掘进机培训之发展分类

1、盾构机功能介绍及应用技术培训2013年7月全断面隧道掘进机全断面隧道掘进机发展历史及分类发展历史及分类主讲：王镇春主讲：王镇春目 录目 录第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第四部分：中国第四部分：中国TBM/盾构技术展望盾构技术展望第三部分：中国隧道掘进机第三部分：中国隧道掘进机( (盾构盾构) )技术的发展与应用技术的发展与应用第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史一、什么是全断面隧道掘进机一、什么是全断面隧道掘进机？第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断

2、面隧道掘进机发展历史全断面隧道掘进机是集机、光、电、液、传感、全断面隧道掘进机是集机、光、电、液、传感、信息技术于一体的大型全断面隧道施工机械，信息技术于一体的大型全断面隧道施工机械，是隧道的工厂化作业，英文称做（是隧道的工厂化作业，英文称做（Full FaceFull Face）Tunnel Boring MachineTunnel Boring Machine，故又称为，故又称为“TBM”TBM”。一、什么是全断面隧道掘进机一、什么是全断面隧道掘进机第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史钻爆法隧道施工钻爆法隧道施工悬臂掘进机隧道施工悬臂掘进机隧道施工第一部分：

3、全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史与钻爆法隧道施工相比，与钻爆法隧道施工相比，TBMTBM施工有以下优点施工有以下优点: :（1 1）作业人员少，掘进速度高）作业人员少，掘进速度高（2 2）成洞质量好，无超欠挖现象）成洞质量好，无超欠挖现象（3 3）施工安全）施工安全（4 4）施工过程是连续的，实现隧道施工）施工过程是连续的，实现隧道施工“工厂化工厂化”作业作业（5 5）洞内粉尘、有害气体含量低，改善了劳动条）洞内粉尘、有害气体含量低，改善了劳动条件件（6 6）操作容易实现集中、远程、自动和无线控制）操作容易实现集中、远程、自动和无线控制第一部分：全断面隧道掘进机发展历

4、史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史扩挖机隧道施工扩挖机隧道施工第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史二、隧道掘进机的发展历史二、隧道掘进机的发展历史从从18181818年法国人年法国人brunel(brunel(布鲁尔布鲁尔) )首先开发出手首先开发出手掘盾构应用于泰晤士河公路隧道，盾构的发展有掘盾构应用于泰晤士河公路隧道，盾构的发展有接近接近200200年的历史。年的历史。第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史盾构工法的诞生盾构工法的诞生1818年：年： 法国人工程师法国人工程师 M.I. Brunel 发明（专利发明（专利 ）1

5、823年：年： TEMS河河(泰晤士河泰晤士河) )底公路隧道计划底公路隧道计划1825年：开工（塌方，停工）年：开工（塌方，停工）1834年：再次上马年：再次上马1841年：贯通年：贯通1843年：使用年：使用第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史 申请的盾构专利图申请的盾构专利图 第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史设计的在泰晤士河底施工的盾构设计的在泰晤士河底施工的盾构第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史泰晤士河底隧道泰晤士河底隧道 第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发

6、展历史MausMaus的隧道机械的隧道机械“片山片山机机”(mountain-(mountain-slicer)slicer)，虽然，虽然没有经过实践检没有经过实践检验，但却是公认验，但却是公认的第一台硬岩掘的第一台硬岩掘进机进机TBMTBM。 硬岩掘进机硬岩掘进机(TBM)(TBM)是在是在18461846年由意大利人年由意大利人Maus(Maus(毛瑟毛瑟) )发明的。发明的。第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史18811881年波蒙特开发了年波蒙特开发了压缩空气式压缩空气式TBMTBM，并成，并成功应用于英吉利海峡隧功应用于英吉利海峡隧道直径为道直径为2.

7、1m2.1m的勘探导的勘探导坑，共掘进了坑，共掘进了3 3英里多英里多管片管片盾构盾构地基地基开开挖挖面面第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史19141914年年美国美国. .克利夫兰使用克利夫兰使用钢筋混凝土管片成功钢筋混凝土管片成功第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史19311931年年首次莫斯科地铁工首次莫斯科地铁工程中使用英制和苏程中使用英制和苏制盾构施工，由于制盾构施工，由于渗水采用了化学注渗水采用了化学注浆、冻结法，在第浆、冻结法，在第五次工程中使用莫五次工程中使用莫斯科盾构斯科盾构第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第

8、一部分：全断面隧道掘进机发展历史美国罗宾斯（美国罗宾斯（RobbinsRobbins）公司自）公司自19521952年开发制造出了现代意年开发制造出了现代意义上的第义上的第1 1台软岩台软岩TBMTBM后后，19561956年又研制成功中年又研制成功中硬岩硬岩TBM.TBM.从此，从此，TBMTBM进进入了快速发展时期。入了快速发展时期。第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史19911991年日本新干年日本新干线隧道项目中三菱线隧道项目中三菱公司的开胸式盾构公司的开胸式盾构盾构外径盾构外径：992099201070010700第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一

