【正文】 ?② 裝置和后方設(shè)備的清掃。盾構(gòu)式 TBM，在盾構(gòu)的后部距掌子面約 10m左右。 ?⑥ 對(duì)掉塊、崩塌等事故的適應(yīng)性好。 ?② 支承靴無效時(shí)，可用盾構(gòu)千斤頂為反力。 ? 金屬管片多用于盾構(gòu)式 TBM中，通常因材料的價(jià)格高，而限于在大量涌水區(qū)段和膨脹性圍巖地段或支承靴無效的圍巖區(qū)段采用。 ? 仰拱管片的支護(hù)形式主要采用 在盾構(gòu)式 TBM法 。表 437表示根據(jù) 地質(zhì)狀況（坑壁觀察、 RSR、 RMR、 Q值等） 、坑壁擠出和崩塌狀況、 TBM的機(jī)械數(shù)據(jù) 等選擇支護(hù)時(shí)的基本要素。（參見教材 P294） ? 在 TBM法中，支護(hù)的構(gòu)筑位置與礦山法不同，是在掌子面后方一定距離處，作用在支護(hù)上的荷載是松弛荷載，故可采用 Terzhaghi的松弛荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ?⑤ 支承靴擠壓對(duì)洞壁的影響。 支護(hù)形式的基本要素 第二節(jié) TBM法隧道的支護(hù)設(shè)計(jì) 在 TBM法的支護(hù)設(shè)計(jì) ?① 為確保高速掘進(jìn)，應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行支護(hù)的施設(shè)，或支護(hù)能與掘進(jìn)平行施工。 ?② 拱頂下沉和凈空位移等隧道動(dòng)態(tài)量測(cè)，在開挖后立即進(jìn)行是困難的，因此，要采用量測(cè)以 ?外的手段來判斷圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)是否妥當(dāng)。自由斷面 TBM的出碴裝置，實(shí)質(zhì)上就是刮板式或蟹爪式裝碴機(jī)。 TBM的基本構(gòu)造 自由斷面 TBM由 破巖裝置 、 出碴裝置 、 移動(dòng)裝置 等基本部分組成，如圖 429所示。不僅用于軟巖，也開始用于硬巖。 ?② 發(fā)生粉塵 在抗壓強(qiáng)度大于 15MPa的巖層中開挖時(shí)，粉塵會(huì)成為一個(gè)問題。 ?⑧ 機(jī)械購置費(fèi)低 機(jī)械購置費(fèi)低，通用性、工作效率都高，機(jī)械損耗小，維修費(fèi)等也小。 ?⑥ 輕量、小型、機(jī)動(dòng)性好 即使是大斷面用的大型機(jī)，其重量也只有 50t 。 ?④ 圍巖松弛少 爆破法圍巖易于松弛。采用松弛爆破，使圍巖產(chǎn)生裂隙，再采用機(jī)械開挖。大直徑全斷面 TBM主機(jī)（部分）的總體性能參數(shù)列于表 422 。 ?③ 在起始洞內(nèi)組裝 TBM，并進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn) 。該段長(zhǎng)度不應(yīng)小于 TBM的長(zhǎng)度，襯砌好后洞室的內(nèi)徑應(yīng)略大于刀盤直徑。 TBM開挖水平洞室 應(yīng)用全斷面 TBM開挖水平洞室有兩個(gè)基本方案。 ?通風(fēng)及吸塵裝置 掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)要產(chǎn)生大量的 熱量 和 粉塵 。 ?④ 推進(jìn)油缸回油全部縮回，即套架也前滑約 90cm后，再使錨撐頂緊巖壁，同時(shí)收縮前支撐缸及后支撐缸，開始新的掘進(jìn) ?