【正文】 基本良好的隧道，對(duì)各種不良地質(zhì)與巖石強(qiáng)度變化有較好適應(yīng)性。 『 ▎ 掘進(jìn) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 三、掘進(jìn)機(jī)法施工流程 （一） TBM施工主要流程 施工準(zhǔn)備 → 全斷面開挖與出渣 → 外層管片式襯砌或初期支護(hù) → TBM前推 → 管片外灌漿或二次襯砌 （二） Robbins開敞式 TBM循環(huán)作業(yè)流程 STEP 1:作業(yè)開始 。 主支撐前位撐緊洞壁，后支撐腿提起。刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)油缸伸出， TBM前部前移一個(gè)作業(yè)行程 STEP 2:準(zhǔn)備換步 。 刀盤停轉(zhuǎn)，后支撐腿抵住仰拱承重 STEP 3:主支撐回縮 。 推進(jìn)油缸回縮將自由態(tài)主支撐前拉回位 STEP 4:主支撐回位后伸出支撐鞋抵緊巖壁，后支撐提起，TBM定位找正，坡道上必要時(shí)先定坡度。 STEP 5:返回第一步， TBM準(zhǔn)備下一循環(huán)掘進(jìn)。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （三） TBM基本構(gòu)造 TBM由破巖機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、巖碴裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向調(diào)向機(jī)構(gòu)及吸塵、通風(fēng)裝置等幾部分組成。 1. 破巖機(jī)構(gòu) 滾刀或削刀在強(qiáng)大軸推力的作用下旋轉(zhuǎn)，切削與剪切破碎巖石。 2. 推進(jìn)機(jī)構(gòu) 主 支撐鞋 頂撐洞壁以支承和推進(jìn)機(jī)身。副支撐鞋控制振動(dòng)與方向。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3. 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，經(jīng)皮帶機(jī)裝車運(yùn)出洞外。 4. 導(dǎo)向及調(diào)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來指示和校核掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)的方向，使其保證符合設(shè)計(jì)的軸線和坡度的要求。 5. 通風(fēng)及吸塵裝置 掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)將產(chǎn)生大量的 熱量與粉塵 。故對(duì)通風(fēng)、降塵要求較高。一般在刀盤頭部安裝有 吸塵設(shè)備 和 噴水裝置 ，掘進(jìn)時(shí)連續(xù)噴水降塵。 機(jī)房?jī)?nèi)專設(shè)通風(fēng)降溫設(shè)備。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 四、 掘進(jìn)機(jī)法施工技術(shù)要求 （一）基本原則 TBM掘進(jìn)斷面大可達(dá) 10m以上，小僅為 。由于 TBM與輔助施工技術(shù)日臻完善以及現(xiàn)代高科技成果 (液壓新技術(shù)、電子技術(shù)與材料科學(xué)技術(shù)等 )的應(yīng)用大大提高了 TBM對(duì)各種困難條件的適應(yīng)性，因此簡(jiǎn)單從開挖可能性來考慮 TBM的適用范圍是不全面的。 1. 判定依據(jù) ① 隧道圍巖的抗壓強(qiáng)度、裂縫狀態(tài)、涌水狀態(tài)等巖性條件 ② 機(jī)械構(gòu)造、 TBM直徑等機(jī)械條件； ③ 隧道斷面、長(zhǎng)度、位置狀況、地址條件等。 2. TBM工法選用流程 (參見下頁流程圖 ) 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 初步調(diào)查 地質(zhì)構(gòu)造分析 地表調(diào)查 彈性波速度 阻抗試驗(yàn) 鉆孔調(diào)查 開挖直徑 刀具直徑與數(shù)量 馬達(dá)刀具轉(zhuǎn)速 后續(xù)設(shè)備等 循環(huán)、支護(hù)輔助 工法、臨時(shí)設(shè)計(jì) 與鉆爆法比較 線路決定 地質(zhì)調(diào)查 當(dāng)?shù)貤l件 TBM規(guī)格決定 施工計(jì)劃 經(jīng)濟(jì)分析 實(shí)施計(jì)劃 變更線路 其他方法 No Yes TBM工法研究流程框圖 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （二）工程地質(zhì)條件 主要調(diào)查 影響 TBM使用的 地質(zhì)條件。 