TBM-中文版.doc

全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine），或称潜盾机，英文缩写为TBM，是专门用在开凿隧道的大型机具。该机具具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成，开挖速度是传统钻爆法的5倍。然而该机具完全无法模组化，只能依照开挖隧道的直径订作，因此购买价格动辄上亿元。
目录
· 1 全断面隧道掘进机的分类
1.1 岩石隧道掘进机
1.2 软土隧道掘进机
· 2 历史
· 3 参与的重大工程
全断面隧道掘进机的分类
全断面隧道掘进机可分为：
岩石隧道掘进机
· 开敞式（Open-type TBM），也称支撑式TBM或撑靴式TBM。特点是适应硬岩地层，没有盾构，使用支撑靴（gripper）和前后支撑交替撑紧洞壁上以承受TBM向前掘进的巨大反作用力与反扭矩，并可以调整掘进方向。 如果遇到局部不稳定岩层，开敞式TBM使用自带的辅助设备打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、加圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定。当遇到局部特软弱围岩或破碎带，开敞式TBM使用自带的超前钻及灌浆设备，预先固结掘进前方的一段围岩，待围岩强度自稳后再安全掘进。永久性的洞壁衬砌待全线贯通后再集中进行。在西康铁路秦岭隧道施工、天生桥二级水电站引水隧道施工
· 护盾硬岩TBM（shielded hard rock TBM）用于破碎岩层，在TBM后方混凝土衬砌支撑不稳定的洞壁。又可分为：
o 双护盾TBM（Double Shield TBM）具有两种模式：在稳定岩层用支撑靴稳定TBM掘进；在不稳定岩层、破碎岩层，用TBM之后的洞壁作为支撑来稳定TBM。
o 单护盾TBM（Single Shield TBM）用于破碎岩层，依靠混凝土洞壁来支撑稳定TBM
软土隧道掘进机
· 开敞式（open-face）软岩掘进机，用于稳定且少水的地层。掘进出的隧道土质洞壁在短期内保持直立稳定，不需要衬砌支护。
· 封闭式（closed-face）或压力平衡式软岩掘进机
o 土压平衡式（Earth Pressure Balanced）TBM 由刀盘切割土层，切削下来的土进入土仓（也叫开挖舱）并与工作面的水土压力保持平衡。土仓内的螺旋输送机出土量与刀盘的推进量取得平衡，进行连续出土工作。土压的稳定依靠刀盘切削速度、推进力和螺旋输送机的转速联合协调进行。
o 泥水平衡式（Slurry Pressure Balanced）TBM用于水压很大、地下水丰富的土层掘进（如过江、跨海隧道等）。在刀盘后部为泥水室，里面的泥水与工作面的压力保持平衡，以保证开挖面泥土地层稳定。从泥水室取出的泥水要水-土分离，分离出的水用于泥水室与工作面加压；分离出的土装车运出隧道。
历史
全断面隧道掘进机于1853年诞生，设计者为Charles Wilson，首用于美国马萨诸塞州西部的霍赛克隧道（Hoosac Tunnel）的挖掘上，在页岩中边掘进边支护隧道壁。但该台掘进机仅仅前进10呎便告损毁，后该隧道改采传统人工挖掘方式，延迟至1875年始告竣工。全断面隧道掘进机的首起使用成功案例为美国南达科他州的欧阿希水坝（Oahe Dam），于1952年投入使用，并在1962年竣工。然而隧道掘进机的打响名号，仍迟至1988年起的英法海底隧道建设工程。
参与的重大工程
· 1952年，美国南达科他州的欧阿希水坝，为首起成功案例。
· 1985年，日本贯通北海道与本州之间的青函隧道。
· 1987年12月1日，英法海底隧道。
· 1991年7月，台湾蒋渭水高速公路中的重大隧道工程：雪山隧道开挖（因台湾雪山地质破碎，北上线隧道坍塌压毁TBM导致报废，而后北上线改为传统钻炸法施工）。
· 1997年12月，中国首次从德国引进2台敞开式TBM，用于西康铁路秦岭隧道I线。
· 2003年，马来西亚精明隧道。
· 2004年，中国武汉长江隧道；2011年，武汉地铁二号线。
· 2008年，中国三峡大坝锦屏水电站一号引水隧洞。
在硬岩作业里，没有任何设备的挖掘速度快得过主梁式隧道掘进机
如果您希望在最短的时间内贯通硬岩隧道，罗宾斯主梁式硬岩掘进机将是您的不二选择。使用最合适的机器，配合经验丰富的技术队伍为您效力，您的工程施工将更为可靠、安全、高效，并且得到破纪录的成绩。
何谓主梁式硬岩掘进机？