出碴機(jī)構(gòu) 破巖形成的片狀石碴，由 安裝在刀盤上的鏟碴斗鏟起，鏟斗旋轉(zhuǎn)到頂部卸入集料斗，再轉(zhuǎn)到膠帶輸送機(jī)上，經(jīng)膠帶輸送機(jī)裝車運(yùn)出洞外 。刀盤破巖推進(jìn)時(shí)，帶動(dòng)整個(gè)機(jī)體一起向前移動(dòng)，如圖 427a所示。破碎溝間的巖石，由后進(jìn)滾刀的側(cè)向分力剪切破碎?，F(xiàn)以硬巖 TBM為例簡(jiǎn)要說明如下。另外，從工作面通過后續(xù)臺(tái)車到碴場(chǎng)的區(qū)間一發(fā)生事故，一切都要停止，因此也必須設(shè)置監(jiān)視攝像機(jī)、顯示器等 監(jiān)視系統(tǒng)。 8. 其他設(shè)備 TBM的設(shè)備很多，這里僅介紹與 TBM施工法有關(guān)的照明、通信設(shè)備。大多在 TBM主體后面，主要因 TBM中央的膠帶輸送機(jī)、主梁容易妨礙噴嘴作業(yè)，回彈大，人工作業(yè)困難等原因。配管布置隨開挖的推進(jìn)而延長(zhǎng)，因此有在后續(xù)臺(tái)車處設(shè)置螺旋臺(tái)車而使之可伸縮和調(diào)整布置間隔的方法。 ?④ 排到洞外的水都匯集在設(shè)置于洞口臨時(shí)設(shè)置場(chǎng)的沉淀槽進(jìn)行處理。鉆孔機(jī)械應(yīng)可前后、上下、左右移動(dòng)，在狹窄的后續(xù)臺(tái)車內(nèi)提高其機(jī)動(dòng)性。 4. 洞內(nèi)超前鉆孔設(shè)備 在隧道掘進(jìn)中，遇到斷層、涌水是不可避免的，用 TBM掘進(jìn)時(shí)一般其故障更嚴(yán)重。作業(yè)人員的呼吸所排出的污染氣體是二氧化碳，所需通風(fēng)量每個(gè)人最少 3m3/min，以此風(fēng)量計(jì)算風(fēng)管直徑通常多為 400600mm（隧道直徑為 35m） 。 ?通風(fēng)設(shè)備 TBM施工法的通風(fēng)對(duì)象要考慮作業(yè)人員呼氣排出的氣體和由 TBM的動(dòng)力等產(chǎn)生的熱量、巖石的破碎和裝載及噴混凝土產(chǎn)生的粉塵、內(nèi)燃機(jī)排出的有害氣體等。因此，為了有效地抑制粉塵，有必要收集粉塵進(jìn)行處理，產(chǎn)生的粉塵盡量不讓它擴(kuò)散而使其集中在一起為最好。 ?③ 連續(xù)膠帶輸送機(jī)方式。其中，出碴方式的選擇對(duì) TBM的施工性是很重要的。 在配置設(shè)備時(shí)，要考慮前后各作業(yè)的關(guān)聯(lián)，以提高作業(yè)性 。 附屬裝置： ?① 刀盤上的超挖刀具，可得到更大的開挖直徑，洞壁由伸縮護(hù)盾盾殼支承直至管片安裝。 ?② 后護(hù)盾換位階段 后護(hù)盾盾殼換位只持續(xù)幾分鐘。雙護(hù)盾 TBM在每個(gè)掘進(jìn)行程中的中斷時(shí)間短，后接觸護(hù)盾周期性地前移。另外，要以最佳的方式設(shè)計(jì) 刀盤檢修出口 ，以便在掌子面前發(fā)生障礙時(shí)進(jìn)行檢查并處理，對(duì)掌子面前方的“洞穴”也能從這些出口用噴漿進(jìn)行穩(wěn)固。 護(hù)盾式 TBM的優(yōu)點(diǎn) 是支護(hù)工作可在護(hù)盾殼內(nèi)完成，與洞壁沒有任何接觸。 初期保護(hù)性支護(hù)措施包括 ：直接在刀盤罩后面架設(shè)支護(hù)拱架和掛網(wǎng)、洞頂錨桿或噴漿，進(jìn)行洞頂區(qū)域的巷道保護(hù) 。