中南大学隧道工程课件隧道工程其他施工方法

《隧道工程》

中南大学

第10章隧道掘进机开挖技术第10章隧道掘进机开挖技术10.4与掘进·机施工配套的支护方式10.3掘进机施工10.1概述10.2掘进机的类型与构造第10章隧道掘进机开挖技术10.1.1有关概念和TBM发展历史10.1概述1.隧道常用施工方法

钻爆法明挖法

机械法——掘进机法沉埋法第10章隧道掘进机开挖技术2.隧道掘进机械◆隧道掘进机械，一般分为两种：（1）臂式掘进机(Boom-typeRoadheader)；（2）全断面隧道掘进机，简称TBM。◆隧道掘进机(TunnelBoringMachine)，简称TBM，是利用回转刀具切削破岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械。3.定义第10章隧道掘进机开挖技术◆臂式掘进机又称为部分断面掘进机，是一种集切削岩石、自动行走、装载石碴等多种功能为一体的高效联合作业机械。3.定义第10章隧道掘进机开挖技术

(1)在岩石中开挖隧道的TBM

通常适用于稳定性良好、中～厚埋深、中～高强度的岩层中掘进长大隧道。

(2)在松软地层中掘进隧道的TBM

一般适用于在具有有限压力的地下水位以下基本均质的软弱地层中开挖有限长度的隧道。10.1.2全断面隧道掘进机分类第10章隧道掘进机开挖技术1.全断面隧道掘进机分类—I（Grandori，1996年）

目前在国内通常有两种提法：

(1)岩石掘进机(TBM)

；

(2)

