TBM发展及应用PPT讲解

TBM和盾构机一.掘进技术的发展二.TBM与盾构机三.我国隧道及地下工程发展的现状四.系统供电特点及发展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。TBM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与盾构机TBM（TunnelBoringMachine）隧道掘进机，别名：全断面隧道掘进机。笼统的来说，盾构机与TBM都是一样的，都是隧道全断面掘进。但在造词之初，它们是不一样的，严格来说，它们之间存在以下不同点：1.适用的工程不一样，TBM适用于硬岩掘进的隧道掘进机，盾构机指的是适于在软岩、土中的隧道掘进机。2.两者的掘进，平衡，支护系统都不一样。3.TBM比盾构技术更先进，更复杂。4.工作的环境也不一样，TBM是硬岩掘进机，一般用在山岭隧道或大型引水工程，盾构是软土类掘进机，主要是城市地铁，及小型管道。但是以上说法有些言不符实，因为现在随着技术的不断进步，许多硬岩TBM也采用盾构技术，而TBM本来就是隧道掘进机的意思。这就是学术的发展造成了现实中称法的混乱。由此，学术界又提出了采用“硬岩TBM”和“软岩TBM”两种称呼来规范的办法。TBM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。我国隧道及地下工程发展的现状铁路隧道已建、在建和拟建铁路隧道数量1.截止到2005年12月已建隧道6874座，4158km49年以前664座156km,共7538座4314km.长度大于5km的53座。2.2006年在建的1758座，2164km。3.即将开工的高速铁路隧道146座，184km.4.规划建设客货共线铁路隧道2100Km，10Km以上隧道760KM.•武广222座172.152km•广深24座32.016km•郑西38座76.876km•石太32座74.904km•合武37座64.706km•甬温59座88.115km•温福59座149.423km•福厦37座40.406km•广珠4座4.172km5.客运专线隧道10km以上的长大铁路隧道：秦岭隧道18.4km大瑶山隧道14.295km乌鞘岭隧道20.05km太行山隧道27.8km吕梁山隧道20.8km（双洞）东秦岭铁路隧道12.26km公路隧道运营隧道1684座以上，总长628km以上。其中10km以上的长大隧道：秦岭终南山特长公路隧道18.02km(双座)锦屏隧道14.7km(双座)西山隧道13.68km（在建太原～古交高速）地下铁道目前仅有北京、天津、上海、广州四城市约80km正在运营。而在建工程则很多：除上述四城市外，还有南京、重庆、青岛、深圳、杭州、武汉等。北京：规划了20条线路共700km；上海：规划了17条线路共450km；天津：规划了4条线路共248km；广州：规划了7条线路共206.5km；深圳：规划了9条线路共254km；完成规划的城市：大连、长春、哈尔滨、鞍山、乌鲁木齐、合肥、成都、佛山、桂林、昆明、西安、济南、福州、宁波。地下工程城市地下空间的开发与利用：地下商场，地下车库，地下仓库等地下建筑物以及各大中型平战结合工程相继建设。地下共同管沟：如石家庄同其他城市一样供电线路基本要穿行于地下隧道中。隧道掘进机（TBM）工作过程是一个大量消耗电能、将电能转化成机械能，且不断做功的过程。掘进机的用电特点是：耗电量大，负荷波动大，电动机单机功率大。因此，使用TBM掘进机进行隧道施工，首先必须保证有足够大的电源容量；另外，由于掘进机是在阴暗潮湿的山洞中工作，潮湿、粉尘和振动等恶劣的工作环境供电系统提出了更高的要求。TBM供电系统总体结构如图1所示，由洞外供电系统和TBM本机供电系统两部分组成。TBM本机供电系统由洞外供电系统提供10kV/20kV中压电源，作为TBM本机变电柜主变压器的一次侧输入。经变电站输出多路多种电压类型的低压电源提供给各种类型的用电设备使用；另外，还必须设计后备应急发电子系统，以保证TBM中不允许长期停工的设备TBM供电系统总体结构如图1所示，由洞外供电系统和TBM本机供电系统两部分组成。TBM本机供电系统由洞外供电系统提供10kV/20kV中压电源，作为TBM本机变电柜主变压器的一次侧输入。经变电站输出多路多种电压类型的低压电源提供给各种类型的用电设备使用；另外，还必须设计后备应急发电子系统以保证TBM中不允许长期停工的设备在外部电力供应中断后能够继续工作。图（一）TBM本身负荷一般为三级负荷为了保障施工人员及设备的安全，建议地下照明可按二级负荷考虑；另外在一些特殊地区（水位较浅），隧道内设有排水泵的环境中，排水泵亦可按一级负荷考虑。对于这些一二级负荷，可采用EPS作为第二路电源，其中EPS技术又可分为集中式和分散式。当这些一二级负荷的容量较大时宜可用能自启动的自备柴油发电机作为第二路电源。随着我国经济建设的不断发展，公路与铁路建设规模日益增大，其中隧道采用TBM进行施工也越来越多。深入了解分析TBM供电系统的结构与组成，对于使用维护TBM并提高TBM使用率具有重要意义，同时，也对我国TBM的国产化研究具有重要的借鉴价值