9、部分：全断面隧道掘进机发展历史19951995年日本地铁年日本地铁项目中三菱公司的项目中三菱公司的三圆泥水盾构。三圆泥水盾构。盾构外径盾构外径：第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史盾构外径：盾构外径：542054207950mm7950mm19961996年日本建设年日本建设省共同沟工事项目省共同沟工事项目中三菱公司的异型中三菱公司的异型（方形）土压平衡（方形）土压平衡盾构盾构第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史刀盘翻转刀盘翻转180180度度19961996年年三菱公司日本横滨污水隧道三菱公司日本横滨污水隧道9.45m 9.45

10、m 泥水式球铰盾构盾构泥水式球铰盾构盾构（隧道长度：（隧道长度：4.4km4.4km）第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史盾构法的历史表盾构法的历史表目 录目 录第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第四部分：中国第四部分：中国TBM/盾构技术展望盾构技术展望第三部分：中国隧道掘进机第三部分：中国隧道掘进机( (盾构盾构) )技术的发展与应用技术的发展与应用第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按适应地质情况分类盾构按适应地

11、质情况分类( (三菱三菱) )TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类TBM/TBM/盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类TBM/TBM/盾构按适应地质情况及结构形式分类盾构按适应地质情况及结构形式分类TBM/TBM/盾构按适应地质情况分类盾构按适应地质情况分类手挖式盲式机械式半机械式土压平衡式泥水平衡式气垫泥水平衡式复合刀盘式硬岩盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类子母盾构子母盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分

12、：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类球铰盾构球铰盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类双圆盾构双圆盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类三圆盾构三圆盾构四圆盾构四圆盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按结构形式分类盾构按结构形式分类方形盾构方形盾构异形盾构异形盾构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/

13、盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类微型盾构微型盾构/ /顶管（顶管（.2m.2m）第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类微型盾构微型盾构/ /顶管（顶管（.2m.2m）第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理First Jacking Pipe in place.第二

14、部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理Jacking Cylinders Push.第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理Jacking Cylinders Retract for Second Jacking Pipe.第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理Second Jacking Pipe in Place.第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类顶管工作原理顶管工作原理第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面

15、隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类开胸式盾构开胸式盾构 第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类开胸式盾构开胸式盾构 第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按直径盾构按直径/ /施工方式分类施工方式分类敞开模式敞开模式封闭模式土压平衡模式封闭模式土压平衡模式双模式盾构机（敞开土压）双模式盾构机（敞开土压）第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类TBM/TBM/盾构按适应地质情况及结构形式分

16、类盾构按适应地质情况及结构形式分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类开敞式硬岩掘进机开敞式硬岩掘进机( (一一) )主梁式硬岩掘进机主梁式硬岩掘进机第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类开敞式硬岩掘进机开敞式硬岩掘进机( (二二) )凯式硬岩掘进机凯式硬岩掘进机第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类凯式硬岩掘进机换步原理凯式硬岩掘进机换步原理第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断

17、面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类单护盾硬岩掘进机单护盾硬岩掘进机第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类单护盾硬岩掘单护盾硬岩掘进机结构进机结构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类双护盾硬岩掘进机双护盾硬岩掘进机第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类双护盾硬岩掘进机结构双护盾硬岩掘进机结构第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类双护盾掘进模式双护盾掘进模式( (硬岩模式硬岩模式)

18、)1.掘进与安装管片掘进与安装管片2.换步换步3.再支撑再支撑4.再掘进与安装管片再掘进与安装管片第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类1.掘进掘进2.换步换步(辅助推进油缸缩回辅助推进油缸缩回)3.安装管片安装管片4.再掘进再掘进单护盾掘进模式单护盾掘进模式( (软岩模式软岩模式) )第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类泥水加压平衡式盾构机泥水加压平衡式盾构机 泥水式泥水式泥水舱进浆管排浆管刀盘第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类泥水加压平衡式盾构

19、机泥水加压平衡式盾构机 气垫式气垫式排排浆管浆管进浆管进浆管空气压缩机空气压缩机自动阀自动阀液位传感器液位传感器气气垫舱垫舱泥水泥水舱舱地地 层层刀盘刀盘进浆管进浆管排浆管排浆管浆液浆液压缩空气压缩空气进浆管进浆管气垫气垫舱舱浆液渗透浆液渗透区区第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类气垫控制与泥水平衡控制对比效果气垫控制与泥水平衡控制对比效果第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类土压平衡盾构机土压平衡盾构机 第二部分

20、：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类目 录目 录第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第四部分：中国盾构技术展望第四部分：中国盾构技术展望第三部分：中国隧道掘进机第三部分：中国隧道掘进机( (盾构盾构) )技术的发展与应用技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用1 1、19501950年初，在辽宁阜新煤矿使年初，在辽宁阜新煤矿使用手掘式盾构修建疏水巷道工程用手掘式盾构修建疏水巷道工程2 2、19571957年的