盾构机。岩石掘进机(TBM)就是适合硬岩开挖的隧道掘进机，盾构机指的是适于在软岩、土中的隧道掘进机。第10章隧道掘进机开挖技术2.全断面隧道掘进机的分类—II

鉴于学术及现实中称法混乱，造成许多麻烦，有些学者提出采用“硬岩TBM”和“软岩TBM（也即盾构机）”两种来规范。3.全断面隧道掘进机的分类—III

(1)安全——人员在局部或整体的护盾下工作(2)快速——常规钻爆法掘进速度的3～10倍(3)优质——洞壁光滑美观(4)自动化和机械化程度高（节省劳动力——经济）(5)围岩扰动小(6)对环境影响小10.1.3隧道掘进机施工特点第10章隧道掘进机开挖技术1.优点(1即)能耗遭大(2信)断面殊单一(3颤)对岩迫层变胖化的摇适应颈性差(4批)一次须性购古买TB剃M投资宅高(5霉)主机私重量西大，皮运输撕不方峡便，柄安装敌工作油量大(6窜)短隧琴道不屯能发壶挥其屡优越路性(不经镰济)第10章糟隧道漏掘进泪机开朴挖技宽术2.缺弯点10挨.1丽.3隧道妻掘进份机施律工特繁点第10章改隧道挂掘进胳机开王挖技借术◆18烟46年——粉TB太M由意键大利壁人Ma暑us发明俭。◆18鹿51年——美国唤人威尔辈逊开发带了一纲台TB破M，在论花岗犹岩中缝试用格未获成功检。◆18润81年——波蒙办特开发摇了压汽气式TB乒M，成赞功应挠用于英吉棵利海弯峡隧道直径驻为2.粪1m的勘粥探导肾坑。◆19滤52年——美国罗宾巩斯公栽司研制铲了现饿代意暗义上踏的第1台软岩TB绞M。◆19诊56年——美国罗宾则斯公命司又研趣制成兼功中硬吴岩TB否M。架从此孝，TB冻M进入扒快速步发展详时期台。1.发展翠历史——大事律记10旨.1序.4掘进衣机的培应用社与发负展第10章壤隧道粮掘进窝机开茄挖技井术2.应旋用——国外近年相来，锡国外铺采用绍掘进太机完创成的爪大型兔隧道吐有：(1先)英法杆海底滚铁路松隧道——单洞迫长约50市km，使惯用11台掘子进机市，工墙期三年丽多时折间；(2睁)瑞士坡费尔厕艾那替隧道——长19研km，其钓中约9.匹5k底m采用构掘进同机施恶工；(3圈)瑞士急穿越寸阿尔把卑斯尼山新谋圣哥炕达铁桶路隧层道——长达57羊km；(4原)美国棚芝加潜哥TA涂RP工程耀排水扮隧道——大约40多km，全诵部采防用掘进淋机施企工。(1帝)19单70年代唇末，居甘肃肝引大灭入秦浸和山雹西万叮家寨宾引水故工程——采用曲掘进珠机获玩得成伸功(意大慕利CM政C公司奏承包)。(2互)指19絮98汇.1～19壁99溜.8，西追康铁吨路秦蓝岭特眯长隧葵道——引入略德国Wi程rt蠢h公司TB纹88弃0E型掘汁进机妇，进杆行长18握.5非km，直挣径8.透8m的I线隧勿道施灯工，稼平均象掘进叮速度唤为31西3.刘7ｍ/月。第10章上隧道块掘进狠机开什挖技处术3.应雅用——国内第10章娱隧道颂掘进袜机开疑挖技碧术4.国外蔬掘进送机的钳发展稼技术燃水平◆开挖捞直径滩范围耍为；◆可在惭抗压脏强度36袋0M早Pa的岩袭体中屑掘进80拣-1箱00桌m2大断郊面隧侄道，缝平均诞掘进奖速度35量0-呀40省0m鸦/月；◆能开忘挖45明°的斜猛井；◆盘形际滚刀锋的最聪大直贺径达48测3m畏m，其垄承载拒能力社达31演2k约N；刀月具驱的潮寿命彩达30棒0～50屿0m；◆单台共掘进愿机的病最大贸总进宾尺已书超过40扶km。第10章南隧道预掘进辱机开舌挖技旅术5.世界巩上著此名的条岩石源掘进划机制痕造厂煌商美膀国没：罗宾墓斯(Ｒob旗bi榆ns效)公司(已归框属阿奸特拉旦斯公故司)佳瓦(J蜓ar邀va没)公司德士国块：维尔狗特(W述ir星th亩)公司扒海瑞急克(H矿er诸re粥nk刑ne伴ch刺t)公司瑞张典抹：阿特请拉斯.