罗宾斯主梁式硬岩掘进机源于简单的概念，而成于复杂精密的设计。设备前部是旋转式刀盘，刀盘直径与隧道直径一致。刀盘上装有滚刀（滚刀尺寸从11寸到20寸），根据隧道岩石类型，安装在合适位置上。当刀盘旋转时，液压推进油缸向前推进，刀具深入岩石中。推动滚刀旋转的巨大推力使得岩石破裂，由此研碎隧道面岩石。罗宾斯独特的浮动撑靴系统往隧道两边伸出并固定，做力支撑点，当油缸向前推时，主梁便可从而将带动整台机器往前推进。在撑靴不停往两边伸出并固定，机器便可持续向前推进。旋转刀盘上的土仓将研碎的岩石铲起并运到主梁内的皮带输送机上，从而将岩石往机器后方运送并最终运出隧道。在一个冲程结束时，机器后部的支撑牛腿放下，撑靴和推进油缸收起回到原位。推进油缸的反作用力使得撑靴重新定位，准备好为下一个推进冲程。撑靴再次伸出，后部支撑牛腿提起，掘进再次开始。

主梁式硬岩掘进机敞开式的设计可以使得开挖面支护的安装（如岩石锚杆、钢筋网、环梁和混凝土浇注）在旋转刀盘后面快速直接的进行，这是在无衬砌隧道 里，最理想解决方案。可靠的主梁式设计降低了维护的需要，并大大提高了掘进速度。这就是为什么罗宾斯主梁式硬岩掘进机创造如此多隧道记录和众多竞争对手争 相试图复制的原因。
从坚固到微断裂的岩层，罗宾斯主梁式硬岩掘进机都是最合适的选择。我们每一部机器可以直径小至3米，大至15米，为不同的隧道量身定做。为了新项目的应用，我们还在持续扩大机器直径的范围。