21、北京市下水道工程中年的北京市下水道工程中进行过小口径盾构工法的尝试。进行过小口径盾构工法的尝试。3 3、6060年代，为了修建北京地铁，年代，为了修建北京地铁，也有过研究盾构施工技术，并成也有过研究盾构施工技术，并成功地进行了试验功地进行了试验 。6060年代北京地年代北京地铁用盾构试验铁用盾构试验第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用4 4、6060年代在北京进行年代在北京进行了了1:5001:500的盾构挤压混的盾构挤压混凝土衬砌的模拟试验凝土衬砌的模拟试验 盾构压缩混凝土盾构压缩混凝土衬砌模拟试验衬砌模拟试验第三部分：中国隧道掘进

22、机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用5 5、上海地区软土地基盾构发展历史、上海地区软土地基盾构发展历史 第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用6 6、19661966年采用年采用10.22m10.22m网格挤压式盾构修建打浦路过江隧道工程网格挤压式盾构修建打浦路过江隧道工程 打浦路直径打浦路直径10.2m10.2m网格挤压型盾构掘进机网格挤压型盾构掘进机第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用7 7、19881988年建成的年建成的11.3m1

23、1.3m的延安东路过江隧道等都是应用盾构技术在的延安东路过江隧道等都是应用盾构技术在软土地层施工成功软土地层施工成功 延安东路直径延安东路直径11.3m11.3m网格型水力出土盾构掘进机网格型水力出土盾构掘进机第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用8 8、20032003年年6 6月，当时中国最大的盾构法隧月，当时中国最大的盾构法隧道翔殷路开工，采用直径为道翔殷路开工，采用直径为11.58m11.58m的超大的超大型泥水平衡盾构掘进型泥水平衡盾构掘进 翔殷路盾构翔殷路盾构9 9、上海上中路隧道工程盾构直径达、上海上中路隧道工程盾构直径达

24、14.87m14.87m 第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用1010、中国国家、中国国家863863计划支持，上海计划支持，上海隧道股份机械公司、中铁隧道装备隧道股份机械公司、中铁隧道装备制造有限公司以及中国铁建重工集制造有限公司以及中国铁建重工集团隧道装备公司研制出了有自主知团隧道装备公司研制出了有自主知识产权的盾构机识产权的盾构机第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用1111、中国用开敞式硬岩掘进机修建铁路隧道、中国用开敞式硬岩掘进机修建铁路隧道TB880ETB880E修

25、建的秦岭修建的秦岭18.4km18.4km铁路隧道铁路隧道第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用秦岭秦岭18.4km18.4km铁路隧道铁路隧道第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用安康至南京磨沟岭铁路隧道安康至南京磨沟岭铁路隧道( (开敞式硬岩掘进机开敞式硬岩掘进机) )第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用1212、中国的江（海）底隧道、中国的江（海）底隧道南水北调工程中线建造了穿越黄河河底的引水隧道南水北调工程中线建

26、造了穿越黄河河底的引水隧道( (8.8m)8.8m) 重庆主城越江排水隧道重庆主城越江排水隧道( (6.7m6.7m泥水式盾构泥水式盾构) ) 城陵矶西气东输越江隧道城陵矶西气东输越江隧道( (3.185m3.185m泥水盾构泥水盾构) ) 三江口西气东输越江隧道三江口西气东输越江隧道( (4.3m4.3m泥水盾构泥水盾构) ) 武汉长江公路隧道（长江第一隧道）武汉长江公路隧道（长江第一隧道） ( (11.38m11.38m泥水盾构泥水盾构) ) 上海崇明越江隧道上海崇明越江隧道( (15.43m15.43m泥水盾构泥水盾构) ) 南京长江越江隧道南京长江越江隧道( (14.96m14.96m

27、泥水盾构泥水盾构) ) 上海上中路越江隧道上海上中路越江隧道( (14.87m14.87m泥水盾构泥水盾构) ) 第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用武汉长江公路隧道（长江第一隧道）武汉长江公路隧道（长江第一隧道）第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用上中路隧道上中路隧道上海崇明越江隧道上海崇明越江隧道第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用第三部分：中国隧道掘进机（盾构）技术的发展与应用南京长江越江隧道南京长江越江隧道目 录目 录第一部分：全断面隧道掘进机发展历史第一

28、部分：全断面隧道掘进机发展历史第二部分：全断面隧道掘进机的分类第二部分：全断面隧道掘进机的分类第四部分：中国第四部分：中国TBM/盾构技术展望盾构技术展望第三部分：中国隧道掘进机第三部分：中国隧道掘进机( (盾构盾构) )技术的发展与应用技术的发展与应用第四部分：中国第四部分：中国TBM/盾构技术展望盾构技术展望1 1、世界盾构技术正朝着大断面化、工程的大深度化、世界盾构技术正朝着大断面化、工程的大深度化、长距离化、高速化发展，施工技术也越来越成熟，越来长距离化、高速化发展，施工技术也越来越成熟，越来越多样化。越多样化。2 2、在中国大量的城市隧道工程在大量工程实践中积累、在中国大量的城市隧道工程在大量工程实践中积累了丰富的经验。在了丰富的经验。在