巖碴通過刀盤上的鏟斗裝置和刀盤后面的導(dǎo)向板運(yùn)到刀盤中心，在那里巖碴落進(jìn)漏斗，送到運(yùn)輸機(jī)上，運(yùn)輸機(jī)通常置于機(jī)器的中心軸位置。通常用于軟地層或流動(dòng)性地層。 第三節(jié) TBM法的應(yīng)用 應(yīng)用簡(jiǎn)介（見教材 P273） 應(yīng)用事例 TBM的應(yīng)用前景 第二章 TBM的結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)造 第一節(jié) 全斷面隧道 TBM的類型 全斷面隧道 TBM ?① 開式隧道 TBM 指切削時(shí)不用控制工作面的地壓， TBM按出碴系統(tǒng)運(yùn)碴能力掘進(jìn)。其次， TBM的后續(xù)設(shè)備長(zhǎng) 100200 m，為正規(guī)地進(jìn)行掘進(jìn)，也要先修筑一段長(zhǎng) 200m左右的隧道。 TBM法的地質(zhì)因素 ?① 隧道地壓 是否存在塑性地壓是決定 TBM適用性的重要因素。 ?④ 開挖斷面的大小、形狀變更難，在應(yīng)用上受到一定的制約。 ?⑥ 作業(yè)人員少。此外，超挖小，襯砌也省時(shí)省料。因此，需根據(jù)開挖巖體的性質(zhì)，選擇適宜的刀具。 削刀繼續(xù)回轉(zhuǎn)即在巖壁上留下環(huán)狀切削槽，該槽的寬度即為刀刃的寬度，約為刀具回轉(zhuǎn)一周破巖總進(jìn)尺的 1/41/3 ，兩切削槽之間的巖石，約為破巖進(jìn)尺的 2/33/4 ，則由削刀側(cè)向擠壓力 R作用而剪力破碎，如圖 415所示。 然后，由齒尖在楔入力繼續(xù)引起剪切破壞，楔入深度為 h。 工作時(shí)每只圓盤刀具上約作用有 50200 kN的壓力，使巖體表面在刀圈刀尖強(qiáng)集中力作用下破碎并被切入，并形成切入坑，如圖 412b所示。 ? 圖 c為前后下支撐伸出到洞底部、支撐板回縮； ? 圖 d為外機(jī)體前移，用后下支撐調(diào)整機(jī)器方位； ? 圖 e為支撐板撐住洞壁，前后下支撐回縮，為下一個(gè)工作循環(huán)做好準(zhǔn)備。 TBM的分類 TBM一般由 刀盤、機(jī)架、推進(jìn)缸、套架、支撐缸、膠帶機(jī)及動(dòng)力間 等部分組成。 ?： 擠壓式主要是通過水平推進(jìn)油缸，使刀盤上的滾刀強(qiáng)行壓入巖體，并在刀盤旋轉(zhuǎn)推進(jìn)過程中，用擠壓和剪切的聯(lián)合作用破碎巖體。 ?④ 由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，把盾構(gòu)技術(shù)引進(jìn)到 TBM中，使 TBM法的適用范圍擴(kuò)大，發(fā)揮 TBM的作用。 ?① 安全、省力、改善勞動(dòng)環(huán)境等社會(huì)的要求提高。 劉俊新 ( 西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 ) 第四篇 掘進(jìn)機(jī)法修建的地下工程 第一章 TBM法及其應(yīng)用 第一節(jié) 概述 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī) 掘進(jìn)機(jī) （ tunnel boring machine） ，簡(jiǎn)稱 TBM， 是一種修建巖質(zhì)隧道的工廠化的施工技術(shù) 。由于機(jī)械制造技術(shù)的快速發(fā)展，這種區(qū)分越來越不明顯，因此目前多把掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)一并稱為盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。 ?③ 施工對(duì)周圍影響小、安全性和施工可靠性高、洞內(nèi)的作業(yè)環(huán)境也比其他隧道施工方法好等。用此法修筑隧道的方法，稱為 TBM法。 開敞式 TBM適用于 圍巖穩(wěn)定性好 的場(chǎng)合， 護(hù)盾式 TBM適合于 圍巖較軟弱、需進(jìn)行混凝土（鋼）管片安裝 的場(chǎng)合。 TBM ? 圖 a為機(jī)器用支撐板撐住，前后下支撐回縮，推進(jìn)缸推壓刀盤鉆掘開始； ? 圖 b為掘進(jìn)一個(gè)行程，鉆掘終止 。 根據(jù)滾刀的形式不同，又分為 圓盤型 、 楔齒型 、 球齒型滾刀 幾類。 最初由楔齒的尖端，在滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生切向張力破壞巖石的表面，切入深度為 λ，如圖 413c所示。 工作時(shí)，削刀在 擠壓力 PV和 切割力 PH的作用下，首先在刀尖處形成切碎區(qū)，隨著刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成剪力破碎區(qū) ，如圖 414所示。破碎溝或切削槽的深度、寬度愈大，破巖效果便愈好。 ?② 對(duì)圍巖的擾動(dòng)損傷小，用爆破法使圍巖的損傷范圍約為23m，而 TBM法只有 1m左右，幾乎不產(chǎn)生松弛、掉塊、崩塌的危險(xiǎn)，可減輕支護(hù)的工作量。 ?⑤ 施工安全，近期的 TBM可在防護(hù)棚內(nèi)進(jìn)行刀具的更換，密閉式操縱室、高性能集塵機(jī)等的采用，使安全性和作業(yè)環(huán)境有了較大的改善。 ?③ 地質(zhì)的適應(yīng)性受到一定限制。 TBM施工的地質(zhì)調(diào)查主要是調(diào)查影響 TBM使用的地質(zhì)條件 ，如地層的硬軟、破碎帶的位置、規(guī)模、地下水的涌水、膨脹性圍巖等，對(duì) TBM法是否適合，以及影響TBM開挖效率的地質(zhì)因素等。根據(jù)TBM的直徑和形式、運(yùn)輸途徑、組裝基地的狀況等，要準(zhǔn)備 12個(gè)月。 TBM的搬運(yùn)計(jì)劃，要考慮道路的寬度、高度及重量的限制，根據(jù)組裝條件要充分調(diào)查運(yùn)輸時(shí)的分割方法（最小分割尺寸和重量） 。 ?② 閉式隧道 TBM 通過控制好螺旋運(yùn)輸機(jī)卸料門的開啟，使切削巖土的刀盤前腔的壓力與地壓平衡。帶有防塵隔層的刀盤罩將刀盤與被開挖掌子面隔開，刀盤罩可保護(hù)刀盤，防止物料侵入；防塵隔層防止灰塵和碎屑進(jìn)入刀盤后面的工作區(qū)。 第二組合體和設(shè)施用在工作面或 TBM防塵護(hù)盾后面進(jìn)行即時(shí)支護(hù)措施，并進(jìn)行地層預(yù)探測(cè)。 護(hù)盾式 TBM 1. 單護(hù)盾式 TBM 單護(hù)盾式 TBM的整個(gè)機(jī)器都是由一個(gè)護(hù)盾進(jìn)行保護(hù)，適用于需在刀盤后采用較多支護(hù)措施的一般破碎甚至不穩(wěn)定的地層。 TBM遇到有問題的地段時(shí)，可以進(jìn)行灌漿以穩(wěn)固巖體，或者借助用玻璃纖維強(qiáng)化的洞頂錨桿來加強(qiáng)地層結(jié)構(gòu)。雙護(hù)盾系統(tǒng)可同時(shí)滿足推進(jìn)和管片安裝的要求。同時(shí)，管片在盾尾安裝，在安裝期間后護(hù)盾的護(hù)盾推進(jìn)油缸支承著管片