铁路隧道全断面敞开式掘进机法的设计体会2
敞开式全断面隧道掘进机通过不良地质地段的措施和施工方法
ａｃ ｅ ｔ ｉ ｒ ｓｏ Ｔ ｏ ｕｐ ｏ １ｔｎ ｅ ｃ ｎｔ ｃ ｏ ｒｃｉ ｆ ｉａ ｃｉ ｎｓ ｎｔ ｆ ａｈ ａｕ Ｎ ． ｕ ｎｌ ｏ ｓ ｔ ｎｐａｔ ｅｏ ’ｎ—Ｎ ｎｉｇＲ ｉ ａ． ｄ ｅ ｍ ｕ ｒ ｉ ｃ Ｘ ａｊ ａ ｗ ｙ ｎ ｌ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｃ ｎｃｕｓｏ ｓ： ｈ ｓ ｐ ｐ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ０ 一Ｃｈ ｎ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｌ ｉ ｎ Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ａ２ ｉ ｅ ｅ—ｗｏｄ ｐ ｎ ｉ ｌ ｒ ｒ ｃ ｐ ｅ，“Ａｄ ａ ｃ ｒ ｄ ｃｉ ｎ，ｌｎ ｎ ｏ ｓｒ ｃｉ ｎ， ｉ ｖ ｎ ｅ ｐ ｅ ｉｔｏ ｉ ｉ ｇ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｏ
ＧＡＯ ａ —ｄ ｎｇ Ｘｉ ｏ ｏｐ ｒｔ ｎ Ｂ ｉｎ ０ ８ ５ ｈｎ ） Ｃ ｉａＲ ｉ ａ ｏｓ ｕ ｔ ｎＣ ｒｏａ ｏ ， ｅ ｉｇ１０ ５ ，Ｃ ｉａ ｌ ｒ ｉ ｉ ｊ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓ ａ ｃ ｕｒ ｏ ｅ ：Ｔ ｅｓ ｏ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｐ ｓ ｓ ｗｏ ｓ ｔ ｆＴＢ８ ０Ｅ ＴＢＭ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｙ Ｇｅ ｍａ ｉｔ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｗｅ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ８ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｄ ｂ ｒ ｎ Ｗ ｒｈ Ｃｏ ｒ ｔ ｒ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｐ ｏ
ｉ １９ ｙｔｅＲ ｉ ａ ｎｓ ｙ ｈ ｓ ｍａｈｎ ｓ ｔ ｃｕｅ ｎ ｅｈ ｉａ ｄｔ ｅｅｄ ｓ ｎｄ ａｃｒｉｇｔ Ｑｎｉｇ ｎ ７ ｂ ｈ ａ ｗ ｙＭｉｉｒ．Ｔ ｅｅ ｃ ｉｅ ’ｓ ｔｒｓａ ｄｔｃｎｃｌ ａａｗ ｒ ｅｉ ｅ ｃｏｄｎ ｏ ｉｌ ９ ｌ ｔ ｕ ｒ ｇ ｎ
ｔ ｒ ｕｇ ｈ ｏｔｓ ｒｏ ｄｉ ｇ ｒ ｃ ｈ ｏ ｈ ｔ ｅ ｓ ｆ ｕ ｒ ｕｎ ｎ ｏ ｋ． Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｍｅ ｈｏ ｓ ａ ｃ ｔ ｄｓ： ｉ ｐ ｐ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｈ ｐ ｅ ｅ ｔ ｅ Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｒ ｓ ａｃ ｅ ｔ ｅ ｒ ｖ ｎｉ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｎ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｖ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｏ ｓｒ ｔ ｍｅｈ ｄ ｏ ＴＢＭ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｕ ｏ ｔｏ ｓ ｎ ｏ ｓｒ ｔ ｕ ｏ
敞开式全断面隧道掘进机开挖软弱破碎围岩隧道的施工方法 (2)
·隧道／地下工程·敞开式全断面隧道掘进机开挖软弱破碎围岩隧道的施工方法王在仁（中国铁道建筑总公司北京１００８５５）摘要西安～南京铁路桃花铺ｌ号隧道是继西康铁路秦岭特长隧道之后采用敞开式掘进机施工的又一座长大铁路隧道。
