盾构机与全断面掘进机(TBM)的区别
隧道工程第九章 隧道掘进机TBM施工
三、掘进机的国内外发展现状
TBM施工法始于二十世纪三十年代，限于机械技术水 隧 平，其应用实例甚少。五六十年代随着机械工业与掘进机技 道 术水平的不断提高发展较快。迄今为止，世界上采用TBM施
工
程 工的隧道超过1000座，总长度超过4000km，以逐步成为长大 隧道修建的主要施工方法之一。
国外典型应用——英吉利海峡隧道
（1）单水平撑靴掘进机
特点：在机身的水平方向每侧只设置了一个水平撑靴，故称为单撑靴式。
基本构造：
①主梁和掘进刀盘支架是掘进机的构架，为所用其它构件提供安装支点；
隧
道 ②掘进刀盘的四周安装了刀盘护盾，利用可调试顶盾、侧盾和下支撑保持一种保持一 工 种浮动支撑，从而保证了切削刀盘的稳定； 程 ③主梁上安装推力千斤顶和支撑系统。由于每侧只采用了一个水平撑靴，因此它在掘
进过程中，方向调整是随时进行的，掘进的轨迹是曲线。
SUI DAO GONG CHENG
（2）双水平撑靴掘进机 特点：在机身的前后每侧有两个水平撑靴，故称为双撑靴式。 基本构造： ①主机架的后端与后下支撑连接，推进千斤顶推动主机架及掘进刀盘前进；
隧 ②在掘进中有两对水平撑靴撑紧洞避，因此掘进方向一经定位，只能沿着直 道 线掘进，只有在重新定位后，才能调整方向，所以掘进机轨迹是折线。
隧 微型TBM
道 工 程
SUI DAO GONG CHENG
双圆或三圆TBM
隧 道 工 程
SUI DAO GONG CHENG
母子盾构TBM
隧 道 工 程
椭圆型断面TBM
SUI DAO GONG CHENG
矩形断面TBM
隧 道 工 程
SUI DAO GONG CHENG
什么是盾构机
什么是盾构机？与全断面掘进机(TBM)的区别盾构机是盾构法施工中的主要施工机械。
盾构施工法是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。
其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将盾构机吊入安装，盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
用盾构机进行隧洞施工具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。
盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。
该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。
挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。
其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。
大多数硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。
盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式，土压平衡式盾构机等不同类型。
泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。
土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量(旋转速度)进行调节。
盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。
最新TBM和盾构的区别
T B M和盾构的区别1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机用于土层的挖掘。
2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。
3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。
4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道。
其实 TBM和盾构除了这些本质的差别外，笼统的来说，都是一样，都是隧道全断面掘进。
只是不同的工作环境应用不用的机械罢了。
全断面掘进机（TBM）和土上的盾构机（如泥水加压盾构）还是有很大区别的。
因为毕竟两者的工作环境不一样，造成两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。
而且前者也远比后者复杂TBM与盾构机在价格方面有很大不同；适应的工作环境不一样；施工进度两者有很大差异。
TBM主要用于在岩石中开挖,而盾构机主要用于在土层中开挖TBM英文原文: Tunnel Boring Machine中文即：隧道掘进机(1)在岩石中开挖隧道的TBM：通常用这类TBM在稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的岩层中掘进长大隧道。
这类掘进机所面临的基本问题是如何破岩，保持掘进的高效率和工程顺利。
(2)在松软地层中掘进隧道的TBM：通常用这类TBM在具有有限压力的地下水位以下的基本均质的软弱地层中开挖有限长度的隧道。