1. 影響 TBM選用 的地質(zhì)因素 ① 隧道地壓。是否存在塑性地壓？ 指標(biāo)：圍巖強(qiáng)度比 (軟巖 )；圍巖抗剪強(qiáng)度比 (似砂土軟巖 ) 圍巖強(qiáng)度比 斷層破碎帶、軟弱泥巖以及蛇紋巖等膨脹性巖層掘進(jìn)困難 ② 涌水狀態(tài)。涌水范圍、大小與壓力會(huì)造成工作面崩塌與承載力低下， 應(yīng)慎用 。 α＜ 2 擠出性 —— 膨脹性圍巖 2 ＜ α ＜ 4 輕微擠出性 —— 地壓大的圍巖 4 ＜ α ＜ 10 地壓大 —— 有地壓的圍巖 α＞ 10 幾乎無地壓的圍巖 qh???隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 2. 影響 TBM效率 的地質(zhì)因素 ① 巖石強(qiáng)度。 開挖難易一般用抗壓強(qiáng)度來判定。刀具消耗應(yīng)考慮巖石中石英粒范圍、大小與抗拉強(qiáng)度等判斷。 ② 巖層裂隙。 巖層節(jié)理、層理、片理對(duì)開挖效率影響極大。裂隙適度發(fā)育的巖層，即使抗壓強(qiáng)度大也能進(jìn)行較為有效的開挖。 ③ 巖石硬度。 一般地，對(duì)于 q＜ 100MPa的巖層，其石英含量較多、粒徑較大，刀具磨耗很大。 ④ 破碎帶等惡劣條件。 在破碎帶、風(fēng)化帶等難于自穩(wěn)的困難條件下進(jìn)行機(jī)械開挖，均需采取輔助施工方法配合施工。特別是在有涌水的條件下更為困難，拱頂崩塌、機(jī)體下沉、支承反力降低等問題時(shí)有發(fā)生。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 3. TBM適用范圍 ① 一般只適用于 圓形斷面 隧道，只有 銑削滾筒式 掘進(jìn)機(jī)可在軟巖中掘進(jìn) 非圓形斷面 隧道。 ② 開挖隧道 直徑 ~12m之間，以直徑 3~6m最為成熟。 ③ 一次性 連續(xù)開挖長(zhǎng)度 不宜短于 1km，也不宜長(zhǎng)于 10km，以 3~8km最佳。 ④ 適用于 中硬巖層 ，巖石單軸抗壓強(qiáng)度介于 20~250MPa，尤以 50~100MPa最佳。 ⑤ 地質(zhì)條件對(duì) TBM掘進(jìn)效率影響很大。在良好巖層中月進(jìn)尺可達(dá) 500~600m，而在破碎巖層中只有 100m左右，在塌陷、涌水、暗河地段甚至需停機(jī)處理。 ⑥ 選用 TBM開挖隧道應(yīng)盡量避開 復(fù)雜不良巖層 。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （三）機(jī)械條件 ? TBM不僅受 地質(zhì)條件 約束，還受到 開挖直徑 、 開挖機(jī)構(gòu) 的約束。 ? 在 硬巖 中開挖 大直徑隧道 很是困難。日本實(shí)例的最大直徑僅為 5m左右。 ? 目前 TBM多數(shù)是 單軸回轉(zhuǎn)式 。若開挖直徑越大，刀頭內(nèi)周與外周的 周差速 越大，將對(duì)刀頭產(chǎn)生不良影響。 ? 隨著開挖直徑的增大，需要增大推力，支撐靴也要增大，將導(dǎo)致運(yùn)輸困難與承載力問題。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （四）開挖長(zhǎng)度 ? TBM進(jìn)場(chǎng)需經(jīng)歷運(yùn)輸、組裝等過程。根據(jù)其直徑與型式、運(yùn)輸途徑、組裝基地狀況等不同，需準(zhǔn)備 1~2個(gè)月。 ? TBM后續(xù)設(shè)備長(zhǎng) 100~200m，為正規(guī)地進(jìn)行掘進(jìn)也需先筑一段長(zhǎng) 200m左右的隧道。 ? 隧道長(zhǎng)度小于 1000m時(shí)，其運(yùn)行成本急劇增大。達(dá) 3000m左右時(shí)的成本大致是一定的。 ? 國外在斷面 10~30m長(zhǎng) 1000km以上的隧道開挖，優(yōu)先考慮采用 TBM施工。 ? 最佳開挖長(zhǎng)度為 3km以上， 短隧道慎用 。 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （五）工程所在地的道路設(shè)施 ? TBM的運(yùn)輸與組裝要求注意工程所在地的基礎(chǔ)設(shè)施條件。搬運(yùn)計(jì)劃應(yīng)考慮道路寬度、高度與重量等限制，根據(jù)組裝條件充分調(diào)查運(yùn)輸時(shí)的分割方法 (即最小分割尺寸與重量 )。 ? TBM一般在工廠試組裝、試運(yùn)輸后分割。分割重量約為35t，斷面 。 ? TBM施工電耗較高，約為同規(guī)模其他工法施工的雙車道隧道的 ，規(guī)劃時(shí)應(yīng)充分考慮。 （六） TBM選用應(yīng)考慮的條件 ① 工程規(guī)模： 隧道形狀、長(zhǎng)度、直徑、埋深、走向； ② 地質(zhì)情況： 巖石類型與強(qiáng)度、節(jié)理分布與發(fā)育程度、斷層、暗河、溶