结合工程实践，总结了ＴＢＭ进入软弱破碎围岩的判别方法、遇到的主要问题，提出了“超前探测，管棚注浆，调整参数，适速推进，减少扰动，防止坍塌”的施工原则，和“密排拱架，搭焊钢管，网板结合，及时喷锚，封闭塌腔，回填密实”的处理措施。
关键词铁路隧道软弱破碎围岩隧道掘进机在现代隧道施工中，ＴＢＭ（全断面隧道掘进机）作为一种先进的施工设备，得到了越来越广泛的应用。
ＴＢＭ法施工与钻爆法施工相比具有快速、优质、安全的显著特点。
桃花铺１号隧道采用ＴＢ８８０Ｅ型全断面隧道掘进机施工，该机属敞开式全断面掘进机，全长２５６ｍ，总重约１７５０ｔ，开挖直径８．８ｍ，设计掘进速度１．Ｏ～３．５ｍ／ｈ。
该隧道地质复杂，受隧道进口Ｆ：区域性大断层及其次生小断层影响，隧道岩体破碎、节理发育，岩石层间结合力差，ＴＢＭ掘进时经常发生围岩大范围松动、下沉、掉块、剥落、工作面坍塌、甚至ＴＢＭ刀盘被卡滞的现象以及ＴＢＭ换步时围岩沿光滑结构面严重滑塌等问题。
为解决这些问题，我们充分发挥ＴＢＭ掘进速度快、出碴和支护设备作业能力强的优势，创造了连续１７个月（直到隧道贯通），在软弱破碎围岩地质条件下平均月进尺３５５ｍ的好成绩和最高月进尺５５２ｍ的新纪录，提高了ＴＢＭ对不良地质条件的适应性，拓展了敞开式掘进机的适用范围，实现了ＴＢＭ在软弱围岩情况下的快速掘进。
１工程概况桃花铺ｌ号隧道位于秦岭山脉东部低山区，为铁路单线隧道，是西安一南京铁路的重点控制工程之一，隧道全长７２３４ｍ，洞身纵坡４．５％。
～１１‰，隧道最大埋深３５８ｍ。
隧道进口段ＩＤＫｌ９４＋１７０一收稿日期：２００４一０４—２３；修回日期：２００４一ｌＯ一１１ＩＤＫｌ９４＋４２０约２５０ｍ位于Ｆ２断层破碎带及其影响带内，其余大部分洞身的主要地层为石英片岩夹大理岩，节理特征为构造型，延伸长度在Ｏ．１～２ｍ之间，问距在０．１—０．５ｍ之间占多数，与片理相互作用致使岩体表部呈碎石状，Ⅳ～Ｖ类围岩为主，盯。
对全断面隧道掘进装备智能化的一些思考
对全断面隧道掘进装备智能化的一些思考杨华勇;周星海;龚国芳【摘要】简要介绍人工智能技术的发展现状、智能工程装备的发展趋势以及全断面隧道掘进装备智能化的国家需求,指出掘进装备智能化将成为隧道工程领域的重大技术挑战和未来行业竞争热点;提出复杂环境下全断面隧道掘进装备智能化面临的科学挑战:1)复杂工况下掘进状态识别与地质环境感知,2)地质环境与装备掘进运行参数映射规律与匹配,3)多子系统掘进作业的智能规划与协同控制;分析掘进装备智能化的现有研究基础,指出环境与状态感知、施工参数自适应动态调控、多系统协调控制与多目标优化等理论与应用存在的不足;提出掘进状态感知、掘进参数工况自适应动态调控、掘进参数数据挖掘计算、掘进参数的智能优化和决策以及多系统协调智能化控制等包含全断面隧道掘进机设计、制造及运行等各个环节的智能化设想。
【期刊名称】《隧道建设（中英文）》【年(卷),期】2018(038)012【总页数】8页(P1919-1926)【关键词】全断面隧道掘进装备;人工智能;智能化;环境感知;自适应动态调控;多系统协调控制【作者】杨华勇;周星海;龚国芳【作者单位】[1]浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027;[1]浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027;[1]浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,浙江杭州310027;【正文语种】中文【中图分类】U455.30 引言进入21世纪以来，人工智能技术进入了一个集成发展期，机器学习、人工神经网络与深度学习等理论的提出和迅猛发展，都加速了人工智能的现实应用[1]；与此同时，物联网与大数据的发展掀起了产品智能化的新浪潮，推动了基于信息新环境和发展新目标的新一代人工智能。
新信息技术与产品的融合，给装备制造业也带来了深刻变革。
装备智能化被国外诸多国家规划列为国家战略发展方向，包括德国的“工业4.0”、美国的“国家制造创新网络计划”以及日本的“科学技术创新综合战略”等。
全断面隧道掘进机在矿井工程施工中的应用
全断面隧道掘进机在矿井工程施工中的应用论文
全断面隧道掘进机是一种重要的矿山施工机械，在矿山施工中发挥着重要的作用。
