隧道工程第九章隧道掘进机(TBM)施工.ppt

隧 道 工 程,SUI DAO GONG CHENG,9,隧 道 工 程,SUI DAO GONG CHENG,第九章,隧道掘进机（,TBM,）施工,9.1,概述,9.2,敞开式掘进机基本构造,9.3,掘进,9.4,衬砌施工,9.5,不良地质地段施工,9.6,掘进机导坑超前扩挖法,上海地铁隧道运用盾构机进行施工,9.1,概述,隧道掘进机法：,不采用爆破方法，而是采用专门的大型掘进机,开挖隧道的方法。有的适用于软弱不稳定地层，称为（机械化）盾构，目前盾构在我国的交通隧道施工中，一般还只用于城市地铁施工。有的适用于坚硬岩石地层，习惯上所说的隧道掘进机就是指这类岩石掘进机,(Tunnel Boring Machine),，简称,TBM,。,掘进机包括：,1.,机械盾构：适用于软弱不稳定地层；,2.,岩石掘进机：适用于坚硬岩石地层。,一、,TBM,发展历史简介,隧道掘进机,(,T,unnel,B,oring,M,achine,),是一种用机械破碎岩石、出碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由,盾构,技术发展而来的。,1818,年英国,布鲁诺,(Brunel),受,蛀虫钻孔,启示，最早提出盾构雏形与施工方法。,1846,年意大利人,Maus,发明隧道掘进机,(,盾构,),。,1851,年美国人,查理士,威尔逊,研制出,TBM,试用于花岗岩掘进未获成功。,1881,年,波蒙特,开发出压缩空气式,TBM,，成功用于,英吉利海峡隧道,直径,2.1m,的勘探导坑。,美国,罗宾斯,(Robbins),公司,1952,年研制出第一台,软岩,TBM,，,1956,年又成功研制,中硬岩,TBM,。,二、国外主要制造商,德国,威尔特,(Wirth),公司,德国,德马克,(Dcmag),公司,美国,罗宾斯,(Robbins),公司,美国,贾瓦,(Jarva),公司,德国,海瑞克,(Herrenknecht),公司,加拿大,拉瓦特,(Lovat),公司,日本,三菱重工,(MitsubishiHeavyIndustries),第三章 隧道掘进机,(TBM),施工,美国,ROBBINS,公司,1951,年成立，专长生产硬岩,TBM,。直径范围,211.87M,。生产了,400,多台开敞式硬岩,TBM,，掘进长度,2500KM,；生产了,35,台双护盾,TBM,，掘进长度,359KM,。,德国,WIRTH,公司,1955,年成立，专长生产硬岩,TBM,。,生产了,120,台硬岩,TBM,，掘进长度达,600KM,。,加拿大拉罗威特,LOVAT,公司,1992,年成立，专长生产盾构,TBM,。,共生产了,200,台盾构,TBM,，掘进长度,1000KM,。,日本主要盾构,TBM,生产厂家,日本川琦重工、小松、日立施工机械、三菱重工等公司,专长生产各种盾构,TBM,。,德国海瑞克,HERRENKNECTHT AG,公司,1977,年成立，专长生产盾构,TBM,。,1985,年研制出能在地下水位下工作的大直径,TBM,。,1988,年制造出直径大于,10M,的混合盾构,TBM,。,三、掘进机的国内外发展现状,TBM,施工法始于二十世纪三十年代，限于机械技术水平，其应用实例甚少。五六十年代随着机械工业与掘进机技术水平的不断提高发展较快。迄今为止，世界上采用,TBM,施工的隧道超过,1000,座，总长度超过,4000km,，以逐步成为长大隧道修建的主要施工方法之一。,国外典型应用,英吉利海峡隧道,由,2,条外径,8.6m,单线铁路隧道与,1,条外径,5.6m,辅助隧道组成。