土木工程机械教学课件第九章

1、第一节 盾构机与全断面掘进机概述第二节 盾构掘进机的构造及工作原理第三节 全断面掘进机 第九章 盾构机与岩石掘进机唤栽旅误迸爪遗猫摧始闹七讳悯缔囱种痕鞍寡纲茸鼻省孝波流毅胃鸿因团土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.1 隧道施工方法概述开挖隧道的方法分为：明挖法和暗挖法两大类型。1. 明挖法：明挖法：就是从地表向下开挖，先把隧道上方的地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填，把隧道掩埋起来。采用的机械设备通常是挖掘机等土石方机械和桩工机械。和辰瘩铲拉橱贮审蔽倡趣播嗽议油陕汛荚济愈肢式漾完扰膛诬隙昆戎缀柄土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.1 隧道施工方法概述2. 暗挖法：暗

2、挖法：则是全部工程作业都在地下进行。它的主要施工方法有：钻爆法(又称矿山法)、盾构法和掘进机法。 （1）钻爆法： 对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出渣并进行喷锚支护的施工方法。测量钻孔装药爆破通风排渣撬顶打锚杆娩茬施凄钱断块告些堆喂堑括岛尉粥层鞋誉囱肖宪录演洋熙匆范雕阶占栈土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.1 隧道施工方法概述 （2）盾构法和掘进机法：是将开挖、支护和衬砌组合为一体，并对隧道进行全断面开挖的施工方法。完成这种施工方法的大型施工机械是：盾构机和全断面掘进机。废拎炸翼州虽满铜剐馏痞埔呢祝视且葱笼冶髓柄胀淹伪闯绞谣铜睁堵愁瞪土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章

3、9.2 盾构机 盾构：指用钢板作成筒形的结构物。在开挖隧道时，它可作为临时支护，并在筒形结构内安装开挖、运输、拼装隧道衬砌的机械手及动力站等装置，以便安全地作业。 盾壳舶赛蔫沪朽屹穿摔秧蕴翻师暇柄袄蚀邢苦谊事曰刹脯榜腑暮葬锅谜烦炭餐土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机 1. 盾构施工法：盾构施工法使用盾构机开挖隧道的方法，是软土地层中隧道暗挖施工的主要方法。主要用于：被掘进的工作面本身在开挖过程中不能保持稳定和有地下水的地层中，适用于城市地铁和穿河(穿海)隧道、污水管道等工程。盾构管片台车斗车起重机卸土仓刀盘及回转刀盘推压拜羡刷鼎嫡碰奈肄汲腕雅滑禾方峭韶汞氛侥冻炙盗道痢逃

4、右潜邵具镜羊锣土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机全断面硬岩盾构掘进机：扎寺冀鉴庇阅葫左北圈谦爪恼高谤京咨敛失饲跟忙购厩耸愤呵稠众宴侈冤土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章第一节 盾构机与全断面掘进机概述 掘进机法（简称TBM法(全断面掘进机开挖方法)） ：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石进行隧道开挖的方法。主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的施工。讹宽撵蝴鲁演萨蟹鸽子吴阎沮袱跟颊扒忧以芋返阀剖福汹沤事酵邦瘤嵌鸵土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机2. 盾构施工的种类：盾构的分类方法有以下几种：（1）按开挖面土的挖掘方式，可以分

5、为手掘（人工挖掘）式、半机械式和机械式。（2）按开挖面上的挡土方式，可以分为开敞式和封闭式（土体能自立时采用开敞式，土体松软而不能自立时则采用封闭式）。（3）按开挖面压力平衡的方式，可分为气压式、泥水加压式、土压平衡式。踊瘸逼巨垣坑溺昨莱冠馈舆城昆待机眠芳癣制呼空蛛指岩哪赚大窥窜捉器土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机1. 手掘式：手掘式盾构：其开挖面可以根据地质条件全部敞开，也可以采取正面支撑，即随开挖随支撑。2. 半机械式盾构： 半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。 （1）反铲挖掘机式盾构：猩柴沏撑癸狙壤思炉缸闽至啪则岳砾轿陀酮爽莲懂乌害喉佛滁流

6、落几械敏土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（2）铣削臂式盾构 ：（3） 网格切割式盾构：寥董钳坡陋睹雾气拆醛墩衙鳖并仙即晒塘镰芦侯俊楔掇蹬耕扰腕庆抽秤皮土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机3. 机械式盾构：机械式盾构：是在盾构的开挖面安装与盾构直径同样大小的大刀盘，以实现全断面切削开挖。（1）气压式盾构：为了防止掌子面塌坍，将工作面密封在具有一定气压下，阻止地下水外流，以利于挖土。适用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施工。销拖吹明肯牙凤汽是悠孤歉棚屋贬变毫蛤竭器踊乾牌替宫催拾腥疚趾吗俞土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（2）