随着矿井工程技术的不断发展，全断面隧道掘进机也在不断得到改进和开发，成为矿井工程施工的重要部分，其应用越来越广泛。
全断面隧道掘进机是一种采用全断面掘进技术的机械设备，能够实现更大范围、更深穿透的掘进效果。
这种机械的使用能够有效地增加工作效率，减少施工成本，提高施工质量，从而缩短了施工周期，节省了时间，为矿山工程施工带来了极大的便利。
此外，全断面隧道掘进机还可以用于满足矿山施工中的特殊要求，比如坚硬岩体割裂清理、钻掘大洞等专业施工操作。
在大型矿山工程中，这种机械可以快速设计、安装、调试，满足现有施工任务的施工要求，大大减少施工时间，而对施工结果的影响也较少。
随着矿山施工技术的不断发展，全断面隧道掘进机也在不断得到改进和开发，成为矿井工程施工的重要部分。
它的使用能够提高施工效率，节约资源，降低施工成本，提升施工质量，为矿山工程施工提供了坚实的基础，同时也给了矿井工程施工安全性增加了保证。
因此，全断面隧道掘进机在矿山施工中的应用不可忽视，它的使用可以有效地提高施工效率，节约资源，降低施工成本，提
升施工质量，提供安全的施工保证，从而使矿山施工项目更加高效，更可靠。
浅谈敞开式TBM隧道初期支护施工技术
浅谈敞开式 TBM隧道初期支护施工技术摘要：随着国内水利、铁路隧道建设的不断发展，敞开式TBM的应用也越来越广泛，其特别适用于围岩完整性较好和自稳能力较强地层的开挖施工。
设置科学、合理的施工参数，确保优良的隧道初期支护的施工质量，保证TBM处于良好状态，是敞开式TBM快速、高效施工的重要条件。
关键词：敞开式TBM；掘进施工；初期支护前言北疆供水工程二期双三隧洞全长92.15km，开挖直径5.53m，采用TBM为主、钻爆法为辅进行施工。
隧洞出露地层主要为泥盆系和石炭系的凝灰质砂岩、凝灰岩和华力西晚期侵入的花岗岩地层（65.34km）；侏罗系和白垩系的泥岩、砂岩地层（13.19km），施工揭露的围岩以Ⅱ、Ⅲ类为主。
隧洞沿线分布1条区域性断层破碎带和15条次级断层破碎带，最大断层破碎带宽150m，其余破碎带宽30～50m，以中-陡倾角为主，属压扭性断层。
隧址区为贫水地层且无河流和古河床分布，地下水主要为基岩裂隙水，在岩体较完整的洞段产生渗流或线状流水，-4、Cl-在区域性断裂带内和局部较大的次级断层带内易发生涌水。
地下水中SO2含量超标，对钢筋混凝土结构、钢筋和钢结构具有中-强腐蚀性[1-2]。
一、敞开式TBM隧道施工敞开式全断面隧道掘进机（TBM）由刀盘、主驱动、主梁、初期支护设备、后配套设施组成，是开挖、支护、出渣等施工工序并行连续作业的施工设备。
敞开式TBM适用于硬岩、坚硬岩及复合地层施工，在施工前，需充分掌握掘进段内水文地质资料、超前地质预报资料等；在施工中，需结合揭露地质情况及时调整掘进和支护参数指导TBM安全、高效施工，其中掘进参数主要包括刀盘推力、刀盘扭矩和贯入度等，如在Ⅱ类围岩中采用设计推力值（8100～10260kN）和较高扭矩（320～1410kN·m）、转速（6.3～7.0r/min），掘进速率一般；在Ⅲ类围岩中推力（4860～8500kN）和扭矩（420～900kN·m）均有余量且转速（5.2～6.5r/min）较低，但掘进速度较快。
加速发展我国全断面隧道掘进设备的思考
水 隧 洞和 电缆管 道 等 工程 ，这 种 施 工技 术 及 设备 与
此 后 的７ 多年 虽然 生 产过 １ 台ＴＢ 但 都 未 能得 到 ０ ５ Ｍ， 成 功应 用 。直 到 ２ 纪 ５ 代 中期 ，美 国 ０世 ０年
Ｒｏ ｂｎ 公 司将 ＴＢ ｂ ｉｓ Ｍ成 功 地 用于 美 国 “ ｈ Ｄａ ｅ 坝 ”的 隧洞 工程 ， 洞 直 径为 ８ ， 造 日掘 隧 ｍ 创 进 ４ ｍ 、 掘进 １ ０ ２ 周 ９ ｍ的 最 好 记录 。 此 ＴＢ 从 Ｍ 技 术 得 到 了迅 猛 发 展和 广 泛应 用 。
开 敞式 Ｔ Ｍ Ｂ
（）挤 压 式 盾构 机 １
从 固定 直 径 到可 变 直 径 。早 期 掘进 机 的 开
适 用 于具 有 良好 塑性 的 粘 适 用于 松 散 地 层 ，非 粘
１２
。
先 进 高 效 、安 全可 靠
随 着科 技 进步 和 工 程 实践 ，全 断面 隧 洞
掘进 技 术 与装 备得 到 了不断 改 进 与 提 高 。
建筑机械 ２ ０ ５ ０２（）
维普资讯
ｆ １ 专辑