全长,48.5km,，海底段长,37.5km,，隧道最深处在海平面下,100m,，全部采用,TBM,施工。英国侧,6,台，岸边段,3,台海底段,3,台,(,单向推进,21.2km),。法国侧,5,台，岸边段,2,台海底段,3,台。最深处需承受,10atm,水压力，平均月进尺,1000m/,月。,隧道建成标志着,TBM,施工技术的最高水平，也是融合英、美、法、德等国,TBM,施工技术于一体的最高成就。,国内应用,国内,TBM,研发制造始于二十世纪六十年代中期，共生产,10,余台直径,2.55.8m,的,TBM,，先后用于下列水电与煤矿井巷工程。国产机型月均进尺,20300m,，累计总掘进长度,12km,。,云南,西洱河,水电站引水隧道,引滦入津,新王庄,隧道陡河电站的引水隧道,引大入秦,总干渠,38,号隧道,北京,落坡岭,水电工程,贵州,猫跳河,水电站引水隧道,福建,龙门滩,引水隧道,江西,萍乡,、山西,怀仁,、山西,古交,、云南,羊场,煤矿,国内应用,(,续,),甘肃,引大入秦水磨沟,输水隧道,5.54m,；,11649m,；,Robbins,双护盾,TBM,；最高月进尺,1300.8m/,月,引黄入晋,总干,6,、,7,、,8,号与南干,4,、,5,、,6,、,7,号隧道,Robbins,双护盾,TBM,，总长,122km,，最高月进尺,1637m/,月，日掘进,113m/,日,辽宁大伙房引水工程,全长,85.32km,，,3,台,8.0m,开敞式,新疆,大阪输水隧道工程,全长,30.68km,，德国海瑞克双护盾,TBM,青海,引大济湟,总干渠工程,德国,Wirth,双护盾,TBM,，,5.93m,，全长,19.94km,西康铁路,秦岭,线隧道,掘进,5.621km,，,8.8m,开敞式,TBM,西安南京铁路,桃花铺,1,号隧道,掘进,7.23km,机型同上,西安南京铁路,磨沟岭隧道,掘进,6.11km,机型同上,南疆铁路,吐库二线中天山隧道,机型同上,兰渝铁路西秦岭隧道,10.23mRobbins,开敞式,TBM,重庆地铁一号线,2,台,6.36m,开敞式,TBM,（一）国内,TBM,应用,1,、开敞式硬岩,TBM,1997,年,西安,安康铁路秦岭,线隧道，隧洞全长,18.452,公里,TBM,：两台德国,WIRTH,的,TB880E,型开敞式硬岩掘进机,直径：,8.8m,地质：混合花岗岩和混合片麻岩，单轴抗压强度,98325Mpa,，,隧洞最大埋深达,1600,米。,工期：,1998,年,1,月,18,日开工，,1999,年,8,月,29,日贯通。,最好进尺：日,40.5,米，月,528.1,米。,2000,年,西安,南京铁路磨沟岭隧道，,6.112KM,TBM,：,WIRTH,，,TB880E TBM,2,、双护盾,TBM,应用,1988,年,引大入秦总干,30#A,和,38#,隧洞，,总长：,16.6KM,TBM,：一台美国,ROBBINS,1811256,型双护,TBM,直径：,5.54m,地质：砂砾岩，泥质粉砂岩、砂,岩、灰岩、板岩，,抗压强度：,26133Mpa.,工期：,1991,年,1,月开工，,1992,年,8,月贯通。,最好进尺：日,75.2,米，月,1408,米,1992,年,1,月 引大入秦,30A,隧洞,1993,年,万家寨引黄总干,6#,、,7#,、,8#,隧洞，,总长,21.5KM,TBM,：一台,ROBBINS 205277,型双护盾,TBM,直径：,6.125m,地质：灰岩、白云质灰岩,工期：,1994,年,7,月,17,日开工，,1997,年,9,月,6,日贯通。