7掘进机TBM施工技术解析
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。
TBM掘进机步进
TBM掘进机步进一、工艺概述TBM步进，就是TBM不掘进的移动前进过程中的施工。
掘进机步进的方式大致有两种，一种是通过油缸支撑在支座、马凳、管片等，使掘进机前移；另一种是通过掘进机的步进机构在地面直接向前移动。
不同条件下的步进有不同的方式，基本上分三种情况：第一种情况：当TBM在组装场地组装完成后，需要步进进洞施工，这时是在步进架的支撑状态下，走一步支一步的前进。
场地空出后，铺设道碴、枕木，每走12.5m接一次长轨。
第二种情况：当TBM进洞后（即是进了预备洞）形成了铺设钢筋混凝土仰拱支撑块的步进，在仰拱块上接轨的方式，这种步进也是在步行架的帮助下进行的。
第三种情况：当TBM步进通过区间已施工完成洞室或敞开段。
TBM步进施工的主要工作有仰拱块铺设、仰拱块底部注浆、风管、供水管路、10KV电缆、施工轨道延伸等工作。
二、作业内容作业内容：施工准备、TBM步进三、质量标准及验收方法保证TBM步进到达步进段时混凝土强度满足28天设计强度要求，需提供混凝土强度报告证明；TBM步进通过地面的平整度要求、平整度+5mm。
预埋件安装质量和TBM通过轮廓范围内的断面净空限界要求；保证洞室初期支护质量（结构稳定性和喷射混凝土施工质量），确保在TBM施工过程中导坑内排水畅通，不发生因结构失稳或剥落掉块和积水等而影响TBM掘进或步进进度和施工安全。
四、工艺流程图TBM步进至始发断面一般步骤为：步进前现场材料、机具准备→TBM在预备洞外步进施工→铺设道岔TBM轨线、运输轨线延伸→暗挖隧道段步进（摆放仰拱块、楔形块回填、砂浆轨道铺设、管线延伸）→TBM上始发台→拆除步进机架，将支撑卡住岩壁→TBM始发定位→TBM始发。
五、工序步骤及质量控制说明1、术语和符号步进掘进机利用支撑机构换步到开挖面过程。
步进小车安装于刀盘及护盾下部，在机器平底步进时使用，通过竖向、横向辅助油缸的作用，实现护盾在其上部滑移。
步进机架安装于机器撑靴下部，在机器步进时使用。
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。
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、前言隧洞工程在现代交通、水利、能源等基础设施建设中占据重要地位。
长距离大坡度隧洞的施工面临着诸多挑战，如地质复杂、工期紧张等。
为了满足这些挑战，长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法应运而生。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析。
二、工法特点长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法具有以下特点：1、高效快速：TBM采用现代化设备和自动化技术，能够实现连续掘进、支护和后续施工工序，施工效率高，工期可缩短。
2、安全可靠：TBM作业面封闭，能够有效控制尘埃、噪音和恶劣环境对施工人员的影响，提供安全保障。
3、质量可控：TBM采用先进的定位和导向系统，能够准确控制隧道的偏差和纵横断面的尺寸，保证施工质量。
4、环保节能：TBM施工过程中产生的废弃物、尘埃等污染物能够得到有效管理，节约能源。
5、适应性强：TBM可以适应各种地质条件和施工要求，可用于挖掘各种断面形状的长距离大坡度隧洞。
三、适应范围长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法适用于以下场景：1、交通隧道：如公路、铁路、地铁等。
2、水利隧洞：如水库溢洪道、输水隧洞等。
3、电力隧道：如输电隧道、升压站隧洞等。
4、资源开发隧道：如矿山开采、石油、天然气等。
5、城市地下综合管廊。
四、工艺原理长距离大坡度隧洞开敞式掘进机（TBM）全断面施工工法的工艺原理主要包括施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施：1、地质调查和分析：通过地质调查了解隧洞工程的地质条件，包括地层分布、岩石性质、巷道构造等，为施工工艺的确定提供基础。
2、设备选型：根据隧洞工程的长度、倾角、断面形状等特点，选择合适的TBM型号和配套设备。
3、开始施工：首先进行掘进端的开挖和初期支护，然后启动TBM掘进，控制进尺和隧道纵横断面的尺寸。
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TBM法的优缺点
经济性问题：掘进机结构复杂，对材料、零部件的 耐久性要求高。制造的价格较高。难用于短隧道。 开挖不同断面问题：施工途中不能改变开挖直径。 断面的大小、形状变更难，在应用上受到一定的制 约。
二、掘进机（TBM）的基本构成和性能
TBM工法的基本构成
大体上可分为以下开挖部、反力支撑部、推进部和排 土部几个部分。
TBM工法的基本构成
（1）盾构形TBM支承靴
