二盾构机施工.doc

5.2.3 全断面岩石隧道掘进机的选型 （CK1# P17-23）（一） 整体选择原则第1步：首先决定是否使用掘进机开挖第2步：然后确定隧道的总体开挖方案第3步：再进行掘进机设备选型： 1）根据地质条件掘进机类型（敞开式or护盾式）； 2）根据隧道设计参数及地质条件 主机主要技术参数 3）根据生产能力与主机掘进速度相匹配的原则后配套设备技术参数与功能配置。（二） 隧道施工方案的选择 隧道设计有单、双洞之分与断面大小之别。 根据掘进工作面的设置和推进方向，掘进方式有单头单向掘进、双向对头掘进、多向多头掘进等方案，对于矿山巷道，一般都是单巷单头掘进。 根据断面的大小，掘进方式有全断面掘进机一次掘进、分次扩孔掘进、机掘与钻爆混合掘进等方案。（三）掘进机主机的选择 隧道长度和弯曲度 在3km以上长度的隧道中使用才具有较好的技术经济效果；隧道长度大于6km时应尽量使用，长度大于10km且工程地质、水文地质条件较适宜时应优先考虑采用。 全断面掘进机一般要求曲线半径在200m以上。 隧道断面形状与大小 适用于圆形断面的隧（巷）道。 断面大小决定掘进机机型大小； 每种机型都有一定的使用范围，选用时应考虑其最佳掘进断面面积。 岩石性质 掘进机对隧道地层最为敏感，掘进机的具体类型要根据地质条件、施工环境、工期要求等因素确定。不同类型、型号的掘进机有其适用的最佳岩石单轴抗压强度范围值。 通常而言： 围岩中硬以上且整体性较好，宜选用敞开式掘进机； 围岩地质情况相对较差宜选择护盾式TBM； 且双护盾式掘进机常用于复杂地的长隧道开挖。 （四） 掘进机主要技术参数的选择刀盘转速：由围岩类别、刀盘直径决定。刀盘扭矩：取决于围岩条件、掘进机类型、掘进机直径等。刀盘驱动功率：由刀盘扭矩、转速及传动效率确定。掘进行程：宜选用长行程，必须考虑管片环宽。贯入度：即刀盘每转动一周刀具切入岩石的深度，与岩石特性有关。 掘进速度=刀盘转速贯入度，在相同的掘进速度情况下，刀盘转速高时的贯入度低，刀盘扭矩小，而此时推进力相对也较小。5.2.4 全断面岩石隧道掘进机的施工 （一）破岩机理（1）机理在掘进时切削刀盘上的滚刀沿岩石开挖面滚动，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，进而形成片状石碴，从而实现破岩。（2）影响因素贯入深度 坚硬和裂隙很少的岩石，一般为2.5-3.5mm/转；中等坚硬和裂隙较多的岩石，一般为5-9mm/转。 滚刀间距 滚刀间距太大，滚刀产生压力达不到与相邻滚刀的影响范围相接，从而使开挖效率降低。反之，如果刀间距太小，则会浪费设备的功率。 岩体的裂隙 掘进机施工不仅要注意岩石抗压强度，还应注意岩石磨蚀性和岩体裂隙程度，当岩体节理裂隙面间距越大时，切割也就会越困难。 （二）掘进作业开敞式掘进机作业循环图示讲解 （三）施工管理掘进机开挖隧道的高效率源于隧道施工的工厂化，但要发挥最佳效益，就必须加强管理。（1）保证有效作业时间 将整个有效的作业时间作为净掘进时间是不可能的，因为：。在一般地质条件下，掘进机净掘进时间在50%左右是较为理想的。 例如，某掘进机工点作业时间分配为：重新支撑3.2%、刀具更换13.8%、检修5.5%、后配套检修6.6%、支护1.7%、工地延误3.8%、其它11.1%、掘进54.3%。（2）提高设备完好率（3）合理选用刀具参数（4）保证配件供应（5）管理人员对掘进方向的地质情况应有足够的了解（6）提高隧道控制测量和施工测量的精度（7）应建立专门的供电机构，确保供电质量（8）精心设计，统筹安排，严格施工（四）全断面岩石掘进机施工总体评述 （1）优点 施工速度快：核心优点！一般为钻爆法的35倍；可减少辅助斜井和竖井，大大缩短工期，修建长大隧道应优先采用。 施工质量好：刀具挤压和切割，洞壁光滑美观。洞径尺寸精确、误差小，可控制在2cm范围内。 安全性高：对洞壁外围岩扰动少 ；人员在护盾下工作有利于安全；无炸药等爆炸物和污染物。 