盾构施工技术培训课件6507

选用开敞式掘进机

应考虑的问题

因为硬岩及中硬岩具有较好的围岩稳定性，因此通常在硬岩或中硬岩掘进时选用开敞式掘进机，它相对护盾式掘进机即可节省设备投资，也可以减少工程费用。掘进机性能要求

由于任何隧道的地质状况、围岩性质都存在不一致性，因此要求开敞式掘进机除具备进行硬岩掘进的性能外，还应具备在不借助其他手段和措施的条件下，具有通过软弱围岩、断层等不良地质的能力，独立地完成隧道的掘进。

这种能力表现在TBM应该设置支护设备，包括锚杆机混凝土喷射机钢拱架安装机超前钻机掘进机性能要求

关键技术性能应能够适应硬岩和软岩的切削特性。主要体现在刀间距推力扭矩撑靴支撑力、撑靴支撑接地比压掘进机性能要求日本川崎重工生产的∮5m的开敞式掘进机。

上图表示开敞式掘进机的换步步骤示意图，基本适应各种不同设计的开敞式机的换步过程。换步行程的长度，取决于开挖洞径和后配套运输型式。德国海瑞克公司第一台∮9.43m开敞式掘进机在瑞士工地JarvaMK27/∮8m：具有前、后2对水平撑靴、刀盘及护盾的长度不大（不含可拆卸的指形护盾）、下护盾为仰拱刮碴装置、石碴输送带布置在平台上部Robbins/∮8m：具有左、右一对水平撑靴、刀盘及护盾的长度较长、下护盾为垂直前支承、石碴输送带安放在主机架内Wirth/∮∮8.8m：前、、后后两两对对X型支支撑撑靴靴、、石石碴碴输输送送带带安安放放在在内内凯凯内内、、下下护护盾盾为为仰仰拱拱刮刮碴碴装装置置、、刀刀盘盘及及护护盾盾的的长长度度不不大大（（不不含含可可拆拆卸卸的的指指形形护护盾盾））Wirth/∮∮8.8m：X型支支撑撑靴靴，，16亇撑撑靴靴面面积积达达21.6m2掘进进机机具具有有大大撑撑靴靴面面积积有有利利于于在切切削削硬硬岩岩时时，，掘掘进进机机在在额额定定支支撑撑力力下下获获取取足足够够大大掘掘进进推推力力；；在软软弱弱围围岩岩或或破破碎碎带带掘掘进进时时，，具具有有较较小小的的接接地地比比压压，，避避免免对对围围岩岩构构成成破破坏坏，，且且可可提提供供相相对对较较大大的的掘掘进进推推力力。。前后后两两组组撑撑靴靴可可独独立立移移动动，，以以适适应应不不同同钢钢拱拱架架间间距距。。16亇撑撑靴靴都都可可独独立立操操作作，，便便于于支支撑撑灵灵活活定定位位，，避避让让可可能能出出现现的的特特殊殊围围岩岩。。双支支撑撑形形式式的的优优点点（1）TBM通过过软软弱弱围围岩岩时时，，支支撑撑靴靴能能够够适适应应围围岩岩的的状状况况。。（2）两两对对支支撑撑可可支支承承TBM全部部重重量量，，特特别别是是刀刀盘盘头头部部的的重重量量。。（3）采采用用两两对对撑撑靴靴时时，，仅仅在在换换步步时时进进行行方方向向调调整整，，掘掘进进中中只只是是观观测测和和纠纠偏偏。。准确确的的掘掘进进方方向向取取决决于于设设备备的的结结构构、、测测量量以以及及操操作作。。（1）为为方方便便边边刀刀磨磨耗耗后后的的更更换换，，应应设设液液压压扩扩孔孔刀刀，，。。（2）滚刀宜宜采用17英时。（3）滚刀的的安装、、检查应应采用背背装式。。（4）合理的的盘刀数数量和刀刀间距。。大刀刀盘盘盘刀数量量与刀盘盘（或开开挖）直直径的关关系刀盘直径径mmm/转kN/把．刀间距与与贯入度度（毫米米/转）关系系刀间距与与贯入度度（毫米米/转）关系系在一定的的地貭条条件下，，当刀间间距减小小，虽获获得单刀刀进尺所所需推力力下降，，但由于于刀具数数量增大大，也就就要求提提高TBM整体推力力、切削削岩块也也变小，，耗能增增加。