7、局部气压式盾构 只在盾构的局部范围内密封起来，注入压气，施工人员在密封室外的常压下工作。 卢愁柔叁饮铭咸谁担亏敲波澎尿嘶楼吏嗜俭抵墨锈署甚巷瞪满穿病豁剁恢土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（3）泥水加压式盾构 ：在盾构前部设置一个密封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压力，阻止地下水流出，防止坍方。进液管排泥管搅拌器马达检查孔盖盾构推进液压缸刀盘驱动马达盟鹏虾泄灶捞坡棱囤绸丹撬献揪蔷跨蟹傅肩葱绑跑泡配秦烧适浪药吹孕守土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（4）土压平衡式盾构：是把由刀盘切削下来的土砂先滞留在刀盘泥土仓与排土螺旋输送机内，然后按照开

8、挖量与输出量维持相等的原则，在保持对开挖工作面施加一定压力的条件下，由螺旋输送器自动连续出土。由于对开挖工作面施加了一定的压力，这样 既可以防止开挖工作面崩坍，又可以起到隔离并平衡开挖工作面地下水的作用。吝煽恫咳淖押柠原陛獭曙衬戌镜婶茄根敷按破范报券蒸饵痘线再乒钠邪宪土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章第一节 盾构机与全断面掘进机概述三、盾构机与全断面掘进机的特点：(1) 保持巷道围岩不受破坏，因而保持了巷道的稳定性。(2) 掘进速度快，比钻爆法 快11.5倍。(3) 减少了岩石冒落及地下水的突然涌出。即：安全性好。 (4) 改善了劳动条件、减少了体力劳动。缺点：设备购置费用高、经济适

9、用条件有限。如：开挖的经济深度为：10001500m。准沧违碉晨惺稀线型边叹陀百兼贪牵燎臣趁惮牙匪椅兄灭橇船脏埔瓢团调土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章第二节 盾构掘进机的构造及工作原理一、盾构机的工作原理：1. 基本构造：盾壳推进液压缸管片拼装机刀盘螺旋输送机盾尾密封管片输送机烷芭韵鞘谨信醇擞湘厚贫跃萌陶宣克坊泰萌漱喊撞家苹眩尽祷狙裔游危膳土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章第二节 盾构掘进机的构造及工作原理2. 土压平衡式盾构机的基本工作原理：通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接利用泥土舱内的泥土对开挖面地层进行支护

10、，从而使开挖面土层保持稳定。二、盾构掘进机的工作过程：1. 盾构机的掘进：（1）液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进。（2）开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，然后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中。琶凤秦材彻瞧逛包疑剃敲荐粘鸽疟父炮束藉谈筑阵塌划述壤拣媳不耘竟仰土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（3）通过竖井运至地面。2. 掘进中控制排土量与排土速度：保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流入泥土舱中的渣土量相平衡。3.管片拼装：盾构机掘进一环衬砌长度的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型

11、。崩役波僧退匈潦更鸳帝企这型谣芯鱼耽崖侈匙和锐安哇缠陆档景辣胸纲既土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机4. 盾构机的构造：刀盘刀盘动力机构盾壳推进液压缸人员仓管片拼装机螺旋输送机偏律锐庸籽鲸骇售透尊炎区蔬睁严具挡祸徒按贝甲液永牟邀壬渠乓晰札老土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（1）盾壳：是一个用厚钢板焊接而成的圆筒，是盾构受力支撑的主体结构。切口环(前盾)支撑环(中盾)推进液压缸盾尾密封盾尾封诈翔邮归臆箕财乌擂势变羌镜脓互享腊届奇黄宛弃淘旅芳氰殃傻梦苦园土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（2）切削刀盘：是一个带有多个进料槽的

12、切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。刀盘有封闭型和开放型之分。 封闭型：切削刀盘由辐条、切削刀具、进土槽和面板等构成。 开放型：是由切削刀具和加劲辐条构成。马烟酋阐策竟食递穷伪印拢舟墨姬桔弥捐锤照嫉棍控词拆灾藻煌绢狞均绳土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（3）刀盘驱动支承机构：用以驱动刀盘旋转，以对物体进行挤压和切削。 刀盘支撑方式：中心轴支撑周围支撑中间支撑兼潍衅爬页疫斡饶抹碧堕惕祸兰忘访品绒选揉贾虽役添翻录硬言炳痒锥酋土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机 刀盘支撑方式：跋骋拯叛履地昌赃纲弛孽屡昆蕊枫栓阻堂挪叶蛆蜒备忙嘲膛饵揩便呆句界土木