科普凤柯(A祖tl屯as舌.C尸op黑co钩)公司加拿短大：拉瓦江特(L狡ov正at毛)公司日塑本启：川崎(K芹aw眉as菜ak哨i)公司狸三菱(M防it歇su问bi松sh壶i)公司者日立(H伯it伤ac谅hi夕)公司第10章扛隧道便掘进笋机开天挖技袖术10蛋.2掘进占机的宇类型触与构梳造隧道掘进机(岩石)全断面掘进机开敞式悬臂式掘进机护盾式单臂式多臂式单撑靴式双撑靴式单护盾式双护盾式◎掘进类机的凡类型第10章崖隧道甚掘进微机开项挖技征术10龄.2姻.1全断丸面掘算进机◆适合坛于软岩勺隧道叫；◆顶推娃反力讲利用蓬尾部情安装休的衬砌它管片战。◆适合掌于硬岩刚隧道全；◆顶推玩反力扫与刀葱盘扭名矩力宗依靠围岩羞坚硬仪壁面提供谜；(1蹦)开敞启式掘编进机(2干)护盾棉式掘慰进机第10章惑隧道喷掘进瞧机开粒挖技抱术开敞构式隧爹道掘部进机第10章刺隧道叉掘进膜机开虫挖技称术中铁左隧道沃局研吊发的凤开敞狼式隧号道掘己进机型暑号恶：TB柳88发0E开服挖辉直治径：8.行8米掘苗进登速准度：3.5m狡/h西康艇铁路基秦岭拦隧道西安-南京质线磨揭沟岭相隧道最高握月进耽度：57庙4米（禾磨沟尽岭隧坐道）最高注日进疏度：41室.3米（造磨沟缺岭隧准道）第10章西隧道记掘进叙机开劣挖技途术开敞罢式隧假道掘调进机第10章烛隧道桃掘进闲机开研挖技踩术开敞茫式隧处道掘循进机第10章鹅隧道躺掘进押机开蛮挖技净术开敞脾式隧锹道掘钟进机第10章迁隧道甩掘进患机开拦挖技肠术开敞茫式隧漫道掘幻玉进机第10章丹隧道财掘进棚机开乎挖技拐术开敞绳式隧临道掘饲进机第10章搜隧道饭掘进潜机开涨挖技击术开敞碧式隧吐道掘反进机第10章润隧道项掘进效机开脱挖技找术开敞独式隧板道掘悟进机第10章涝隧道此掘进都机开嚷挖技恒术开敞验式掘吸进机拳模型第10章急隧道附掘进丘机开口挖技蝴术护盾吨式隧童道掘屋进机第10章船隧道步掘进迹机开你挖技割术10猛.2散.1隶.1开敞变式掘炊进机◆开敞耻式掘议进机森基本浙有两育种型段式：单撑怎靴式跑、双毕撑靴限式。第10章饺隧道为掘进垫机开似挖技兰术●刀座●吊耳●人工窄检查缴用脚虏踏点梦和把颤手●周边何铲斗搭，可魂更换衫铲齿鄙或铲偶碴板●带防错护罩凭喷水矮孔●人孔度通道●与刀吼盘回撇转轴吸承相苹连接逃的精后加工甲部件别及螺撞栓孔10判.2在.1杜.1开敞区式掘尚进机筹构造(1颗)刀朱盘第10章申隧道菠掘进誓机开纽奉挖技由术主要勾构造滔：刀盘店；控肆制系湿统，翻支撑抵和推掏进系石统；汇后部形配套河设备更。第10章瞧隧道额掘进贝机开姐挖技经术第10章汽隧道指掘进舞机开忌挖技洽术第10章烟隧道捞掘进顽机开平挖技夹术第10章杏隧道挂掘进友机开著挖技弟术第10章俭隧道峰掘进魂机开羞挖技暑术第10章雕隧道偷掘进希机开扯挖技之术第10章觉隧道懒掘进额机开片挖技毁术第10章夫隧道骄掘进局机开驱挖技冠术Th胞e谈bi忽gg速es斗t锯ha矩rd衬r爆oc铸k盾tu闯nn湿el饺b搁or克in承g祸ma酒ch点in施e津in警t巴he笋w腔or醋ld敌i狗s曲se写t料to枣s绳ta皇rt嘱w胶or颠k男on承t忆he便B剥ri企sb旱an古e趁No株rt迈h-盾So诞ut阻h步By粮pa雷ss劈燕T难un茎ne薪l克in膊De跟ce厅mb编er聋2摇00寒7.Th乌e降ma驻ch森in恐e屡is裹2喜50茄M梢lo盐ng瘦,普we迹ig失hs辈4唉00哀0T陈a言nd园i泛s巴al秋mo叮st头1智3M绩i私n竹di图am躲et六er奏.第10章膀隧道移掘进贩机开黄挖技华术●掘进可中，地刀具债受顺沫刀圈技径向贷和侧橡向复合僻压力及刀迈圈和闲岩石揪间摩擦站力。●在均裳一完萝整岩固石中谊，刀缠具主凯要受径向记压力，而畏所受侧向糖力并不追大。●实际汽岩石要是不均仓质和泉有裂洪纹的，避每把蚕滚刀木受力不均潜一。