在 盾 构 型 TBM 中 ， 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。
盾构型支撑靴构造
TBM工法的基本构成
地下建筑施工
Construction of underground engineering
第7章 掘进机（TBM）施工技术
Chapter 7 Construction technology of Boring machine (TBM)
一、掘进机（TBM）法概述
基本概念
岩石隧道掘进机（Tunnel Boring Machine）简称TBM。 是利用岩石隧道掘进机在岩石地层中暗挖隧道的一种施 工方法。通常是利用回转刀盘又借助推进装置的作用力 从而使刀盘上的滚刀切割(或破碎)岩面，以达到破岩开 挖隧道(洞)的目的。
中央主轴型刀盘：是一个圆板构造体，在其中心处设 主轴，用小口径的轴承来支持。滚刀配置在圆板上。 出碴是利用设在刀盘外周部的刮板从下部收集，而后 用外周部的料斗由上部送到排土装置中。
TBM工法的基本构成
2、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～ 5.0 MPa。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。
TBM法的优缺点
对岩石的扰动小：改善开挖面的施工条件。周围岩层 稳定性较好，保证了施工人员的健康和安全。 施工安全：TBM可在防护棚内进行刀具的更换，密闭式 操纵室和高性能的集尘机的采用，使安全性和作业环 境有了较大的改善。
TBM法的优缺点
TBM法的缺点： 适应性较差：对多变的地质条件(断层、破碎带、挤 压带、涌水及坚硬岩石等)的适应性较差。近年来采 用了盾构外壳保护型的掘进机，施工既可以在软弱 和多变的地层中掘进又能在中硬岩层中开挖施工。
1、开挖部
（1）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。
TBM工法的基本构成
（2）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，材质也改为镍铬钼合金钢系。 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。
（2）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。
TBM工法的基本构成
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。
TBM工法的基本构成
刀头开挖）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。 1）球面和平面刀盘
如图示
刀头轮廓
TBM工法的基本构成
2）周边支持型和中央主轴型刀盘
周边支持型刀盘：是由圆筒状的筒体和主机架构成， 采用大口径轴承。后背部设有开口很大的周边支持结 构。开挖石碴由设在刀盘前面和外周面的缝隙处理。 施工时，通过把主机架作为料斗提升，将石碴送到排 土装置中。
掘进机构造：是由切削破碎装置、行走推进装置、出碴 运输装置、驱动装置、机器方位调整机构、机架和机尾 ，以及液压、电气、润滑、除尘系统等组成。
掘进机的分类
按岩石的破碎方式分类：分为挤压破碎与切削破碎两 种，前者是将较大的推力给予刀具，通过刀具的楔子 作用将岩石挤压破碎；后者是利用旋转扭矩在刀具的 切线方向及垂直方向上进行切削。 按刀具旋转方式分类：分为单轴旋转式与多轴旋转式 两种。
TBM工法的基本构成
3）盾构型TBM 开放型盾构型TBM的刀盘都是穹型的（呈拱形）。 分前后筒体间可伸缩的2筒式结构和前中筒间及中 后筒间用可活动铰结合的筒式结构两种。 4）斜井用TBM 斜井使用的TBM基本上与在水平坑道中使用的TBM一 样。
TBM工法的基本构成 5）导坑和扩挖型TBM 开挖大口径隧道的方法，首先是用导坑TBM开挖小断 面的导坑，以此为前导，用扩挖型TBM扩挖隧道。组 成如下图。
掘进机的分类
按切削方式分类：分为全断面切削方式和部分断面切 削方式两类。部分断面切削方式是挖掘煤炭用的机械 在隧道挖掘施工上的应用，全断面切削方式开挖的断 面一般是圆形的。 按开挖地层分类：土质隧道掘进机（盾构）和岩石隧 道掘进机（TBM）
TBM法的优缺点
TBM法的优点： 掘进效率高：连续作业，能保证破岩、出碴、支护一 条龙作业。特别在稳定的围岩中长距离施工时，尤其 明显。 开挖施工质量好：超挖量少，内壁光滑，不存在凹凸 现象，减少支护工程量，降低工程费用。
TBM工法的基本构成
敞开式TBM支撑靴构造
TBM工法的基本构成 常用的各类支承靴的构造特点
1）单支承靴敞开式TBM方式
TBM的刀盘是周边支持型的。驱动马达设在刀盘的后 面。为减小伸缩千斤顶时对支承靴产生的弯矩，可把 主梁和支承靴座相连接。
2）双支承靴梁型TBM方式
TBM的刀盘通常是平面型的。多把驱动装置设在最后 端。用主梁内的驱动装置驱动。千斤顶与支承靴的主 梁连接。皮带运输机设置在主梁上部。