类 型 多样 化 。第一 台 Ｔ ＢＭ 为 敞 开式 ，而 现 开 式 外 ，还 有单 护 盾 、双 护 盾 、三护 盾 等 包 商 可根 据 工程 的 具 体地 质情 况选 用 合适 直 径 不 断加 大 。第 一 台能 顺 利进 行 掘 进 的 至仅 ２１ｍ ， ９ ９ 首 次达 到 ９ 而 目前直 ． ３ １７ 年 ｍ，
４ ｍ就 被 放弃 。到 １ ８ 年 由英 国研 制成 功直 径 为 ２ ８ ８０ 。 １ｍ的ＴＢ ， 于河 下隧 道 开挖 ， 到周 掘进 ３ ｍ 。 ３ Ｍ 用 达 。 ５
１ 应用与发 展
使用开敞式掘进机施工关注的问题
磨沟岭隧道全长6114m，最大埋深315m， 相对高差100～300m，TBM掘进长5702米。 地质特征主要为大理岩类、云母类、片 岩，隧道受区域性F2大断裂带的构造挤压、 揉皱影响严重，岩体破碎，隐性节理和节 理发育，挤压结构面与隧道小角度相交， 长大节理密集带及挤压破碎带发育，围岩 软弱破碎，稳定性差；基岩裂隙水较发 育，雨季降水大，地下水相对富集。
锦屏选用开敞式应解决的问题 1 较大直径(12.4m)开敞式掘进机的可靠性； 2 设备面对复杂的水文、地质状况的处理； 长距离隧道掘进对各系统、总成的考验； 4 施工中必须解决：岩爆、落石、高压水、 大量涌水等对人员安全以及对设备的防护；
运用开敞式掘进机施工的三种类型 地质参数评价标准 地质超前预报 掘进与支护（ 1 硬岩中节理不发育的
掘进长度 14300m 10341m 14560m 39200m
平均月进度 586m/月 383m/月 520m/月
最高月进度 865m/月 1183m/月 1193m/月
490m/月
这三台开敞式TBM于2006年6月完成在 KÁRAHNJÚKAR的隧道工程后，其中两台 ROBBINS开敞式掘进机已分别被转移到瑞 士CENERI基底隧道工地和中国锦屏项目 。 另一台(2号机)于2006年11月份经过拆 卸被运输到冰岛JÖKULSÁ工地再次被使用， 承担8.7km的隧道挖掘工程。
锦屏2条采用掘进机施工的引水隧道特点：
隧道的埋深很大，隧道约有70%的部分埋深超 过1500m，最大埋深达2525m，这是目前世界上最 深的隧道。地质条件主要受埋深很大的、具有喀 斯特和冲沟地貌的、石灰石和大理石控制。所有 隧道轴线均与主要构造结构（褶皱和断层）轴线 正交； 区域地下水流动方向大致与隧道轴线垂直。 交通洞已经开挖了两年多，但上游端交通隧道 稳定状态下积聚的地下水流量仍然约1.5m3/s， 而下游端约为6.5m3/s。位于上游的交通隧道A的 排水效果似乎不能显著减少流入交通隧道B的水 量。
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。
- 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)。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件
量、模注衬砌误差）（m）； h2—初期支护厚度（m）； h3—二次衬砌厚度（m）。
护盾式（双护盾、单护盾）掘进机刀盘直径计算公式如下： D= D0+2(δ+ h) 式中：D0—管片内径（m）； δ—管片厚度（m）； h—灌注豆砾石平均厚度（m）。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
刀盘65t、主轴承70t 26/155 780方/h
1000mm/25m
罗宾斯(MB260) 主机650t，后配套 420 t 刀盘73t、主梁64t
31/161 1100方/h 1067mm/26m
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
掘进机法施工隧道基本内轮廓一般设计为 圆形，确定其直径大小的因素：
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
TBM类型 掘进性能
支护速度
掘进速度
衬砌方式 管片预制厂 设备费用 工程成本
其它
敞开式掘进机和双护盾掘进机对比表
敞开式掘进机
可根据不同地质，采用不同的掘进参 数，随时调整。
地质情况好时只需要进行锚网喷，支 护工作量小，速度快。 地质差时需要超前加固，支护工作量 大，速度慢。
施工方法 用电安装功率
TBM 工区（直径8m敞开式） 一般钻爆法（开挖断面8.5*9m）