主梁式硬岩掘进机的特点
所有罗宾斯主梁式掘进机都配备：
· 量身定做的旋转式刀盘，与特定地质配合，保证顺畅高效掘进
· 大直径高荷载的滚刀，高效打穿岩石
· 大直径的主梁及大齿轮，专为需要大推力的地下工程条件设计
· 罗宾斯独特的浮动撑靴系统，连续不断向前推进
· 液压驱动的两侧和顶部支撑，稳定刀盘，降低刀具磨损
· 激光导向系统，精准掘进方向
· 钢板盾体，保证隧道和刀盘间密封
· 刀盘内的防尘钢板，用来隔离隧道和刀盘，刀盘产生的粉尘通过主梁吸进后配套的除尘器
· 主梁内高效的皮带输送机，快速将渣土从刀盘运送到机器后部
根据不同地质，罗宾斯主梁式掘进机还可配备：
· 顶部注浆系统，稳固薄弱地层
· 环梁安装机，快速安装隧道支撑
· 背装式刀具，在不稳定地层快速安全更好刀具
· 超前钻机，提前探测前方地层状况
· 可变式刀盘速度
· 甲烷和其他气体检测器
· 数据采集系统：自动收集、监控和储存实时数据，包括掘进速度、推进压力、刀盘速度、撑靴压力和其他机器运作参数
· 自动化精度导向系统
· 闭路电视系统
· 自动灭火系统
· 闭合循环冷却系统，节省用水
罗宾斯设计的隧道掘进机符合每个项目不同的需要和标准，包括地质条件、隧道设计、建造计划、项目供期、工地环境等其他因素。收到客户的需求，我们将审阅您的项目技术参数，由此提供最合适的方案。对于一些项目，一台全新的隧道掘进机将是最合适您隧道的作业设备；而对于其他项目，翻新的设备却是最好的选择，同时节省供货周期并大大降低成本。
若需要了解更多罗宾斯以往项目，请搜索项目解决方案。您可分享到更多罗宾斯在过去的成功经验，并了解到罗宾斯是如何为您项目提供创新的解决方案。
无论您正在准备投标，还是为准备施工方案，罗宾斯都能为您的项目提供最合适的技术支持。若需要，可在线填写咨询表格或直接联系罗宾斯公司。
在困难地质中施工，
同样需要主梁式机器的掘进速度
倘若使用的错误的机器，破裂的岩石也能成为无法攻克的障碍，还影响到工作的安全和效率，以及供期。使用罗宾斯的双护盾硬岩掘进机，将为您的项目带来更高安全性和最优异的成绩。
对此种先进的掘进机设计，罗宾斯并不陌生， 事实上双护盾硬岩掘进机是我们发明的硬岩掘进机其中的一个类型。在1972年，罗宾斯发明和生产了世界上第一台双护盾硬岩掘进机，为在破裂岩层中掘进的隧道施工提供了最好的解决方案。近年来，多台罗宾斯的双护盾硬岩掘进机更是打破了多个世界掘进记录。
何谓双护盾硬岩掘进机？

双护盾硬岩掘进机包括了安装在刀盘支撑上的可旋转刀盘、可伸缩前盾（内盾体直径略小，可与外面稍大直径的外盾体进行伸缩作用）、中盾和尾盾。
在正常模式（双护盾模式）下，撑靴伸出，作用在隧道壁上，推进油缸伸出，从而将刀盘支撑和刀盘向前推进，旋转的刀盘开始切削。机器向前推进时，可伸缩的前盾伸出，在破碎的岩层中完好的保护主机里的一切操作。
在掘进过程中，中盾保持不变。管片安装机固定在中盾内，这样管片就可在机器掘进过程中顺利进行衬砌。管片在尾盾的安全保护下安装。只有使用双护盾，才能在机器掘进过程中进行管片衬砌，保证高效掘进。同时，完好的护盾保护状态为施工提供一个安全的环境。
倘若隧道壁地层太薄弱，不能支撑撑靴作用力，机器可选用单护盾模式。中盾中的辅助推进油缸可将推力从中盾传送到隧道衬砌上，从而往前推进。但在单护盾模式下，管片衬砌和机器掘进不可同步。
无论在任何一种模式下操作，双护盾硬岩掘进机都能为施工提供一个安全的工作环境。罗宾斯的双护盾硬岩掘进机适用在不同地质状况下进行安全高效的掘进。 我们能为您的项目设计和制造直径从1.6米到15米直径不等的双护盾硬岩掘进机。

