控制震动，控制方向等为目的的各种辅助支承靴。
盾构形TBM支承靴在盾构型TBM中z设有提供推进反力的主支承靴（尾部）和掌子面支承靴（前部）。
主支承靴一般是水平的在左右设置一对,但对大口径的TBM,有时在周边上要设置4〜5个支撑靴。
敞开式TBM支承靴有单支承靴方式和双支承靴方式两种。
单支承靴：是在主梁上左右设一对支承靴。
该支撑靴对应推进时主梁的方位变化。
双支承靴：是前后各有一对支承靴。
前面的支承靴有4个（X形）、2个（I形）、3个（T形）的布置形式。
方向修正：不管支撑靴是何种方式，都应在设置支承靴前进行，但对于单支承靴方式，开挖过程中也能改变方向。
而双支承靴方式，在开挖进程中不能改变方向，受地质变化的影响小，直进性能好。
敞开式TBM支撑靴构造推进部主要使用推进千斤顶，推进按下述动作反复进行。
(1)扩张支撑靴，固定机体在隧道壁上；(2)回转刀盘，开动千斤顶前进；(3)推进一个行程后，缩回支撑靴，把支撑靴移置到前方，返回(1)的状态。
排土方式皮带运输机使用较多、运量大，可实现高速化，有涌水时，排土困难。
浅谈掘进机(TBM)施工技术(全文)
浅谈掘进机(TBM)施工技术(全文)一：一：概述掘进机（TBM）是一种高效率的施工设备，广泛应用于地下隧道工程中。
本文将就TBM施工技术进行详细介绍。
二：掘进机的分类1. TBM的工作原理2. TBM的结构组成3. TBM的分类及特点三：掘进机施工工艺1. 地质勘探2. 地质预报与指导3. 施工准备工作4. TBM的安装与调试5. 掘进机的掘进工艺四：掘进机的施工参数控制1. 掘进速度控制2. 掘进质量控制3. 胶结料的注入控制五：施工现场管理1. 人员管理2. 安全管理3. 设备管理六：TBM施工的优势与不足1. 优势总结2. 不足总结七：案例分析1. A项目隧道掘进2. B项目隧道掘进八：总结与建议1. TBM施工技术的应用前景2. 发展TBM施工技术的建议与思考附件：1. TBM施工图纸2. TBM施工工艺流程图法律名词及注释：1. 土地管理法：指中华人民共和国土地管理法2. 建设工程法：指中华人民共和国建设工程法二：一：概述本文是关于掘进机（TBM）施工技术的详细介绍和讨论。
通过深入分析TBM施工技术的原理、分类、施工工艺、施工参数控制、现场管理等方面，希望能够为相关专业人员提供参考和指导。
二：TBM的工作原理与结构组成1. TBM的工作原理2. TBM的结构组成和相关部件介绍三：TBM的分类及特点1. TBM的分类2. 各类TBM的特点和应用范围四：TBM施工工艺1. 地质勘探与地质预报2. 施工准备工作3. TBM的安装与调试4. 掘进机的掘进工艺介绍五：掘进机施工参数控制1. 掘进速度控制2. 掘进质量控制3. 胶结料的注入控制和质量保证六：施工现场管理1. 人员管理与培训2. 安全管理与交通组织3. 设备管理与维护七：TBM施工的优势与不足1. TBM施工技术的优势总结2. TBM施工技术的不足总结及改进方向八：案例分析1. A项目隧道掘进案例2. B项目隧道掘进案例九：总结与展望1. TBM施工技术的应用前景2. 对TBM施工技术的展望与建议附件：1. TBM施工图纸和技术规范2. TBM施工现场照片和数据统计法律名词及注释：1. 土地管理法：中华人民共和国土地管理法，规定土地的使用和管理制度。
隧道全断面岩石掘进机(TBM)法施工安全技术与风险控制
隧道全断面岩石掘进机（TBM）法施工安全技术与风险控制一、风险分析（1）在吊装作业前，钢丝绳死弯、吊钩连接松动以及限位器发生失灵状况且未及时检测维修，可能造成吊装作业中钢丝绳断裂、吊钩脱落等后果，从而造成起重伤害。
（2）机械设备运行和维护中，作业人员若防护不当，可能导致作业人员被运行中的机械绞、碰、切、割、戳，从而造成机械伤害；或在维护中被工具击伤造成机械伤害。
（3）通过软弱围岩、岩爆、小岩溶、膨胀岩、高瓦斯等特殊地段时，若施工指挥人员指挥不当、施工方案不完善或者工作人员操作不当，遇软弱围岩、膨胀岩等，可能发生围岩坍塌、透水、冒顶片帮等事故；遇高瓦斯等特殊地段，可能发生中毒和窒息、瓦斯爆炸等事故。