6000~8000kw(含皮带输送）
1500~3000kw
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一、TBM适用条件
(3).用水条件
施工用水与一般钻爆作业的要求基本相同。
（4）交通条件
1） 由于TBM的组件多且重，因此对运输条件的要求较高。 由于考虑大件运输，除考虑长途运输的道路条件外，应充分考虑便 道的线性条件。
◇ 涌、漏水严重的地段，若围岩为软弱层、破碎带、水将恶 化围岩条件，甚至发生坍塌；隧道基底及侧壁承载力底等问题。
◇ 岩溶发育带，隧道区岩溶发育，及可能碰到大的岩溶洞穴、 充填溶洞或岩溶水。
以上这些条件主要与IBM的工作原理有关系。以水平单撑靴敞 开式掘进机工作原理介绍如下：
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
◆ 集装箱存放场地：TBM设备全重达1500t~2000t，需要约 80个集装箱存放场地、场内运输等，场地面积约3500㎡。
◆ 修理间及备件库：TBM施工中所使用设备维护、备件等， 须设置修理间和专用设备库，建筑面积约1000㎡，并设20t桥式 起重机一台。
◆ 预制车间、预制块（管片）堆放场：需要面积约2500㎡。
2）运输费用高：（高黎贡山隧道出口小TBM运输费用调查）
运输区间：重庆--云南保山市龙陵县； 运输方式:全程陆运 约1600Km 运输周期：前期准备周期约15天，总运输时间约25-35天 运输费用：TBM6.36米从重庆至云南省保山市龙陵县工地总费用约为 ￥5960000.00元 以上不含启运地及目的地的装卸车费用（沿途因大件超限需要拆除或处理的收费站 初步统计17座）。
本表是直径8m敞开式硬岩掘进机的一个基本尺寸表
不同型号 TBM(直径8m）
总重
海瑞克（单撑靴） 主机760t，后配套410t
最大部件重 刀盘68t、主驱动100t
主机/全长 m
22/104
TBM皮带机能力
600方/h
TBM皮带机规格
800mm/25m
维尔特（TB800E) 主机780t，后配套420 t
主要是接触网结构高度对TBM直径影响大，通过减少结构高度， 从而减小其TBM直径。一般可采用刚性悬挂，这与接触网专业协 调、比选。
4、净空面积要求
这与建设标准行车速度目标值有关系；
对于秦岭隧道8.8m直径TBM,在中天山隧道时研究过是否满足 160km/h的标准，为满足净空42 ㎡的要求，其衬砌内径7.7m（净空面积 42.49 ㎡ ）。但是衬砌支护厚度受限 制，利旧时对刀盘进行改造。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
5、受力特点
铁路隧道的敞开式TBM一般采用复合式衬砌。初期支护以锚喷网
钢架联合支护，二次衬砌采用模筑混凝土，根据不同的地质情况，可设计为混凝
土、钢筋混凝土、或钢纤维混凝土衬砌。其初期支护、二次衬砌的厚度 选择，也直接影响TBM直径。虽然TBM施工段围岩条件好，但是不 可避免有IV、V级围岩，尤其是IV级围岩。因此选择其支护时， 需要根据各级围岩的比例、岩性情况，兼顾II~V级围岩地段的结 构安全。因此对于单线隧道而言，一般考虑初期支护15~20cm， 二衬厚度30~35cm来确定TBM直径 ，其参数与IV级围岩的支护参 数接近。
标准
160km/h 及以下
200km/h 及以上
TBM型式 开敞式
施工误差 预留变形量 （cm） （cm）
10
8
喷混凝土厚度 （cm）
15
二衬厚度 （cm）
大家好！
铁路隧道全断面
敞开式掘进机法的设计体会
主讲人：杨昌宇
2020年8月 成都
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件 二．TBM直径确定 三．TBM设备选型 四．TBM法隧道结构设计 五．TBM法隧道施工组织设计 六．TBM法隧道风险分析及对策
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件
1、基本条件 ※ 隧道长度条件（经济性评价） ※ 隧道地质条件（设备适应性评价）
（1）隧道长度条件 TBM设备的原值高；折旧、工 程摊销； TBM的使用寿命：主机或主轴 承，工作时间1.5~2万小时； 一般要求隧道长度大于10km 以上；