双护盾硬岩掘进机的特点：
所有罗宾斯双护盾硬岩掘进机的标准配备：
· 平整、薄断面的刀盘，在破碎岩层中加强工作面支撑
· 凹入式土仓结构，入口带铁杆栅，防止大直径岩石进入
· 背装式刀具，确保能在不稳定地层中安全换刀
· 双推进系统，推力可选择作用在隧道壁或隧道衬砌上
· 高速管片安装机（可根据设备直径选择单臂或双臂），准确安装钢筋混凝土管片
· 可伸缩中盾，包括内盾和外盾，为施工提供安全的保障，可探测周围地层状况并采取措施，同时在转弯过程中依然顺畅通过
· 数控导向系统，可连续收集信息，严格控制掘进方向
罗宾斯双护盾硬岩掘进机的备选功能：
· 可闭式土仓门
· 盾尾密封盒注脂系统
· 超大功率紧急推进系统
罗宾斯双护盾硬岩掘进机还可量身配备一下功能
· 超前钻机，提前探测前方地层状况
· 可变式刀盘速度
· 甲烷和其他气体检测器
· 数据采集系统：自动收集、监控和保持实时数据，包括掘进速度、推进压力、刀盘速度、撑靴压力和其他机器运作参数
· 自动化精度导向系统，包括环梁控向系统
· 导向数据采集系统
· 闭路电视系统
· 自动灭火系统
· 闭合循环冷却系统，节省用水
罗宾斯设计的双护盾硬岩掘进机符合每个项目不同的需要和标准，包括地质条件、隧道设计、建造计划、项目供期、工地环境等其他因素。收到客户的需求，我们将审阅您的项目技术参数，由此提供最合适的方案。对于一些项目，一台全新的隧道掘进机将是最合适您隧道的作业设备；而对于其他项目，翻新的设备却是最好的选择，同时节省供货周期并大大降低成本。
若需要了解更多罗宾斯以往项目，请搜索项目解决方案。您可分享到更多罗宾斯在过去的成功经验，并了解到罗宾斯是如何为您项目提供创新的解决方案。
无论您正在准备投标，还是为准备施工方案，罗宾斯都能为您的项目提供最合适的技术支持。若需要，可在线填写咨询表格或直接联系罗宾斯公司。
在大规模断裂岩层中，
众多施工单位信赖罗宾斯的单护盾硬岩掘进机
在大规模断裂岩层中施工，项目的难度很大，罗宾斯单护盾硬岩掘进机简洁的盾体设计是最佳的选择。它也同时能提供如主梁式结构的破碎能力，和具备双护盾的施工安全保护，
何谓单护盾硬岩掘进机？

罗宾斯单护盾硬岩掘进机在断裂岩层中，为整个施工作业从隧道掘进到隧道衬砌完的工人提供良好的保护。设备的主体外层是比隧道直径略小的盾体，平整、薄断面的刀盘降低了开挖工作面的不稳定性，防止大石块坍塌引起过大开挖应力。前部可旋转的刀盘和隧道直径一致，当刀盘转动时，整一环的液压油缸提供前进的推力，撑靴作用在隧道壁上，机器向前推进。刀盘上安装的滚刀(直径从11寸到20寸不等)进行最佳切削。滚刀旋转的巨大推力传送到岩石中产生裂缝，由此进行隧道面岩石切削。掘进和衬砌按依序进行。油缸将铰接刀盘按需要的方向进行对整个掘进机的控向行驶。
罗宾斯提供直径从1.6米到15米的单护盾硬岩掘进机。所有的单护盾都带有高速管片安装机和铰接刀盘。 简洁的盾体结构在转弯时更为方便操作，同时减少了暴露在挤压地层的面积，降低机器卡壳的可能性。

单护盾硬岩掘进机的特点：
所有罗宾斯单护盾硬岩掘进机的特点：
· 平整、薄断面的刀盘，在断裂岩层中加强工作面支撑
· 背装式刀具，在不稳定地层中安全换刀
· 凹入式土仓结构，入口带铁杆栅，防止大直径岩石进入
· 快速重调推进油缸
· 斜齿轮供给刀盘扭矩推力
· 转向用铰接刀盘
· 高速管片安装机（可根据设备直径选择单臂或双臂），准确安装钢筋混凝土管片
· 简洁的盾体结构在转弯时更为方便操作，同时减少了暴露在挤压地层的面积，降低机器卡壳的可能性。
· 数控导向系统，可连续收集信息，严格控制掘进方向
罗宾斯单护盾硬岩掘进机还可量身配备以下功能：
· 超前钻机，提前探测前方地层状况
· 自动监控和数据采集系统，储存实时数据，包括掘进速度、推进压力、驱动马达电流等设备运作参数。
· 闭式土仓门，控制渣土流入
· 带注脂系统的盾尾密封，防止渣土流入管片和盾体的缝隙
· 超大功率推进系统，防止机器卡壳