●刀具般破碎标岩石谜过程偿，机械洞能转扎换成恐热能，产厕生大量积热能，将腔降低除刀圈蚁寿命钱，因颤此须黎作降温你处理。第10章惯隧道政掘进孩机开叮挖技史术(2霜)刀具廊的力焰学特蚊性第10章亩隧道税掘进街机开枝挖技幻玉术(3纵)滚刀赏数量使的确裁定◆切削粗刀盘艇上滚的刀平喘面布芦置是缩慧根据滚刀蚂类型和合理透刀间姐距确定耳的。在一践定间遥距下否，刀晨盘直裂径与张滚刀辽数量泽间的江关系岔可以隙从右图中查急验。(4达)支撑绍和推使进系册统第10章迅隧道初掘进推机开知挖技墨术◆单撑何靴式◆双撑喊靴式(5乏)驱动柜系统第10章蝴隧道舍掘进伪机开皆挖技跟术◆刀盘畏驱动盼方式段有两扯大类惜：电动和液压。◆电动懒又分单速功电机、双速符电机和调频掌电机。◆液压版系统◆供电博系统◆运输垮系统◆通风虚系统◆降温交、防年尘、急供水井及安溉全系吨统◆隧道盖支护究设备沿系统◆其它姿辅助旧设施(6浇)后配海套设翼备第10章讨隧道馅掘进璃机开葵挖技犹术TB嫂M组装富图第10章似隧道蜻掘进痛机开膨挖技裁术TB绪M组装免图第10章含隧道矩掘进伯机开序挖技兰术TB毅M组装脊图第10章冈隧道候掘进掉机开缠挖技僵术TB裁M组装嘱图(1朵)单护条盾TB傍M——常用标于劣祥质地耐层。(2榴)双护教盾TB闻M——适用处于各述种地治质，探既适匪应软单岩，送也适盲应硬岩或沟软硬轧岩交缸互地凡层。◆对比馆：单护践盾TB今M推进秤时，剃要利很用管递片作呀为支德撑，专与双询护盾TB茫M相比苍，掘继进与场安装必管片隔两者洪不能扣同时索进行陷，速绳度较抄慢。10蛾.2慨.1狂.2护盾隶式掘奋进机第10章柜隧道塔掘进怖机开宅挖技姿术第10章喝隧道培掘进引机开衣挖技咱术第10章制隧道质掘进典机开镜挖技回术臂式肢掘进迫机又称两为部分栋断面产掘进绢机，是一途种集束切削瓣岩石运、自洲动行映走、甜装载颠石碴鸭等多躬种功滔能为死一体闲的高柱效联塘合作纳业机慕械。10齐.2趣.2臂式姨掘进疤机第10章暖隧道下掘进带机开米挖技贫术臂式通掘进即机具回有效率饰高、机动受性强、对围愁岩扰两动小、超挖泰量小、安全丑性高、适应贡性强，以搬及费用竞相对估较低等优冈点。◆可以厨适应任意跪形状的断屡面；◆对地牺质条锡件的渣要求厚较低，适合软岩科及中辱硬岩隧道合的掘症进；◆连续辰掘进，支睛护可处实现平行冷作业◆基本测投资辅费用他少，宅约为箱全断唐面掘隆进机千的15径%左右。◆中短纵隧道施工肤更为竹适用。壁式箩掘进粘机的活特点第10章肚隧道求掘进限机开候挖技前术臂式材掘进描机开夹挖与违支护皂平行散作业颈示意洽图第10章仇隧道骗掘进惜机开以挖技挪术臂式锁掘进提机开蛛挖作雪业示跨意图第10章交隧道蜜掘进宋机开料挖技裁术重型反隧道捞掘进占机第10章常隧道恋掘进帆机开箱挖技格术臂式凳掘进碎机切护削头第10章否隧道老掘进表机开传挖技摊术在掘卷进时凡切削古刀盘军上的模滚刀就沿岩如石开田挖面丽滚动说，切闲削刀孝盘均忌匀地狭对每畏个滚辞刀施番加压端力，屑形成鸭对岩看面的粗滚动恩挤压庆，切削元刀盘昏每转宽动一油圈，腹就会悟贯入拳岩面没一定京深度犯，在滚算刀刀首刃与触岩石妇接触霉处，卖岩石堂被挤葛压成基粉末套，从摸这个我区域旋开始煎，裂畅缝向洞相邻员的切刊割槽霞扩展膛，进遍而形得成片炊状石抽碴，液从而音实现垦破岩漆，如鸦右图貌。10劫.3掘进辞机施饰工10绩.3巾.1破岩诊机理1.机理第10章散隧道烘掘进稠机开叫挖技每术◆贯入割深度坚硬闸和裂俱隙很呼少岩扎石，况一般沾为转,中等栽坚硬糟和裂足隙较蕉多岩司石中贷，一胡般为5-瓜9m爸m/转。◆滚刀译间距滚刀间达距太香大，愿滚刀悟产生带压力枯达不般到与妄相邻覆滚刀窗的影裁响范汪围相遥接，建从而蓬使开移挖效鸟率降候低。羡反之裂，如医果刀葛间距烫太小崖，则乘会浪蛾费设颈备的绝功率祸。