TBM概述

TBM概述中铁一局王珣TBM的定义掘进机的技术名称在我国过去很不统一,各行业均冠以习惯称呼,铁道和交通部门称之为隧道掘进机,煤炭部门称之为巷道掘进机,水电部门又称为隧洞掘进机。83年国家标准(GB4052-83)统一称为全断面岩石掘进机(FullFaceRockTunnelingBoringMachine-TBM)简称掘进机或TBM.TBM定义是:一种靠旋转并推进刀盘,通过盘形滚刀破碎岩石而使隧洞全断面一次成形的机器。掘进技术的发展第一代钢钎大锤第二代手持风钻第三代凿岩台车第四代TBMTBM的起源TBM是在1846年由意大利人Maus发明的。1851年，美国人查理士·威尔逊开发了一台TBM，在花岗岩中试用，未获成功。1881年波蒙特开发了压缩空气式TBM，并成功应用于英吉利海峡隧道直径为2.1米的勘探导坑。TBM与盾构的比较掘进系统是类似的，都是采用刀盘机械破碎岩石或土体。走行系统类似，都是在位于基础上的轨道上走行，不同的是盾构轨道安装在管片上，而TBM一般安装在预制仰拱块上。反力提供机理不同，TBM依靠撑靴撑在隧道侧面上提供反力，盾构机依靠反力架及管片提供反力。衬砌施工方式不同，盾构采用预制管片加壁后注浆，TBM采用管棚、超前导管、锚杆、喷砼为初支，常规方法施作二衬。TBM主要制造商美国罗宾斯德国海瑞克公司德国威尔特公司加拿大拉法特日本的三菱公司RobbinsTBM的分类ＴＢＭ主要分为以下３种类型，并分别适应于不同的地质。开敞式ＴＢＭ。常用于硬岩在开敞式ＴＢＭ上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化。当采取有效支护手段后也可应用于软岩隧道。双护盾ＴＢＭ。适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。单护盾ＴＢＭ。常用于劣质地层。TBM施工的优点快速—约为钻爆法的4~6倍；优质---洞壁光滑，超挖量少；高效---节约衬砌，节约人工劳动，缩短工期；安全---无爆破作业，安全性加大，作业环境安全；环保---非爆破开挖，尘土、气体、噪音污染少，减少辅助洞室，减少地表破坏；自动化、信息化程度高。TBM施工的缺点地质适应性较差;不适宜中短距离隧道的施工;断面适应性较差;运输困难，对施工场地有特殊要求;设备购置及使用成本大。TBM的基本构造敞开式TBM是山岭隧道施工的成套设备，从结构上一般分为主机、连接桥、后配套及附属设备，各部分分别由相应的液压系统、电气系统、PLC（ProgrammablelogicController可编程控制器）等控制完成相应的动作。主机由刀盘、刀盘护盾、内外机架、后支承、通风管道、推进油缸、钢拱架安装器、锚杆或超前钻机、激光对准装置,1#皮带桥、驱动电机、离合器、变速箱、传动轴等部件组成，完成掘进机的掘进、换步、锚杆支护、钢拱架支护及出碴等作业，是该成套设备的核心。连接桥由主桥、除尘系统、注浆系统、驾驶室、通风管路、2#皮带桥、仰拱吊机、材料吊机、材料升降平台、钢拱架运输小车等组成，连接主机与后配套，完成除尘、出碴及仰拱铺设、材料运输等作业。后配套后配套由后配套桥、液压主泵站、电器控制柜、应急发电机、空压机、喷锚支护设备、3#皮带桥、机车停放平板、料车拖拉系统、供水系统、排水系统、通风系统、医疗室／洗手间、休息室、维修工作间等组成，完成向主机供电供气以及喷锚支护、停放矿车、材料运输、出碴等作业。附属设备有10kV电缆、￠2200软风管、￠150进水管和水阀、出碴运输设备、通风设备、翻车机，主要完成出碴、材料运输、通风及翻车作业。