这类掘进机所面临的基本问题是空洞、开挖掌子面的稳定、市区地表沉降等。
对于全断面隧道掘进机，目前在国内有两种提法，其一是岩石掘进机（TBM），其二是盾构机。
TBM就是适合硬岩掘进的隧道掘进机，盾构机指的是适于在软岩、土中的隧道掘进机。
这种说法有些言不符实，因为现在许多硬岩TBM也采用盾构技术，而TBM本来就是隧道掘进机的意思。
鉴于学术及现实中称法混乱，造成许多麻烦，所以本文建议国内采用统一称法，采用“硬岩TBM”和“软岩TBM”两种来规范（下文就采用此用法）。
其中硬岩TBM又可分为敞开式TBM、护盾式TBM。
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150m；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。
不同地层条件下的盾构与TBM选型
03
盾构选型依据
盾构类型选择
根据地层条件选择盾构类型
对于软土地层，选择敞开式盾构或土压平衡盾构；对于硬岩地层，选择全断面硬岩掘进机 （TBM）。
考虑隧道断面形状和大小
根据隧道设计要求，选择适合断面形状和大小的盾构类型。
考虑工程地质和水文地质条件
根据地质勘察资料，分析地层分布、岩石强度、地下水位等因素，选择适合的盾构类型。
不同地层条件下的 盾构与TBM选型
目 录
• 引言 • 地层条件与盾构/TBM适应性分
析 • 盾构选型依据 • TBM选型依据 • 工程实例与经验分享 • 未来研究方向与展望
01
引言
盾构与TBM的定义与特点
盾构
盾构是一种隧道掘进机，具有圆 形护盾，在护盾的掩护下进行隧 道挖掘和衬砌作业。盾构适用于 软土地层和中等强度岩石地层。
考虑施工场地和运输限制，确保TBM能够顺利通过隧道入口 和运输至施工现场。
TBM刀盘、刀具及驱动方式选择
根据地层条件选择合适的刀盘结构和刀具类型，确保TBM能够适应地层的硬度、 抗压强度和磨蚀性。
根据隧道长度和掘进距离选择驱动方式，确保TBM具有足够的推进力和刀盘扭矩 ，以满足施工要求。
05
工程实例与经验分享
硬岩地层
总结词
TBM更适合
详细描述
硬岩地层具有较高的地层强度 和较低的压缩性，TBM的滚刀 破岩能力强，能够快速穿越硬 岩地层。
总结词
盾构不太适合
详细描述
盾构机在硬岩地层中推进困难 ，切削效率较低，且容易造成
刀具磨损和盾构机故障。
复合地层
总结词
根据具体情况选择
总结词
综合考虑推进距离、地质条件、施工条件等因素
《地下工程作业》盾构技术特点、分类及适用范围
盾构技术特点、分类及适用范围国培学员: S1.盾构法盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。
盾构掘进机的特点:盾构掘进机（简称盾构）是地面下暗挖施工隧道的专用工程机械, 具有一个可以移动的钢结构外壳(盾壳), 内装有开挖、排土、拼装和推进等机械装置, 可以进行开挖、支护、衬砌等多种作业一体化施工, 广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程建设。
目前, 在欧美等工业发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道占90%以上。
2、现代盾构掘进机集液压、机电控制、测控、计算机、材料等各类技术于一体, 属于技术密集型产品, 其生产主要集中在日本、德国、英国、美国、加拿大等少数发达国家, 其中又以德国、美国、日本技术最为先进。
盾构施工法与矿山法相比具有的特点是地层掘进、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行, 工艺技术要求高、综合性强（土建、机械)。
盾构施工技术的优缺点:优点:a）具有良好的隐蔽性；b）掘进速度快且施工费用不受埋置深度大而影响；c）适宜在不同颗粒条件下的土层中施工, 尤其在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性；d）多车道的隧道可做到分期施工, 分期运营, 可减少一次性投资。
缺点:a）盾构施工是不可后退的；b）盾构是一种价格昂贵、针对性很强的专用施工机械, 对于每一条用盾构法施工的隧道, 必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造, 一般不能简单的倒用到其它隧道工程中重复使用；3、c）对隧道曲线半径过小或隧道顶部覆土太浅时, 施工困难较大, 而且不够安全, 特别是饱和含水松软土层, 在隧道上方一定范围内地表沉陷尚难完全防止, 拼装衬砌时对衬砌整体防水技术要求很高。
4、盾构施工技术先在隧道的一端建造竖井或基坑, 以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发, 在地层中沿着设计轴线, 向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。
掘进机和盾构机的工作原理
掘进机和盾构机的工作原理
掘进机（TBM）的工作原理主要是通过切削和推土机械将土
壤或岩石等材料沿着隧道线路切割掉或推动到机器后方，同时通过输送系统将废弃的材料运出隧道。
掘进机主要由刀盘、主机、支撑体系、掘进面扩展装置和输送系统等组成。
其中，刀盘是掘进机的核心零件，它由大量刀片组成，通过旋转刀盘进行切削作业，切削材料由刀盘后方的传送装置进行清理和运输。