,最好进尺：日,65.6,米，月,1084,米,1996,年,1,月,10,日引黄工程总干,8#,洞贯通,2000,年,万家寨引黄工程联接段,V,标,7#,隧,洞，长,13.52KM,TBM,：,ROBBINS,双护盾,155274,型,TBM,一台,直径：,4.82m,地质：石灰岩,工期：,2000,年,12,月,2,日开工，,2001,年,9,月,27,日贯通。,最好进尺：日,113.21,米，月,1637.52,米,2001,年,9,月,29,日,V,标,7#,隧洞贯通,2002,年,昆明市掌鸠合引水供水工程,I,标上，公山隧洞，康乐隧洞总长,21.56KM,TBM,：,ROBBINS,双护,TBM,一台,直径：,3.655m,，,地质：泥岩、泥质板岩,3,、盾构机应用,1985,年以后，我国从日本、法国、德国相继引进了约,16,台盾构（,EPB,和泥水盾构），并与法国的,FCB,公司合作生产了,7,台,EPB,，同时还研制了,3,台,EPB,。,主要工程：,上海地铁,I,、,II,、,III,号线；,广州地铁,I,、,II,、,III,号线；,北京地铁,V,号线；,南京地铁,I,号线,首台国产地铁盾构机先行号,（二）国外,TBM,发展,世界最大的,TBM,直径,14.2,米混合盾构,微型,TBM,双圆或三圆,TBM,母子盾构,TBM,椭圆型断面,TBM,矩形断面,TBM,四、掘进机的施工特点：,优点：,1.,与钻爆法相比，掘进机,法,可适用于较差地质条件；,2.,掘进速度快，机械化程度高；,3.,显著改善施工环境、劳动条件好；,4.,围岩扰动小。,最大优点是,快速,，施工速度为常规钻爆法的,3,10,倍。,缺点：,1.,一次投资大，主机重量大，运输不方便，安装工作量大；,2.,短隧道使用不经济；,3.,对地质条件的适用性差。,五、掘进机的类型,山岭隧道掘进机分,全断面掘进机、臂式掘进机,。,开敞式,TBM,：,配置钢拱架安装器与喷锚等辅助设备。常用于,硬岩,，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。单护盾,TBM,推进时利用管片作支撑，其原理类似于盾构。与双护盾,TBM,相比，掘进与安装管片不能同时进行。,微型,TBM,：,0.253.00m,中型,TBM,：,3.08.0m,巨型,TBM,：大于,8.0m,全断面掘进机分类：,1.,开敞式：适用于硬岩隧道。,2.,护盾式：,既能用于软岩、又能用于硬岩。,（,1,）单护盾,（,2,）双护盾,（,1,）单水平撑靴,（,2,）双水平撑靴,（一）开敞式掘进机,适用,：硬岩隧道,1.,基本构造,组成：掘进刀盘、主机架、撑靴（即千斤顶）、出渣输送机等。,单撑靴式和双撑靴式。,全断面掘进机,9.2,盾构机构造,全断面掘进机,（,1,）单水平撑靴掘进机,特点：,在机身的水平方向每侧只设置了一个水平撑靴，故称为单撑靴式。,基本构造：,主梁和掘进刀盘支架是掘进机的构架，为所用其它构件提供安装支点；,掘进刀盘的四周安装了刀盘护盾，利用可调试顶盾、侧盾和下支撑保持一种保持一种浮动支撑，从而保证了切削刀盘的稳定；,主梁上安装推力千斤顶和支撑系统。由于每侧只采用了一个水平撑靴，因此它在掘进过程中，方向调整是随时进行的，掘进的轨迹是曲线。,（,2,）双水平撑靴掘进机,特点：在机身的前后每侧有两个水平撑靴，故称为双撑靴式。,基本构造：,主机架的后端与后下支撑连接，推进千斤顶推动主机架及掘进刀盘前进；,在掘进中有两对水平撑靴撑紧洞避，因此掘进方向一经定位，只能沿着直线掘进，只有在重新定位后，才能调整方向，所以掘进机轨迹是折线。