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件
一．TBM适用条件
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件
（3）不同类型的掘分为以下三种类型，并分别适应于不同的地质。
1）开敞式掘进机：
常用于硬岩；在开敞式掘进机上，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，也可应用于软弱岩隧道。
。 必须
高 高 如不采用管片支护，支护速度同敞 开式。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一．TBM适用条件
2、其它条件 ☆ 场地条件 ☆ 电力条件 ☆ 用水条件 ☆ 道路运输条件
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一、TBM适用条件
（1）场地条件
◆ 主机拼装场地：主机一般长20~30m，总长度100~180m , 洞外一般需要50m×60m（长×宽）,后配套70~120m左右。
§ 隧道建筑限界 § 施工误差 § 接触网悬挂方式 § 净空面积要求 § 受力特点 § 轨下道床形式 § 附属构筑物设置等
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
掘进机施工隧道断面布置示意图
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
开敞式掘进机刀盘直径的计算公式如下： D=d+（h1+h2+h3）×2 式中：D—刀盘直径（m）； d—工程要求的成洞洞径（m）； h1—预留变形量（考虑掘进误差、围岩可能发生的变形
但是对于护盾式TBM（适合软岩），宜采用管片衬砌，但是在 深埋段隧道防排水的处理是个问题。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
6、轨下道床形式
无碴道床与有碴道床。目前一般 采用无碴道床。
7、附属构筑物
对于正线隧道TBM而言，包括沟槽 布置、救援通道设置等，甚至包含洞 室设置，尤其是避车台的设置等。
1、隧道的建筑限界
满足隧道建筑限界为基本要求， 右图为隧限-2A的建筑限界要求。 我国最早秦岭隧道采用的直径 8.8mTBM，就是采用的这个限界确 定的。其内径7.6m。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
2、施工误差
隧道施工误差应考虑蛇行误差、贯通误差、不均匀沉降、收敛变形及 结构变形等因素。根据开挖断面大小，地质条件、掘进机操作性能、线路 曲线及坡度等因素进行确定，一般可取10～30cm。
敞开式TBM宜采用复合衬砌： 设计时一般把蛇形误差（是由于TBM掘 进工作原理确定的）、贯通误差、不均匀沉 降、衬砌施工误差等归为施工误差，单线隧 道一般取值10cm； 收敛变形等按照单线复合式衬砌的预留 变形量确定。（一般取5cm）
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
二、TBM直径确定
3、接触网悬挂方式
开敞式掘进机虽然适用于岩石整体较完整，有较好的自稳性的硬岩但当遇 有局部不稳定的围岩时，由掘进机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；当遇到局部地段软弱围岩及 破碎带，则掘进机可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结隧道前方上部周 边围岩，待围岩达到能自稳后，然后再进行安全掘进；
除以上场地以外，还需要与钻爆发施工相同的其他场地，其 临时占地60~80亩，洞外场地开阔时可适当放大。
铁路隧道全断面敞开式掘进机（TBM）技术
一、TBM适用条件
（2）施工电力条件
TBM掘进需要的功率大，据调查在大伙房水电引水洞工程中直径 8m的敞开式TBM总功率4000KW，其中主机刀盘驱动2800KW;重庆轨道交 通工程直径6.3m的敞开式TBM总功率3270kw,刀盘驱动2310KW。掘进机 供电10kv或20kv供电，加上洞内外动力设备、生产生活设备，远远大 于一般钻爆法的需要。其与一般用电功率的比较见下表：