罗宾斯设计的单护盾硬岩掘进机符合每个项目不同的需要和标准，包括地质条件、隧道设计、建造计划、项目供期、工地环境等其他因素。收到客户的需求，我们将审阅您的项目技术参数，由此提供最合适的方案。对于一些项目，一台全新的隧道掘进机将是最合适您隧道的作业设备；而对于其他项目，翻新的设备却是最好的选择，同时节省供货周期并大大降低成本。
若需要了解更多罗宾斯以往项目，请搜索项目解决方案。您可分享到更多罗宾斯在过去的成功经验，并了解到罗宾斯是如何为您项目提供创新的解决方案。
无论您正在准备投标，还是为准备施工方案，罗宾斯都能为您的项目提供最合适的技术支持。若需要，可在线填写咨询表格或直接联系罗宾斯公司。
困难地层，强硬机器
如果您要在即有软土又有风化岩层的复杂地层开挖隧道，那么罗宾斯的土压平衡盾构机将是您的正确选择。特别是您的工地位于市中心，需要严格控制地面沉降，您会发现使用罗宾斯设备，是最合适的！
土压平衡盾构机用于轨道隧道、城市地铁系统、高速铁路隧道等，需要在部分或全部在地下水位以下的软土地层施工的隧道工程项目。
我们的土压平衡盾构机融入了罗宾斯在地下工程领域50多年的掘进机设计、生产和施工经验。罗宾斯在困难地质掘进的丰富经验无人能比。我们的工程师会根据您们项目的实际条件设计和制造合适的盾构机。从“流畅式”刀盘结构降低摩擦力，到极可靠的背衬注浆系统，以及变频刀盘驱动，罗宾斯正将土压平衡盾构机带领到一个新的领域。
何谓土压平衡盾构机？

土压平衡盾构机是专为含水带压的软土地层掘进而设计。松散的地层中带有大直径的卵石，并且在高水压的环境下，普通的隧道掘进机将无法前进。而罗宾斯的土压平衡盾构机带有铰接盾体，先进的密封足以抵抗高达10bar的水压，通过监控和调整土仓压力进而控制开挖面稳定性和地面沉降，达到刀盘和开挖面的压力平衡，因此得名“土压平衡”。
土压平衡盾构机的内部工作区域带有完整的密封，完全隔离外界水压。
螺旋输送机将液化的渣土从刀盘后面往外输送。操作手可控制螺旋输送机的速度和出渣率，从而控制开挖面的压力，并使出渣速度和掘进速度匹配。
中盾和尾盾之间的铰接位置上安装了高压密封带，防止在盾体在铰接时外部水流进盾体内。
盾构机掘进时，管片安装机拼装管片。尾盾专设的高压密封有效对抗外来高压，防止水或污泥进入。当需要进入刀盘仓进行刀盘检查或更换刀具时，工作人员可通过人仓安全进入。土仓的作用是通过维持土压平衡有效支撑开挖面。
盾构机可通过铰接系统和刀盘上的仿形刀调整掘进方向。罗宾斯的工程师通过精准计算仿形刀的伸出量和铰接角度，设计出合适的方向控制系统。