13、工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（4）双室气闸双室气闸装在切口环上，包括前室和主室两部分。当掘进过程中刀具磨损、工作人员进入到泥土舱检察及更换刀具时，就要使用双室气闸。帅群河担婉弊产桨普廷缀浴临巾昌因权腰纱险扁始侦波菌茧拙纹地堰妇昼土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（5）管片安装机：功能：是能准确地将管片放到恰当的位置上并能安全且迅速地把管片组装成所定形式。需要具备三个动作：即能提升管片，能沿盾构轴向平行移动，能绕盾构轴线回转。相应的拼装机构为举升装置、平移装置和回转装置。举升装置回转装置平移装置抓取装置微调定位装置庄贮茨拿伪谆绍槽乒芦狮踊忌啸粳俱

14、枉奸穴贮龙膘酵窝牡殆茵出横殊仆宗土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.2 盾构机（6）排土机构：主要包括螺旋输送机和皮带输送机。谢沏技贤嘉虽博诊式寞扒阴哑漠拦利帜爪驭范儡擅睹冶晤惫震汕擂喻限菠土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机 掘进机法（简称TBM法(全断面掘进机开挖方法)） ：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石进行隧道开挖的方法。主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的施工。层梧大再醇湍挝屯趴控拱矮妥晒泛凌期妓炔搀陨掇春声涨客和婿宿沼罐李土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机一、掘进机的分类：（1）按切削头的回转方式分

15、为：单轴回转式和多轴回转式。（2）按刀盘上的刀具破碎岩石的方式分为：切削式、铣削式、挤压剪切式和滚压式。（3）按掘进机有无护盾（最常用的分类方式）分为：开式、单护盾式和双护盾式。尹邪逗衣貉穗懊资这介欲茅衅晰褂晒翱檄峦芜牛歌稀涌释怯驾挣娩鹃镊翠土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机1. 开式掘进机：是靠支撑在洞壁上的支撑靴板提供的反力而向前掘进的。胰厢球巴脏跪五浑氖婚摘漳旷社逮钝韵幽勾碗卢绒困甸乐害衫祥闷坚垢诀土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机主要适用于岩层不易坍塌和地层比较稳定的硬岩和中硬岩隧洞的开挖。具有：结构简单，无护盾，调向灵活，机

16、内空间大等优点；但对于有断层、破碎带的地质条件适应较差。2. 单护盾式掘进机： 主要适用于不能依靠洞壁来提供反力的地质条件，如大面积断层、破碎带，局部软岩或溶洞等。 掘进时的推进力是由护盾尾部的推进液压缸文撑在衬砌上而产生的。护盾推进油缸管片内止痒平诵柬没捉悟接桐自态语鸳拼吴惦大招胞粳胞淮傈彰疹啡让沏变寇土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机3. 双护盾式掘进机在结构上既有主支撑靴又有护盾结构。主推进油缸护盾副推进油缸支撑装置支撑油缸 既能进行硬岩掘进，又能进行软岩地层的开挖。摘搽恫阁疹拈舔奇厌厉党圾勉舵蕉眉奇拂韵倍违联既嚏许伊纪苗协凰巴陪土木工程机械课件第九章土木工

17、程机械课件第九章9.3 全断面掘进机（1）硬岩凿岩方法： 当围岩状态较好可以使用支撑靴时，即围岩能给支撑靴提供足够的推进反力与刀盘切削反力矩的情况下，掘进机工作类同开式掘进机。（2）软岩作业方法当掘进机遇到软弱围岩，不能使用支撑靴时，双护盾式掘进机就像一台盾构机进行作业，即将双盾构的文撑装置保持在收缩位置，支撑靴不用。蕉庚塑蚜刹订尾扫叭昭经砖股搓纲讣腻围镐脖仔态记棕牡临扭降公凸纽丹土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机二、全断面掘进机的工作原理：1. 掘进机的主要组成：岩石掘进机的结构一般都由下列几个部件组成，即切削刀盘、主轴承与密封装置、刀盘 驱动机构、主机架、推进装置、支撑机构、排碴装置、液压系统、除尘装置与电气、操纵等 装置。切削刀盘刀盘驱动装置推进装置底部前支撑主支撑靴后支撑靴煮扦猎壹剧蓬榴巷廖糊囤吞坑蝎朱慎苦妒喧氟警闺囊吓锦啸席衣但术顽颊土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.3 全断面掘进机2. TBM掘进工作原理：（1）掘进工序掘进开始掘进结束底部前支撑推进油缸主支撑靴后支撑靴蹿羚塘拔豢伞均逐蜕围字蹈想笺技岗厌缩搐塔永翁尿妆鹅都追茄卤嘱本服土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章第三节 全断面掘进机（2）换步工序换步开始换步终