,水平撑靴的方式：,X,型撑靴、,T,型撑靴等,掘进机双水平撑靴型式,2.,切削刀盘（掘进刀盘）,主要组成：,（,1,）,刀盘,用于安装滚刀,（,2,）,滚刀,用于挤压破碎岩石,（,3,）出渣用刀盘上的铲斗、,铲齿,和刮渣器将石渣送进刀盘正面上的进渣口，经刀盘内部的导引板将石渣通过漏斗传送到皮带输送机上运走。,3.,支撑和推进系统,（,1,）支撑系统即撑靴,（,2,）推进系统推进千斤顶,4.,刀盘驱动系统和刀具,（,1,）刀盘的驱动方式,电动；液压,（,2,）刀具（滚刀）,易损件。频繁更换刀具，会导致费用增加，且占有掘进机的工作时间。,5,后部配套设备,掘进机刀盘示意图,护盾式掘进机,（二）护盾式掘进机,护盾式掘进机,加拿大罗威特盾构机,分,单护盾掘进机,、,双护盾掘进机,。,1.,单护盾掘进机,适用：软岩隧道,特点：设置单护盾，图中红线，向前掘进和安装管片不能同时进行，因而降低了施工进度，无撑靴。,单护盾作用：,保护掘进机和操作人员的安全。,单护盾掘进机工作方式：,当向前掘进时，需要推进千斤顶紧紧的顶住护盾尾部已安装的管片，因此管片的安装必须停止。当掘进了一个千斤顶冲程的距离之后，千斤顶缩回，让出管片环节的拼装空间，进行又一轮管片的安装。,可见其主要缺点是向前掘进和安装管片不能同时进行，因而降低了施工进度。,单护盾,TBM,照片,2.,双护盾掘进机,适用：既适用于软岩，又适用于硬岩，地质条件适用性好。,特点：设置两个护盾，图中红线、黄线，同时还设置撑靴，,前护盾作用：保护掘进机和操作人员的安全；,尾护盾作用：在软岩中施工时，保护人工拼装衬砌安全。,两护盾之间有搭接长度，供伸缩。,双护盾掘进机工作方式：,在硬岩中施工时利用水平撑靴，支撑洞壁传递反力；,在软岩中施工，利用尾部的推力千斤顶顶推安装好的衬砌管片向前推进；,衬砌管片安装与掘进推进可同时进行，从而实现了开挖与管片安装的平行作业。,双护盾,TBM,照片,双护盾,TBM,吊装照片,二、臂式掘进机,又称为部分断面掘进机。,特点：切削头虽小，但可以上下左右自由运动；在隧道断面大致相同的情况下，臂式掘进机的基本投资费用仅约为全断面掘进机的,15,。,适用：任意形状的断面，对地质条件要求较低，机身运输和安装方便，中短隧道施工更适用。,（煤矿隧道挖掘）掘进机,斗轮掘进机（多用于煤矿业）,带悬臂掘进机,一、破岩方式与机理,9.3,掘进,TBM,破岩方式主要有：挤压式与切削式,挤压式,主要是通过,水平推进油缸,使,刀盘,上的,滚刀,强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合,挤压与剪切作用,破碎岩体。,滚刀类型：,圆盘型,、,楔齿形,、,球齿型,切削式,主要利用岩石抗弯、抗剪强度低,(,仅为抗压强度的,510%),的特点，靠铣削,(,即剪切,),与弯断破碎岩体。,在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不是由刀具直接切割下来的，而是由后进刀具剪切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是先决条件,圆盘型滚刀破岩原理,圆盘型滚刀,(,图,a),工作压力,50200kN,，岩体表面在刀圈刀尖强,集中力,作用下破碎而被切人，并形成切入坑,(,见图,b),。随着滚刀滚动，在岩面上形成一条条的破碎沟，破碎沟之间岩石,AO,1,O,2,B,受滚刀侧刃挤压力的作用而,剪切破碎,。当切入深度,h,较大时，剪裂面为,O,1,O,2,(,图,c),。