故故应尽量量优化，，一般经经验在硬硬岩中刀刀间距约约为贯入入度的10-20倍、在软软岩中刀刀间距约约为65-100mm，不过复核核时应考考虑到该该台TBM寿命和在在不同围围岩的适适应性。。刀盘直径径与TBM扭矩的关关系转/分刀盘直径径与TBM转速的关关系直径、m刀盘最大大线速度度<2.5m/秒，护盾盾护盾型式式开敞式掘掘进机都都装有护护盾，包包括上护盾(一块)两侧护盾盾(左右各一一块)下护盾(一块)不同型号号的开敞敞式掘进进机护盾盾型式也也不尽相相同。护盾功能能提供钢拱拱架安装装安全防防护换步时支支承TBM的前部重重量掘进中处处于浮动动状态以以稳定刀刀盘切削削，并使主轴轴承、刀刀具等处处于良好好受力状状态在拱顶发发生较高高负荷时时，由上上护盾传传递给下护盾来来支撑，，防止刀刀盘被大大块岩石石卡住等等。护盾设计计选型注注意事项项（1）护盾长长度不应应过长：：进行软软弱围岩岩或破碎碎带掘进进时，便便于根据据新奥法法理论及及时进行行初期支支护。（2）下护盾盾在掘进进中应处处于浮动动状态，，并起到到刮碴作作用，只只是在换换步时起起支承设设备的前前部重量量的作用用。（3）如果掘掘进也靠靠下护盾盾支承刀刀盘重量量，必将将增加TBM掘进推力力，用于于克服TBM前部重量量引起的的磨擦阻阻力；并并且刀盘盘头部具具有下顷顷的倾向向。上护护盾盾可安装指指形护盾盾，以保保护人员员防止上上部危石石砸伤。。左、右锚锚杆台车车，钢拱拱架安装装器也安安装在这这里。上述设备备可在掘掘进的同同时并行行作业。。锚杆杆钻钻机机锚杆钻机机作业情情况钢拱架运运输钢拱架安安装钢拱架安安装后情情况刀盘后部部平台人人工喷喷射混混凝土作作业情况况位于后配配套上的的喷射混混凝土机机械手作作业情况况。超前前钻钻机机超前钻机机功能：超超前探测测工作面面前方的的围岩地地质性质、通过过灌浆，，使拱部部围岩形形成稳定结构，，保障TBM通过软弱弱围岩、、破碎带时时的掘进进安全。。安装：在在刀盘后后部平台台上能力：以以5º仰角进行行钻孔作作业超前探孔孔（（深30m）注浆孔及及管堋孔孔（（深20m）超前钻工工作情形形围岩出现现的松动动、坍塌塌和坠落落现象围岩出现现的松动动、坍塌塌和坠落落现象围岩出现现的松动动、坍塌塌和坠落落现象围岩应力力较大地地段时，，（未及及时喷、、锚支护）所所发生的的钢拱架架变形状状况围岩应力力较大地地段时，，（未及及时喷、、锚支护护，图中中混凝土土为变形形后补喷喷果）发发生的钢钢拱架变变形状况况从操作室室看TBM刀盘后平平台新奥法原原理以维护和和利用围围岩的自自稳能力力为基点点，将锚锚杆和喷喷射混凝凝土集合合在一起起为主要要支护手手段，及及时进行行支护，，以便控控制围岩岩的变形形与松驰驰，使围围岩成为为支护体体系的组组成部分分，形成成了以锚锚杆、喷喷射混凝凝土和隧隧道围岩岩三位一一体的承承载结构构，共同同支承山山体压力力。在开敞式式TBM的前端（（尽量靠靠近刀盘盘）配备备喷、锚锚设备，，及时进进行喷、、锚作业业，大大大优于钻钻爆法单单工序作作业，临临时支护护措施大大大迟后后的弱点点。只有有抓住时时间效应应的核心心，才能能充分发发挥出开开敞式TBM通过软弱弱地带的的能力。。开敞式TBM进行临时时支护的的工况开敞式TBM进行临时时支护的的工况开敞式TBM进行临时时支护的的工况开敞式TBM进行临时时支护的的工况当局部围围岩松软软不能承承受支撑撑靴压力力时，可可采取在在撑靴局局部加喷喷混凝土土、增打打锚杆等等措施解解决轨道运输输方式轨道运输输方式瑞士弗尔尔艾那隧隧道采