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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 上海地铁隧道运用盾构机进行施工隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 『 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。

隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 一、TBM发展历史简介 u隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )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 u1818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 u1846年意大利人Maus发明隧道掘进机(盾构)u1851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 u1881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u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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 二、国外主要制造商 u德国威尔特(Wirth)公司 u德国德马克(Dcmag)公司 u美国罗宾斯(Robbins)公司 u美国贾瓦(Jarva)公司 u德国海瑞克(Herrenknecht)公司 u加拿大拉瓦特(Lovat)公司 u日本三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)第三章 隧道掘进机(TBM)施工 隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 美国ROBBINS公司 1951年成立，专长生产硬岩TBM。

直径范围2~11.87M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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 德国海瑞克德国海瑞克HERRENKNECTHT AGHERRENKNECTHT AG公司公司1977年成立，专长生产盾构TBM1985年研制出能在地下水位下工作的大直径TBM1988年制造出直径大于10M的混合盾构TBM隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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2.5~5.8m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 20~300m，累计总掘进长度12km ①云南西洱河水电站引水隧道 ②引滦入津新王庄隧道陡河电站的引水隧道 ③引大入秦总干渠38号隧道 ④北京落坡岭水电工程 ⑤贵州猫跳河水电站引水隧道 ⑥福建龙门滩引水隧道 ⑦江西萍乡、山西怀仁、山西古交、云南羊场煤矿隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 国内应应用(续续) ①甘肃肃引大入秦水磨沟输输水隧道[Φ5.54m；11649m； Robbins双护护盾TBM；最高月进进尺1300.8m/月] ②引黄入晋总总干6、7、8号与南干4、5、6、7号隧道 [Robbins双护护盾TBM，总长总长 122km，最高月进进尺1637m/ 月，日掘进进113m/日] ③辽辽宁大伙房引水工程[全长长85.32km，3台Φ8.0m开敞式] ④新疆大阪输输水隧道工程[全长长30.68km，德国海瑞克双护护 盾TBM] ⑤青海引大济济湟总总干渠工程[德国Wirth双护护盾TBM， Φ5.93m，全长长19.94km] ⑥西康铁铁路秦岭Ⅰ线线隧道[掘进进5.621km，Φ8.8m开敞式 TBM] ⑦西安南京铁铁路桃花铺铺1号隧道[掘进进7.23km,机型同上] ⑧西安南京铁铁路磨沟岭隧道[掘进进6.11km,机型同上] ⑨南疆铁铁路吐库库二线线中天山隧道[机型同上] ⑩兰兰渝铁铁路西秦岭隧道[Φ10.23mRobbins开敞式TBM] 11重庆庆地铁铁一号线线[2台Φ6.36m开敞式TBM]隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （一）国内TBM应应用 1、开敞式硬岩TBM 1997年 西安－安康铁路秦岭Ⅰ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98~325Mpa， 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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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隧洞隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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#洞贯通隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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、泥质板岩隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG （二）国外TBM发展世界最大的TBM－直径14.2米混合盾构隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 微型TBM隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 双圆或三圆TBM隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 母子盾构TBM椭圆型断面TBM隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 矩形断面TBM隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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 u微型TBM： Φ0.25~3.00m u中型TBM： Φ3.0~8.0m u巨型TBM： 大于Φ8.0m隧 道 工 程 SUI DAO GONG CHENG 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。