盾构机的工作原理类似于掘进机，也是通过土壤或岩石的切削和推力来推进隧道的掘进。
不同之处在于盾构机是通过一个巨大的盾构壳体来保护掘进面，将切削面后方压迫的地层支撑住，以防止隧道倒塌。
盾构机的工作原理主要包括盾构壳体、刀盘、推进装置、注浆系统以及输送系统等组成。
刀盘通过切削土体，然后将土体推至刀盘后方的输送装置，最后通过输送装置将土体从隧道中运出。
综上所述，掘进机和盾构机的工作原理都是通过切削和推力来推进隧道的掘进，掘进机主要通过刀盘进行切削和输送，而盾构机则通过盾构壳体来保护掘进面并将土体推压支撑住。
盾构及TBM及应用
二、盾构基本概念
TBM全断面隧道掘进机
二、盾构基本概念
4 盾构施工特点
盾构施工具有以下优点： （1）对环境影响小 （2）施工进度快 （3）适应地层范围广 （4）施工质量容易保证 （5）自动化程度高，劳动强度低 （6）施工作业安全、整洁 （7）技术成熟，应用广泛 （8）工程造价优势较明显
三、盾构基本结构
后配套系统
三、盾构基本结构
遥控器
三、盾构基本结构
润滑、密封及注浆
三、盾构基本结构
盾尾
三、盾构基本结构
注浆系统
三、盾构基本结构
水路系统
三、盾构基本结构
液压系统
三、盾构基本结构
三、盾构基本结构
第二部分 全断面岩石掘进机（TBM）
目录
一、TBM概述 二、TBM分类 三、TBM系统构成 四、TBM工作原理
二、盾构基本概念
2 盾构与TBM的区别
TBM是“Tunnel Boring Machine”的英文缩写，一般指全断面硬岩隧 道掘进机，通常定义中的TBM是以岩石地层为掘进对象，不具备泥水压、 土压等维护掌子面稳定的功能。
盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌及壁后注浆三大 要素组成。其中开挖面的稳定方法是其工作原理的主要方面，也是盾 构区别于TBM及比TBM复杂的主要方面。
二、盾构基本概念
2、泥水平衡盾构
分离站 调浆池
送泥泵
排泥泵
中继泵
二、盾构基本概念
2、泥水平衡盾构
◆泥水盾构有两种体系。
泥水盾构根据泥水仓构造形式和对泥浆压力 的控制方式的不同，泥水盾构分为:
直接控制型
间接控制型
三、盾构基本结构
TBM及其洞内安装技术
塌严重，大部分时间消耗在初期支护和弃渣清理方面，此时
的重点任务是确保安全。本工程Ⅴ类围岩190m（1%），对工 程总工期影响较小，在极端情况下可考虑采用钻爆法处理后 再掘进通过。
六、TBM选型
根据各类型TBM的适用条件及前述岭南段地质条件，本 工程TBM主要是针对长距离高石英含量硬岩、以提高掘效率 为重点进行选型，因而采用敞开式TBM更经济、合理。 综合考虑国内国际TBM设备制造商生产能力及设备技术 水平，选择美国罗宾斯MB266-395型敞开式全断面隧道掘进
三、TBM施工优点
4、安全：用TBM施工，改善了作业人员的洞内劳动条件， 减轻了体力劳动量，避免了爆破施工可能造成的人员伤亡， 事故大大减少。 5、环保：TBM施工不用炸药爆破，施工现场环境污染小； TBM施工减少了长大隧道的辅助导坑数量，保护了生态环境， 有利于环境保护。 6、自动化、信息化程度高：TBM采用了计算机控制、传 感器、激光导向、测量、超前地质探测、通讯技术，是集机、 光、电、气、液、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设 备，具有自动化程度高的优点。TBM具有施工数据采集功能， TBM姿态管理功能，施工数据管理功能，施工数据实时远传 功能，实现信息化施工。
设备，全套设备重达几千吨，最大部件重量达上百吨，拼装
长度最长达200多米。 5、设备购置及使用成本大：TBM施工需要高负荷的电力 保证、需要高素质的技术人员和管理队伍、前期购买设备的 费用较高，施工成本高。
五、TBM工作原理
通过一个短片来了解开敞式TBM工作原理。
六、TBM选型
1、TBM选型原则 ①根据工程特点选取合适类型的TBM。TBM按适用的工程 地质大致分为软岩TBM和硬岩TBM,不同生产商生产的同类的 TBM在结构上也有很大差别，各有优缺点，要根据工程特点 对照选型。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
见彩图-臂式掘进机
盾构机与全断面掘进机(TBM)的区别 的区别 盾构机与全断面掘进机
• 其实全断面掘进机(TBM)和盾构机笼统的说，都 是一样，都是隧道全断面掘进。只是不同的工作 环境应用不用的机械罢了。他们的主要区别如下： • 1.适用的工程不一样，TBM用于硬岩，盾构机 用于土层的挖掘。 • 2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。 • 3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。 • 4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机， 一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土 类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道。
盾构机与全断面掘进机 (TBM)的区别 的区别