（4）施工过程中，机械的刀具、刀盘、主轴承等重要部件失效失灵，可能因刀具、刀盘碎裂而飞出伤人，主轴承断裂而造成机械伤害。
（5）施工运输指挥不当，信号和制动失灵，货车汽车超速、超载及机械故障等，可能会导致货车侧翻、机械损伤甚至导致车祸发生，造成车辆伤害。
（6）未配备消防器材或消防器材失效，可能导致在意外火情发生时无法及时处理，从而酿成火灾、人体被灼烫等事故。
（7）TBM作业人员未经过专业培训、考核合格并取得相应操作证后就上岗，因不具备专业技术可能导致掘进机在工作过程中出现操作失误，引起不必要的机械伤害。
（8）遇到软弱围岩地段时，未专门制定施工方案或施工方案未经专家审核合格就开始施工掘进，可能因施工方案的不足而导致施工过程中出现围岩压力不足而使隧道坍塌。
（9）TBM掘进时，针对不同地段的不同地质条件选择的掘进参数或掘进模式不合理，可能导致在掘进过程中机械运转不良，从而出现故障，或者掘进后隧道质量不能满足设计预期。
（10）TBM及后配套设备的保养和检修工作在机器停止操作前就进行的，可能导致检修工作人员在检修作业中被机械绞、碾、碰、割、戳、切伤或致死，造成机械伤害。
（11）隧道在贯通过程中，洞内外若联络不畅，可能导致在隧道贯通前后因无法互相获知准确位置消息与指挥信息而在贯通瞬间造成机械碰撞、围岩崩塌等事故，可能对工作人员造成机械伤害。
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。
全断面岩石掘进机TBM讲解
国外已建成的著名工程实例
（2）瑞士费尔艾那铁路隧道全长19km， 使用Wirth公司制造的直径7.7m的敞开 式TBM，岩石条件为花岗岩，该工程 1995年开始施工，1998年完工，日进尺 为13.6~22.9m。
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国外在建的著名工程实例：
（1）南非莱索托南水北调工程总长约 200km，有4条引水隧洞和2条输水隧洞、 6座大坝、2座电站等水工建筑，其中约 84km的施工隧洞。该工程自80年代末动 工，总工期计划30多年。
全断面岩石掘进机TBM
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秦岭隧道TBM
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TBM 步入 出发 洞
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Komatsu Hard Rock TBM
Disc Cutter (Back Loading Type)
Cutter Ring Cutter Hub
Retainer
Cutter head Bulkhead
Cutter casing Bolt
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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。
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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。
铁路工程：掘进机施工法(TBM)
铁路工程：掘进机施工法（TBM）掘进机施工法（TBM）
掘进机施工法（TBM）是一种利用回转刀具开挖（同时破碎和掘进）隧道的机械装置。
用此法修筑隧道的方法称为掘进机法。
（一）TBM施工方法的优点
开挖作业能连续进行，因此，施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。
没有像爆破那样大的冲击，对围岩的损伤小，几乎不产生松弛、掉块，崩塌的危险小，可减轻支护的工作量。