,在掘进时切削刀盘上的滚刀沿岩石开挖面滚动，切削刀盘均匀地对每个滚刀施加压力，形成对岩面的滚动挤压，切削刀盘每转动一圈，就会贯入岩面一定深度，在滚刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，形成片状石碴，从而实现破岩，参见下图,。,不同的岩石需要不同的滚刀压入岩石的最低压强值，才能达到较理想的贯入深度。,滚刀的刀间距要合适，刀间距太大，开挖不出片状石碴，使开挖效率降低。刀间距太小，则会使石碴块太小，浪费设备的功率。,掘进机施工还应注意岩石的磨蚀性和岩体的裂隙程度，当岩体节理裂隙面间距越大时，切割也就会越困难。关于裂隙度与滚刀的磨损规律，我国还缺乏研究成果，有待于进一步总结。下,表是通用于世界,的裂隙分级标准。,5,10,20,80,40,160,裂隙面间距,(cm),0,裂隙分级,裂隙分级参考表,楔齿型,与,球齿型,滚刀破岩原理,最初由楔齿尖端在滚刀转动情况下产生切向张力破坏岩石的表面，切人深度为,。然后由齿尖的楔入力继续引起剪切破坏，楔入深度为,h,。由于各齿环的齿节是不同的，因此加大了楔齿的破岩效果。球齿型滚刀的破岩原理与楔齿型滚刀相同，适用于硬岩掘进。,削刀,破岩原理,削刀在挤压力,P,v,和切割力,P,H,作用下，首先在刀尖处形成切碎区,2,，随着刀具的回转运动形成剪力破碎区,3,。削刀继续回转即在岩壁上留下环状切削槽，两槽之间的岩石在削刀侧向挤压力,R,的作用下而剪切破坏。,一、单护盾,TBM,与盾构的,区别,前者采用皮带机出碴而盾构则采用螺旋输送机或泥浆泵通过管道出碴；前者不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土压力或泥水压力平衡开挖面水土压力。,二、,TBM,选用,整条隧道地质情况均差时采用,单护盾,TBM,；,良好地质条件中则采用,开敞式,TBM,；,双护盾,TBM,常用于复杂地层的长隧道开挖，一般适用于中厚埋深、中高强度、地质稳定性基本良好的隧道，对各种不良地质与岩石强度变化有较好适应性。,9.3,掘进,三、掘进机法施工流程,（一）,TBM,施工主要流程,施工准备全断面开挖与出渣外层管片式衬砌或初期支护,TBM,前推管片外灌浆或二次衬砌,（二）,Robbins,开敞式,TBM,循环作业流程,STEP 1,:,作业开始,。,主支撑前位撑紧洞壁，后支撑腿提起。刀盘转动，推进油缸伸出，,TBM,前部前移一个作业行程,STEP 2,:,准备换步,。,刀盘停转，后支撑腿抵住仰拱承重,STEP 3,:,主支撑回缩,。,推进油缸回缩将自由态主支撑前拉回位,STEP 4,:,主支撑回位后伸出支撑鞋抵紧岩壁，后支撑提起，,TBM,定位找正，坡道上必要时先定坡度。,STEP 5:,返回第一步，,TBM,准备下一循环掘进。,（三）,TBM,基本构造,TBM,由,破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向机构及吸尘、通风装置,等几部分组成。,破岩机构,滚刀或削刀在强大轴推力的作用下旋转，切削与剪切破碎岩石。,推进机构,主,支撑鞋,顶撑洞壁以支承和推进机身。副支撑鞋控制振动与方向。,出碴机构,破岩形成的片状石碴，由安装在刀盘上的铲碴斗铲起，铲斗旋转到顶部卸入集料斗，经皮带机装车运出洞外。,导向及调向机构,导向机构是用来指示和校核掘进机推进的方向，使其保证符合设计的轴线和坡度的要求。,通风及吸尘装置,掘进机工作时将产生大量的,热量与粉尘,。故对通风、降尘要求较高。一般在刀盘头部安装有,吸尘设备,和,喷水装置,，掘进时连续喷水降尘。