◆岩体场的裂汽隙掘进红机施刻工不学仅要妥注意就岩石候抗压华强度叔，还周应注由意岩期石磨围蚀性漂和岩着体裂确隙程克度，说当岩滥体节堵理裂旨隙面某间距臣越大太时，看切割足也就锅会越浪困难跟。2.影响致因素第10章啄隧道闲掘进属机开蚂挖技糕术10锡.3昼.2掘进轧作业第10章恰隧道低掘进笋机开善挖技预术开敞狼式掘迟进机赖作业乡丰循环掘进委机开饶挖隧宝道的落高效套率源更于隧折道施参工的遥工厂戴化，洁但要稍发挥零最佳健效益他，就将必须赴加强押管理青。10舞.3钢.3施工李管理1.保证荷有效筛作业心时间将整愚个有资效的塞作业猾时间蒸作为欠净掘腔进时阶间是董不可忙能的俱，因涂为：……。在巩一般净地质娱条件赢下，导掘进首机净哨掘进每时间时在50匀%左右是较体为理眼想的射。例如拔，某粪掘进心机工洗点作躁业时鉴间分给配为舱：重欢新支梯撑3.呀2%、刀怎具更章换13叮.8录%、检转修5.怒5%、后户配套每检修6.捐6%、支刃护1.煎7%、工苏地延演误3.闻8%、其演它11许.1仔%、掘昆进54怎.3猫%。第10章忆隧道迎掘进扇机开览挖技沸术2.提高育设备陵完好逐率3.合理调选用庆刀具散参数4.保证沸配件怨供应5.管理画人员啦对掘瓜进方聋向的壁地质夜情况蕉应有辉足够刑的了砌解6.提高春隧道银控制睬测量患和施烂工测笑量的页精度7.应建朋立专昂门的坚供电婆机构疗，确腐保供道电质兽量8.精心单设计晚，统奥筹安夸排，奏严格荡施工第10章目隧道分掘进洗机开疾挖技酸术一般迹仍是何由初期纳支护和二次好衬砌组成。初期膨支护：喷芳射混捞凝土二次予衬砌：喷易射混稠凝土膛模袍筑混错凝土陈管缩慧片衬得砌不管龄是哪则种类份型的蓬衬砌羞，为弱了安裤放轨副道运欠碴，英都必它须设跌置预昏制仰牺拱块转，它骗也是县最终韵衬砌蝇的一臭部分爽。10柄.4与掘拔进机壁施工烫配套留的支绳护型廊式衬砌写结构初的组休成第10章骨隧道丧掘进喷机开奏挖技绑术见图10标-1找3，使绕用护愉盾掘准进机僚时，慈一般豪采用疗圆形珠管片哄衬砌语，分滨为5～7块，隙在洞胞内拼狮装而祝成。10恶.4抗.1管片辱衬砌1.构成第10章接隧道场掘进队机开颜挖技哲术优点滤：适合匹软弱简围岩撒，特偿别是率当围夜岩允海许承肚载力串很低鸟，撑嘴靴不级能支衬撑岩森面时讨，可怠利用盗尾部懒推力殊千斤搜顶，碗顶推沿已安撕装的篮管片躁获得其推进裕反力优；当总撑靴耗可以衡支撑致岩面委时，法双护凳盾掘宗进机靠可以恭使掘遥进和懂换步友同时裹进行饱，提司高了散循环才速度赛；利保用管暑片安锤装机迎安装朴管片魔速度仁快、劝支护倍效果漏好，潮安全假性强泽。缺点贼：造价隙高。蛛为了猴防水查需要探，块体与块鸣之间名必须筒安装块止水贝带，抗并需袋在管供片外壳壁和再岩壁标间隙走中压闹入豆印石和责注浆偿。为倚了生读产预住制管吐片，躲需要理有管答片工弦厂，爷如工叨地施彼工场即地允秀许，遵最好滥是设栽在现迹场，暗以方章便运抖输，药如秦绑岭铁临路隧革道就晶是如谢此。10犹.4诊.1管片阶衬砌2.特点第10章汗隧道屑掘进回机开旗挖技拿术使用门开敞有式掘嚼进机控，可继以先累施作领初期锈支护梨，然施后浇撕灌二尊次模脆筑混电凝土希永久僚性衬曾砌，唯即复跃合式逝衬砌盾，见邮图10资-1栋4，其懂底部还为预醒制仰芝拱块第。如劳秦岭Ⅰ线铁归路隧吸道。10耽.4莲.2复合阅式衬辣砌1.构造第10章吩隧道期掘进谁机开睡挖技袍术一般棕而言好，掘架进机邻宜用姓于地捞质条阳件较肠好的拉隧道涂，但延任何聪一座桐总体梯地质午条件揉好的鸦隧道宣，都封有可糟能出煎现局禽部地啄质较部差地理段，迟这就莫需要倒掘进虫机对驻于这筹样的机地质瞒情况亲具有锣一定陵的处辽理能割力。桃为了明实现忌这一岁目的参，可纹以在掘进柏机上刮安装斜一些云辅助浓设备