经济效果优：成洞的综合成本要比钻爆法优越。 (2) 不足 一次性投入成本较高：一台10m主机+后配套价格要上亿。 设计制造周期长：从确定选用到实际使用约需1年。 掘进机直径尺寸可调范围不大。只能圆形断面掘进。 对地质条件适应性较差：不同地质条件需不同种类掘进机和相应配套。岩石太硬，刀具磨损严重。 操作维修水平要求高：刀具更换和拆卸较为困难；作业能消大5.2.5与掘进机（岩石）施工配套的支护型式衬砌结构的组成：一般仍是由初期支护+二次衬砌组成。 初期支护：喷射混凝土 二次衬砌：喷射混凝土 模筑混凝土 管片衬砌 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） 管片衬砌（1） 构成使用护盾掘进机时，一般采用预制圆形管片衬砌，分为57块，在洞内拼装而成。 （2）特点 优点： 适合软弱围岩； 撑靴不能支撑岩面时，可利用尾部推力千斤顶，顶推已安装的管片获得推进反力； 当撑靴可以支撑岩面时，双护盾掘进机可以使掘进和换步同时进行，提高了循环速度； 利用管片安装机安装管片速度快、支护效果好，安全性强。缺点： 造价高。块与块之间必须安装止水带，并外壁压入豆石和注浆。 需要建管片工厂，最好设在现场，以方便运输，如秦岭铁路隧道。（二）复合式衬砌使用开敞式掘进机，可以先施作初期支护，然后浇灌二次模筑混凝土永久性衬砌，即复合式衬砌其底部为预制仰拱块。 如秦岭线铁路隧道。（三） 在软弱破碎地层中的辅助支护措施 一般而言，掘进机宜用于地质条件较好的隧道，但任何一座总体地质条件好的隧道，都有可能出现局部地质较差地段，这就需要掘进机对于这样的地质情况具有一定的处理能力。为了实现这一目的，可以在掘进机上安装一些辅助设备进行特殊功能的作业。（1） 安装地质超前钻机安装在切削刀盘后部的主机顶部平台上，在主机停机时进行掌子面前方约30m的超前钻孔探测，以预报前方的地质情况，为掘进提供可靠消息。超前钻机还具备注浆和安装管棚的功能，使其具备加固前方地层的能力（2） 设钢拱环安装器紧靠刀盘的后部设有钢拱环安装器，利用工字钢拱环形成钢拱架支护。该方法安装速度快、支护效果及时。（3） 先开挖小导洞先用小直径 (3.5 5.0m)掘进机开挖导洞，再用钻爆法扩挖成隧道。充分利用小直径掘进机技术成熟、造价低、速度快、运输方便、风险小等优点，能事先探明地质和为扩挖创造通风条件。5.3 盾构机施工5.3.1 基本工作原理（一） 盾构法的基本含义 定义：“使用盾构机在地下掘进，在护盾的保护下，在机内安全的进行开挖和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工方法”。由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大部分组成。一项综合性的施工技术！除土方开挖、正面支护、隧道衬砌结构安装三个关键环节外，还需其他密切配合环节：地下水的降低，土层加固措施，管片预制、洞内运输、衬砌与地层间的充填、防水与堵漏、施工测量、变形监测等。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾尾已经拼装好的衬砌管片之上。 （二）常见盾构机工作原理 当前，常用盾构机类型有：土压平衡和泥水平衡盾构机，除出土（渣）的方式不同外，其基本工作原理一致。 土压平衡盾构机出土（渣）的工作原理：刀盘旋转开挖工作面土体，挖掘下来的土料作为稳定开挖面的介质，土料由螺旋输送机旋转运出；泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输料器出土量(旋转速度)进行调节。 泥水平衡盾构机出土（渣）的工作原理：利用泥水室的泥水压力来平衡切削面的土、水压力，切削下来的土体与泥水室内的泥水充分混合后,由泥水输送系统输送到泥水分离系统进行分离,废弃渣土,泥水经改良后,再次由管路输送回泥水室循环使用。 # 盾构法施工工艺过程视频观赏 #