,机房内,专设通风降温设备。,四、掘进机法施工技术要求,（一）基本原则,TBM,掘进断面大可达,10m,以上，小仅为,1.8m,。由于,TBM,与辅助施工技术日臻完善以及现代高科技成果,(,液压新技术、电子技术与材料科学技术等,),的应用大大提高了,TBM,对各种困难条件的适应性，因此简单从开挖可能性来考虑,TBM,的适用范围是不全面的。,判定依据,隧道围岩的抗压强度、裂缝状态、涌水状态等岩性条件,机械构造、,TBM,直径等机械条件；,隧道断面、长度、位置状况、地址条件等。,TBM,工法选用流程,(,参见下页流程图,),初步调查,地质构造分析,地表调查,弹性波速度,阻抗试验,钻孔调查,开挖直径,刀具直径与数量,马达刀具转速,后续设备等,循环、支护辅助,工法、临时设计,与钻爆法比较,线路决定,地质调查,当地条件,TBM,规格决定,施工计划,经济分析,实施计划,变更线路,其他方法,No,Yes,TBM,工法研究流程框图,（二）工程地质条件,主要调查,影响,TBM,使用的,地质条件。,影响,TBM,选用,的地质因素,隧道地压。是否存在塑性地压？,指标：围岩强度比,(,软岩,),；围岩抗剪强度比,(,似砂土软岩,),围岩强度比,断层破碎带、软弱泥岩以及蛇纹岩等膨胀性岩层掘进困难,涌水状态。涌水范围、大小与压力会造成工作面崩塌与承载力低下，,应慎用,。,2,挤出性,膨胀性围岩,2,4,轻微挤出性,地压大的围岩,4,10,地压大,有地压的围岩,10,几乎无地压的围岩,影响,TBM,效率,的地质因素,岩石强度。,开挖难易一般用抗压强度来判定。刀具消耗应考虑岩石中石英粒范围、大小与抗拉强度等判断。,岩层裂隙。,岩层节理、层理、片理对开挖效率影响极大。裂隙适度发育的岩层，即使抗压强度大也能进行较为有效的开挖。,岩石硬度。,一般地，对于,q,100MPa,的岩层，其石英含量较多、粒径较大，刀具磨耗很大。,破碎带等恶劣条件。,在破碎带、风化带等难于自稳的困难条件下进行机械开挖，均需采取辅助施工方法配合施工。特别是在有涌水的条件下更为困难，拱顶崩塌、机体下沉、支承反力降低等问题时有发生。,TBM,适用范围,一般只适用于,圆形断面,隧道，只有,铣削滚筒式,掘进机可在软岩中掘进,非圆形断面,隧道。,开挖隧道,直径,1.812m,之间，以直径,36m,最为成熟。,一次性,连续开挖长度,不宜短于,1km,，也不宜长于,10km,，以,38km,最佳。,适用于,中硬岩层,，岩石单轴抗压强度介于,20250MPa,，尤以,50100MPa,最佳。,地质条件对,TBM,掘进效率影响很大。在良好岩层中月进尺可达,500600m,，而在破碎岩层中只有,100m,左右，在塌陷、涌水、暗河地段甚至需停机处理。,选用,TBM,开挖隧道应尽量避开,复杂不良岩层,。,（三）机械条件,TBM,不仅受,地质条件,约束，还受到,开挖直径,、,开挖机构,的约束。,在,硬岩,中开挖,大直径隧道,很是困难。日本实例的最大直径仅为,5m,左右。,目前,TBM,多数是,单轴回转式,。若开挖直径越大，刀头内周与外周的,周差速,越大，将对刀头产生不良影响。,随着开挖直径的增大，需要增大推力，支撑靴也要增大，将导致运输困难与承载力问题。,（四）开挖长度,TBM,进场需经历运输、组装等过程。根据其直径与型式、运输途径、组装基地状况等不同，需准备,12,个月。,TBM,后续设备长,100200m,，为正规地进行掘进也需先筑一段长,200m,左右的隧道。,隧道长度小于,1000m,时，其运行成本急剧增大。达,3000m,左右时的成本大致是一定的。