• ［慧聪机械工业网］盾构机是盾构法施工 慧聪机械工业网 机械工业 中的主要施工机械。盾构施工法是在地面 下暗挖隧洞的一种施工方法，它使用盾构 机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或 保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进 行隧洞的开挖和衬砌作业。其施工过程需 先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将 盾构机吊入安装，盾构机从竖井或基坑的 墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直 至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。
• • 有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开 挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响和在水下开挖时不影响水面交通等特点，在隧洞洞 线较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆 柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时文撑的作用，承受周围土层的压 力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。 盾构机施工主要由稳定开挖面、挖掘及排土、衬砌包括壁后灌浆三大要素组成。其中开挖面的稳 定方法是其工作原理的主要方面，也是区别于硬岩掘进机或比硬岩掘进机复杂的主要方面。大多数 硬岩岩体稳定性较好，不存在开挖面稳定问题。 盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥水式，土压平衡式盾构机等 不同类型。泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆(通常为膨润土悬浮液)来稳定开挖面，其刀盘后面 有一个密封隔板，与开挖面之间形成泥水室，里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送 到洞外分离厂，经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料(必要时添加泡沫等对土壤进 行改良)作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖使泥土料增 加，再由螺旋输料器旋转将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量 (旋转速度)进行调节。 盾构机问世至今已有近180年的历史，其始于英国，发展于日本、德国。近30年来，通过对土压平 衡式、泥水式盾构机中的关键技术，如盾构机的有效密封，确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌 陷在规定范围之内，刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换，对一些恶劣地质如高水压条件 的处理技术等方面的探索和研究解决，使盾构机有了很快的发展。国外主要生产厂家有日本三菱重 工人川崎重工、日立造船、德国海伦克内希特公司等。盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机在 日本由于经济的快速发展及实际工程的需要发展很快。德国的盾构机技术也有独到之处，尤其是在 地下施工过程中，保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具，从而提高盾 构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下，从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀 具。 掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备(见彩图-臂式掘进机)。它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石 的挤压、滚切作用来破碎岩石。美国罗宾斯公司在1952年开始生产第一台掘进机。70年代以后，掘 进机有了较快的发展。开挖直径范围为1.8～11.5m。在中硬岩中,用掘进机开挖80～100 m3大断面 隧洞，平均掘进速度为每月350～400m。美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程，在石灰岩中开 挖直径9.8m的隧洞，最高月进尺可达750m。美国奥索引水隧洞直径3.09m,在页岩中开挖，最高月 进尺达2088m。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低， 但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化 的适应性差，使用有局限性。