铁路隧道使用情况秦岭Ｉ线隧道。全长18.456ｋｍ，采用TBM法和钻爆法施工，由铁道部1996年引进２台威尔特(WIRTH)8.8m开敞式TBM，秦岭北口TBM掘进长度为5.244ｋｍ，秦岭南口TBM掘进长度5.621km，TBM施工中，1998年平均月进尺为252.36ｍ，1999年平均月进尺为290.64ｍ，最高月进尺为528.48ｍ。铁路隧道使用情况桃花铺１号隧道西安南京铁路桃花１号隧道全7.234km,TBM掘进长度为6.2km，由中铁十八局采用8.8m开敞式TBM施工（该TBM曾施工秦岭Ｉ线隧道出口段）最高月进尺为551.82m。铁路隧道使用情况磨沟岭隧道磨沟岭隧道全长6114m，软岩占隧道总长的70.5％,于2002年11月完工。该隧道由中铁隧道集团采用8.8m开敞式TBM施工（该TBM曾施工秦岭Ｉ线隧道进段）TBM掘进长度为4.653ｋｍ，最高月进尺为573.9mTBM施工图片大件运输现场组装TBM施工图片步进洞内步进TBM施工图片步进至出发洞撑靴TBM施工图片激光定向系统TBM控制室TBM施工图片锚杆钻机作业喷射混凝土施工TBM施工图片刀盘与掌子面TBM在铁路山岭隧道上的应用前景铁道部计划安排，对今后铁路长大隧道将优先考虑采用岩石掘进机（TBM）法施工，近日，据铁道部消息，“十一五”期间，铁道部将引进100台TBM，其中07年将引进20台TBM，其中12台拟用于向莆铁路，且全部为敞开式TBM。这20台TBM将可能由德国海瑞克公司提供。另外,西格二线新关角隧道、兰州—重庆铁路部分长大隧道、大理—瑞丽铁路部分长大隧道，均有可能采用TBM施工。研究与开发内容2.1铁路山岭隧道TBM的选型2.2山岭隧道TBM施工组织2.3山岭隧道TBM施工工艺、工法（掘进、出渣、通风、支护、衬砌、给排水、电力供应等）；2.4TBM的保养维护及消耗件国产化改造2.5使用TBM的技术经济比较项目技术攻关的必要性隧道TBM施工技术的引进，是我局目前面临的一个需要及时解决的问题，在此之前，我局尚未施工过类似工程。而同为中铁工程系统的中铁隧道集团和中铁建的十八局已经在TBM施工方面有所建树。成为第一批具有铁路TBM施工业绩的施工单位。我局必须抓住这个难得的机会，争取成为第二批进入铁路TBM施工领域的“国家队”项目的市场需求分析截至2005年底，我国已成功修建了7500多座、总延长4300多公里的铁路隧道。隧道数量和总长度均居世界前列在后续的铁路建设中，将修建大量长度超过20公里以上的隧道，均有可能采用TBM施工。创新点3.1长大隧道（≧15km）TBM独头掘进3.2长大隧道（≧15km）TBM独头通风技术3.3TBM的保养、维护、使用技术施工难点：整个TBM系统的连续运转推广应用前景分析目前，铁路隧道的穿越能力不断加强，在设计上，长大隧道用来代替原来的隧道群设计，隧道设计越来越长。我国是一个多山国家。TBM在长大隧道施工方面有独特的优势。具有快速、优质、高效、安全、环保、集成化程度高的优点，是长大隧道施工的发展趋势。具有广阔的推广应用前景。现有的工作基础我局于2004年3月份参与了辽宁大伙房输水工程TBM1施工段的投标，进行了调研及技术交流工作，编制了投标标书。虽然未中标，但做了大量的准备工作，储备了TBM投标、施工方面的人才。我局参与了广州地铁、北京地铁、南京地铁等地下工程的盾构施工。由于其与TBM施工在掘进技术上具有相似性，盾构施工技术可以作为TBM的借鉴与参考。热切希望我局在TBM施工领域大展宏图！谢谢大家！