土压平衡盾构机的特点：
所有罗宾斯土压平衡盾构机均安装：
· 针对开挖地质专门设计的刀盘和刀具，刀盘可设计为:
o 罗宾斯背装式滚刀和刮刀，对抗含卵石软土或大 规模风化岩层
o 只配备刮刀，对抗非岩层地质
o 全部覆盖刮刀，部分加配滚刀，对抗突如其来的卵石
o 仿形刀，进行隧道超挖，调整掘进方向
· 变频驱动的刀盘，保证足够大的开口率
· “流畅式”刀盘设计，降低刀盘摩擦力变频驱动的刀盘，保证足够大的开口率
· 大功率主轴承，增加耐用性和延长使用寿命
· 刀盘驱动、铰接带、尾盾上均安装高压密封，防止涌水
· 盾尾上安装高速旋转的管片安装机，快速安全定位和拼装管片
· 盾尾上安装推进油缸，准确定位和拼装管片
· 主动铰接油缸，控制方向，将推力从尾盾传送至前盾
· 数控导向系统，连续显示实时管片拼装数据，精确监控
罗宾斯设计的土压平衡盾构机符合每个项目不同的需要和标准，包括地质条件、隧道设计、建造计划、项目供期、工地环境等其他因素。收到客户的需求，我们将审阅您的项目技术参数，由此提供最合适的方案。对于一些项目，一台全新的隧道掘进机将是最合适您隧道的作业设备；而对于其他项目，翻新的设备却是最好的选择，同时节省供货周期并大大降低成本。
若需要了解更多罗宾斯以往项目，请搜索项目解决方案。您可分享到更多罗宾斯在过去的成功经验，并了解到罗宾斯是如何为您项目提供创新的解决方案。
无论您正在准备投标，还是为准备施工方案，罗宾斯都能为您的项目提供最合适的技术支持。若需要，可在线填写咨询表格或直接联系罗宾斯公司。
实现掘进速率最大化
隧道掘进的速度通常被出渣速度和关键工程材料物流供应时间所限制。后配套系统，或者后配套拖车设备，对于机器本身而言至关重要。这是罗宾斯高度重视后配套系统设计的原因。
从简单的短小的台车系统到紧凑的远程遥控的双轨系统，罗宾斯总是根据掘进地质和机器类型专门设计。罗宾斯帮助您寻找最合适的类型，我们可提供带渣土车或输送机的轨道式设计，也可提供仅适用输送机或橡胶轮胎机车的无轨式设计。
单轨式后配套系统

单轨式后配套系统的优点在于短小，容易操作和维护。如果您的隧道直径较小，长度较短，或者装配的空间较小，单轨式后配套系统将是最好的选择。目前，单轨式后配套系统更多地用于掘进机从井底始发的情况下。并且，根据您的施工计划和要求，单轨式后配套系统还可和连续输送机或者渣土车一同配合使用。
双轨式后配套系统
在大直径隧道中需要使用渣土车，双轨式后配套系统能保证最高施工效率。在后配套后面安装道岔，空载的渣土车也可以停置在载货区，同时其他的渣土车在轨道上运行。这样可以大大改善机车之间的延时并提高掘进速度。
气胎式后配套系统
气胎式后配套系统可以通过输送机或者渣土车输送渣土。这样，地面的轨道就可以和隧道的掘进同步向前移动。由于其灵活性，气胎式后配套系统在许多大直径隧道施工中被经常使用，其中包括道路工程、轨道工程、水力工程等。
后配套系统配备
通风系统:
· 除尘器（干式和湿式），带风扇和灭音器
· 伸缩式的通风风管
· 新鲜空气增压鼓风机
水和压缩空气:
· 后备压缩机
· 压缩空气排放系统
· 工业用净水排放系统
· 冷却水循环系统
· 压缩空气和/或水管卷盘
岩层支护:
· 喷射混凝土注浆设备，台车和机械手
· 可变式刀盘速度
· 混凝土管片运输和储存
· 背衬注浆系统，管片衬砌
· 图案式螺旋钻机系统
电气系统:
· 高压电缆卷盘
· 紧急用发电机
· 紧急照明