振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小。
因机械化施工，安全，作业人员少。
近期的TBM可在防护棚内进行刀具的更换，密闭式操纵室、高性能的集尘机等技术采用，使安全性和作业环境有了较大的改善。
（二）TBM施工方法的缺点
机械的购置费和运输、组装、解体等的费用高，机械的设计制造时间长，初期投资高，因此，不用于短隧道。
施工途中不易改变开挖直径和形状。
地质的适应性受到一定限制。
目前虽然正在开发全地质型的机种，但还满足不了这种要求，对软弱围岩，还存在不少问题；对硬
岩，强度超过200MPa后，刀具成本急剧增大，开挖速度也降低。
（三）掘进机的主要施工程序
TBM的运输方式有：轨道方式；无轨方式；连续皮带运输方式；泥浆运输方式。
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法(2)
长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法一、前言长距离大坡度隧洞开敞式掘进机(TBM)全断面施工工法是一种用于隧洞开挖的高效、安全、环保的施工方法。
随着城市地铁、道路交通等基础设施的快速发展，对于高质量和高速度的隧道开挖需求也越来越大。
该工法旨在满足这一需求，并在实际工程中得到了广泛应用与验证。
二、工法特点1. 高效快速：该工法采用机械化施工，能够保证高速度的开挖和进度的快速推进，大大缩短了施工周期。
2. 施工质量高：TBM开挖过程可以减少地下水位的变化，能够保证隧洞面的平整度和垂直度，降低地层变形和稳定隧洞结构。
3. 安全环保：TBM开挖过程中，不会产生过多的噪音和颗粒物，可以有效减少对周边环境的影响，并保障人员的安全。
三、适应范围该工法适用于长距离大坡度隧洞的开挖，如地铁隧道、高速公路隧道等。
尤其适用于地质条件较好，岩石坚硬的地区。
四、工艺原理该工法依靠TBM设备进行施工，机身长度可根据实际需要进行选择。
在施工过程中，TBM以连续的方式进行掘进，通过钢拱架来支撑已开挖的地层，并采用钻爆法将岩石破碎。
采用全断面开挖方式可以保持隧道的整体稳定，降低地下水位的变化。
五、施工工艺1. 施工前准备：包括场地平整、道路清理和设备调试等。
2. 施工洞口控制：通过设置合理的洞口尺寸和控制洞口进水来保证施工的顺利进行。
3. TBM设备配置：根据隧洞的实际情况，选择合适的TBM设备，并对设备进行调试和检测。
4. 施工开挖：TBM进行连续开挖，同时进行岩石破碎和排土，通过传输带将土方运出隧道。
5. 支护加固：在TBM掘进的同时，设置临时支护结构来保证隧洞的稳定性和安全性。
6. 排水处理：根据地下水位情况，采取合适的排水措施来保证隧道的干燥。
7. 清洁维护：定期对TBM设备进行清洁和维护保养，确保设备正常运行。
六、劳动组织在施工中需要建立合理的劳动组织，包括工地管理、人员调配和队伍培训等。
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10.1 掘进机（TBM）法概述 掘进机（TBM）法概述
掘进机施工的特点： 1、施工速度快、安全； 2、施工质量高； 3、洞壁光滑、对围岩破坏小； 4、人工劳动强度低； 5、地质条件变化适应性差； 6、经济性差。
思考题： 1、掘进机怎样进行分类？ 2、掘进机施工的特点？
10.2 隧道掘进机的基本构成和性能
第十章 掘进机（TBM）施工技术 掘进机（TBM）施工技术
10.1 掘进机（TBM）法概述 掘进机（TBM）法概述
掘进机（Tunnel 掘进机（Tunnel Boring Machine简称TBM） Machine简称TBM）
10.1 掘进机（TBM）法概述 掘进机（TBM）法概述
掘进机分类： 1、按切削方式：全断面切削方式、部分 断面切削方式两类； 2、按开挖地层：土质地层掘进机、岩石 地层掘进机；
10.3 采用隧道掘进机法的基本条件
10.4 隧道掘进机法的附属设施
10.5 隧道掘进机法的支护技术
10.6 掘