【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 加拿大羅威特盾構(gòu)機(jī) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 分 單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī) 、 雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī) 。 適用：軟巖隧道 特點(diǎn)：設(shè)置單護(hù)盾，圖中紅線，向前掘進(jìn)和安裝管片不能同時(shí)進(jìn)行，因而降低了施工進(jìn)度，無(wú)撐靴。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 單護(hù)盾作用： 保護(hù)掘進(jìn)機(jī)和操作人員的安全。 單護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)工作方式： 當(dāng)向前掘進(jìn)時(shí)，需要推進(jìn)千斤頂緊緊的頂住護(hù)盾尾部已安裝的管片，因此管片的安裝必須停止。當(dāng)掘進(jìn)了一個(gè)千斤頂沖程的距離之后，千斤頂縮回，讓出管片環(huán)節(jié)的拼裝空間，進(jìn)行又一輪管片的安裝。 可見(jiàn)其主要缺點(diǎn)是向前掘進(jìn)和安裝管片不能同時(shí)進(jìn)行，因而降低了施工進(jìn)度。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 單護(hù)盾 TBM照片 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 適用：既適用于軟巖，又適用于硬巖，地質(zhì)條件適用性好。 特點(diǎn)：設(shè)置兩個(gè)護(hù)盾，圖中紅線、黃線，同時(shí)還設(shè)置撐靴， 前護(hù)盾作用：保護(hù)掘進(jìn)機(jī)和操作人員的安全； 尾護(hù)盾作用：在軟巖中施工時(shí)，保護(hù)人工拼裝襯砌安全。 兩護(hù)盾之間有搭接長(zhǎng)度，供伸縮。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)工作方式： ①在硬巖中施工時(shí)利用水平撐靴，支撐洞壁傳遞反力； ②在軟巖中施工，利用尾部的推力千斤頂頂推安裝好的襯砌管片向前推進(jìn)； ③襯砌管片安裝與掘進(jìn)推進(jìn)可同時(shí)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)了開(kāi)挖與管片安裝的平行作業(yè)。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 雙護(hù)盾 TBM照片 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 雙護(hù)盾 TBM吊裝照片 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 二、臂式掘進(jìn)機(jī) 又稱(chēng)為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。 特點(diǎn)：切削頭雖小，但可以上下左右自由運(yùn)動(dòng)；在隧道斷面大致相同的情況下，臂式掘進(jìn)機(jī)的基本投資費(fèi)用僅約為全斷面掘進(jìn)機(jī)的 15％。 適用：任意形狀的斷面，對(duì)地質(zhì)條件要求較低，機(jī)身運(yùn)輸和安裝方便，中短隧道施工更適用。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （煤礦隧道挖掘）掘進(jìn)機(jī) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 斗輪掘進(jìn)機(jī)（多用于煤礦業(yè)） 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 帶懸臂掘進(jìn)機(jī) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 一、破巖方式與機(jī)理 『 ▎ 掘進(jìn) TBM破巖方式主要有：擠壓式與切削式 擠壓式 主要是通過(guò) 水平推進(jìn)油缸 使 刀盤(pán) 上的 滾刀 強(qiáng)行壓入巖體，并在刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)過(guò)程中聯(lián)合 擠壓與剪切作用 破碎巖體。 滾刀類(lèi)型： 圓盤(pán)型 、 楔齒形 、 球齒型 切削式 主要利用巖石抗彎、抗剪強(qiáng)度低 (僅為抗壓強(qiáng)度的 5~10%)的特點(diǎn)，靠銑削 (即剪切 )與彎斷破碎巖體。 在兩種破巖方式總的破巖體積中，大部分并不是由刀具直接切割下來(lái)的，而是由后進(jìn)刀具剪切破碎的，先形成破碎溝或切削槽是先決條件 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 圓盤(pán)型滾刀破巖原理 圓盤(pán)型滾刀 (圖 a)工作壓力 50~200kN，巖體表面在刀圈刀尖強(qiáng)集中力 作用下破碎而被切人，并形成切入坑 (見(jiàn)圖 b)。隨著滾刀滾動(dòng)，在巖面上形成一條條的破碎溝，破碎溝之間巖石 AO1O2B受滾刀側(cè)刃擠壓力的作用而 剪切破碎 。當(dāng)切入深度 h較大時(shí)，剪裂面為 O1O2(圖 c)。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 在掘進(jìn)時(shí)切削刀盤(pán)上的滾刀沿巖石開(kāi)挖面滾動(dòng)，切削刀盤(pán)均勻地對(duì)每個(gè)滾刀施加壓力，形成對(duì)巖面的滾動(dòng)擠壓，切削刀盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，就會(huì)貫入巖面一定深度，在滾刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個(gè)區(qū)域開(kāi)始，裂縫向相鄰的切割槽擴(kuò)展，形成片狀石碴，從而實(shí)現(xiàn)破巖，參見(jiàn)下圖 。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 不同的巖石需要不同的滾刀壓入巖石的最低壓強(qiáng)值，才能達(dá)到較理想的貫入深度。 滾刀的刀間距要合適，刀間距太大，開(kāi)挖不出片狀石碴，使開(kāi)挖效率降低。刀間距太小，則會(huì)使石碴塊太小，浪費(fèi)設(shè)備的功率。 掘進(jìn)機(jī)施工還應(yīng)注意巖石的磨蝕性和巖體的裂隙程度，當(dāng)巖體節(jié)理裂隙面間距越大時(shí)，切割也就會(huì)越困難。關(guān)于裂隙度與滾刀的磨損規(guī)律，我國(guó)還缺乏研究成果，有待于進(jìn)一步總結(jié)。下 表是通用于世界 的裂隙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 5 10 20 80～ 40 160 裂隙面間距 (cm) Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 0～ Ⅰ 裂隙分級(jí) 裂隙分級(jí)參考表 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 楔齒型 與 球齒型 滾刀破巖原理 最初由楔齒尖端在滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)情況下產(chǎn)生切向張力破壞巖石的表面，切人深度為 λ。然后由齒尖的楔入力繼續(xù)引起剪切破壞，楔入深度為 h。由于各齒環(huán)的齒節(jié)是不同的，因此加大了楔齒的破巖效果。球齒型滾刀的破巖原理與楔齒型滾刀相同，適用于硬巖掘進(jìn)。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 削刀 破巖原理 削刀在擠壓力 Pv和切割力 PH作用下，首先在刀尖處形成切碎區(qū) 2，隨著刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形成剪力破碎區(qū) 3。削刀繼續(xù)回轉(zhuǎn)即在巖壁上留下環(huán)狀切削槽，兩槽之間的巖石在削刀側(cè)向擠壓力 R的作用下而剪切破壞。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 一、單護(hù)盾 TBM與盾構(gòu)的 區(qū)別 前者采用皮帶機(jī)出碴而盾構(gòu)則采用螺旋輸送機(jī)或泥漿泵通過(guò)管道出碴；前者不具備平衡掌子面的功能，而盾構(gòu)則采用土壓力或泥水壓力平衡開(kāi)挖面水土壓力。 二、 TBM選用 ① 整條隧道地質(zhì)情況均差時(shí)采用 單護(hù)盾 TBM； ② 良好地質(zhì)條件中則采用 開(kāi)敞式 TBM； ③ 雙護(hù)盾 TBM常用于復(fù)雜地層的長(zhǎng)隧道開(kāi)挖，一般適用于中厚埋深、中高強(qiáng)度、地質(zhì)穩(wěn)定性