,国外在断面,1030m,2,、长,1000km,以上的隧道开挖，优先考虑采用,TBM,施工。,最佳开挖长度为,3km,以上，,短隧道慎用,。,（五）工程所在地的道路设施,TBM,的运输与组装要求注意工程所在地的基础设施条件。搬运计划应考虑道路宽度、高度与重量等限制，根据组装条件充分调查运输时的分割方法,(,即最小分割尺寸与重量,),。,TBM,一般在工厂试组装、试运输后分割。分割重量约为,35t,，断面,3.53.5m,左右。,TBM,施工电耗较高，约为同规模其他工法施工的双车道隧道的,1.5,倍，规划时应充分考虑。,（六）,TBM,选用应考虑的条件,工程规模：,隧道形状、长度、直径、埋深、走向；,地质情况：,岩石类型与强度、节理分布与发育程度、断层、暗河、溶洞、地下水分布、已有地表建筑、河流等,基础设施：,交通运输能力、水电来源、进出洞口场地,施工进度与企业能力,(,制造维修、经济、施工管理与习惯,),五、,TBM,施工管理措施,TBM,工厂化施工是一项管理系统工程。施工与设备管理水平的提高是高效率与高效益的保证。在一般地质条件下，国外掘进机净掘进时间在,40,50,左右,。,提高,设备完好率,，强调,预防性维修,。,选择合理,掘进系数,，定时检查、更换与调换,刀具。,配件,储备与供应。,定岗定责，标准化作业。,地质超前预报。,控制测量与施工,测量精度。,电力专供。,洞口平纵面条件、作业,场地、大型临时工程等,施工准备。,泥水加压平衡盾构机,土压平衡盾构机,土压平衡掘进工作原理示意图,主要支护型式：,管片式衬砌,、,复合式衬砌,管片式衬砌,因安装速度快、能立即受力，特别适合掘进机开挖速度快的特点，故都可以采用。,护盾式,TBM,一般采用圆形全周管片式衬砌。该类衬砌适合于软弱围岩。管片间应安装止水条，并在管片外圆与洞壁间隙间压入豆石与注浆。,复合式衬砌,主要用于开敞式掘进机，其初期支护有加固围岩的特点，且造价比管片低。,一般随开挖,先施作,临时支护，再进行二次模注混凝土衬砌。亦可采用,二次喷射混凝土,作为永久衬砌，加钢筋网或钢纤维。,9.4,衬砌施工,不同型式的掘进机，要求采用不同的支护型式。不管是哪种类型的衬砌，为了安放轨道运碴，都必须设置,预制仰拱块,，它也是最终衬砌的一部分。,一、管片式衬砌,见图，将圆形管片衬砌分为,5,7,块，在洞内拼装而成。,优点,：管片安装速度快、能立即受力、安全性强、且可作为掘进机的顶推反力支座。,缺点,：造价高。为了防水的需要，块与块之间必须安装止水带，并需在管片外壁和岩壁间隙中压入豆石和注浆。,适用,：护盾式或开敞式掘进机均可。,管片拼装示意图,管片钢筋,盾构机内部管片运输照片,二、复合式式衬砌,见图，,适用于开敞式掘进机。,工艺特点：,由于掘进机掘进速度很快，不可能使二次模筑混凝土衬砌作业与保持一样的速度，当衬砌作业落后较多时，就依靠初期支护来稳定围岩。地质条件好的隧道甚至等贯通后再施作二次衬砌。,复合式衬砌示意图,图,6-54,复合式衬砌,适用于开敞式掘进机。,掘进机的掘进速度很快，不可能使二次模筑混凝土衬砌作业与开挖作业保持一样的进度，当衬砌落后较多时，就依靠初期支护来稳定围岩。初期支护以锚杆、挂网和喷混凝土支护为主，地质条件较差时还可设置钢拱架。掘进机上可设置前后两排共,4,台,锚杆钻机，以满足对围岩进行锚杆支护作业的需要。拱部的锚杆作业是非常必要的，锚杆作业应能与掘进开挖同时进行。,二、复合式式衬砌,根据地质条件也有用喷射混凝土做为二次混凝土衬砌的，就是采用二次喷射混凝土作为永久衬砌。在喷射混凝土中安装了钢筋网，还加入了钢钎维。但普遍的做法是采用模筑混凝土衬砌作为二次衬砌，使用模板台车进行混凝土灌注。,