隧道施工机械的发展

1、目目 录录v一、我国隧道施工技术的发展一、我国隧道施工技术的发展v二、隧道施工机械化作业线二、隧道施工机械化作业线v三、全断面隧道掘进机的分类三、全断面隧道掘进机的分类v四、隧道施工机械化发展四、隧道施工机械化发展v五、高速铁路简介五、高速铁路简介一、我国隧道施工技术的发展一、我国隧道施工技术的发展v追溯我国隧道施工的历史，首先要提到追溯我国隧道施工的历史，首先要提到1890年在台湾基隆至新竹窄轨铁路上建成的年在台湾基隆至新竹窄轨铁路上建成的216m长的狮球岭隧道，这是我国最早修建的一条长的狮球岭隧道，这是我国最早修建的一条铁路隧道。铁路隧道。v1908年，由工程师詹天佑博士主持，在北京年，由工程师詹天佑博士主持，在北京至张家口的铁路上用至张家口的铁路上用18个月的时间修建了长个月的时间修建了长1091m的八达岭隧道，在中国近代隧道修建的八达岭隧道，在中国近代隧道修建史上写下了重要的一页。然而，大规模地修史上写下了重要的一页。然而，大规模地修建各种用途的隧道还是从新中国成立开始的。建各种用途的隧道还是从新中国成立开始的。v在在50年代初，为了避免修建长隧道，常常年代初，为了避免修建长隧

2、道，常常尽可能地采用迂回展线来克服地形障碍，尽可能地采用迂回展线来克服地形障碍，使线路靠近地表。宝成铁路翻越秦岭的一使线路靠近地表。宝成铁路翻越秦岭的一段线路就是采用短小隧道群迂回展线的一段线路就是采用短小隧道群迂回展线的一个实例。在这段线路上有个实例。在这段线路上有34座隧道，最长座隧道，最长的秦岭隧道其长度仅为的秦岭隧道其长度仅为2363m。但是，根。但是，根据当时的技术水平，修建这样一座长度在据当时的技术水平，修建这样一座长度在2km以上的隧道也并不是一件容易的事。以上的隧道也并不是一件容易的事。由于在施工中首次使用了风动凿岩机和轨由于在施工中首次使用了风动凿岩机和轨行式矿车，使得宝成铁路秦岭隧道的修建行式矿车，使得宝成铁路秦岭隧道的修建成为从成为从“人力开挖人力开挖”过渡到过渡到“半机械开挖半机械开挖”的标志。的标志。v隧道工程技术发展第二个阶段的代表性工程是隧道工程技术发展第二个阶段的代表性工程是60年年代中期修建的成昆铁路。成昆铁路全长代中期修建的成昆铁路。成昆铁路全长1085km，隧，隧道占全线长度的道占全线长度的31%。其中关村坝隧道和沙马拉打。其中关村坝隧道和沙马拉打

3、隧道长度均在隧道长度均在6km以上。在这批隧道的施工中采用以上。在这批隧道的施工中采用了轻型机具，分部开挖的了轻型机具，分部开挖的“小型机械化小型机械化”施工，修施工，修建速度达到了每月建速度达到了每月“百米成洞百米成洞”的水平。的水平。v我国修建长度我国修建长度10km以上的铁路隧道的实践是从中铁以上的铁路隧道的实践是从中铁隧道集团修建隧道集团修建14.295km长的双线隧道长的双线隧道大瑶山隧道大瑶山隧道开始的。在这座隧道的施工中，采用液压凿岩台车，开始的。在这座隧道的施工中，采用液压凿岩台车，衬砌钢模板台车和高效能的装运机械等机械化配套衬砌钢模板台车和高效能的装运机械等机械化配套作业，并实行全断面开挖。大瑶山隧道是我国山岭作业，并实行全断面开挖。大瑶山隧道是我国山岭隧道采用重型机械综合机械化施工的开端，将隧道隧道采用重型机械综合机械化施工的开端，将隧道工程的修建技术和修建长大隧道的能力提高到一个工程的修建技术和修建长大隧道的能力提高到一个新的阶段，缩短了同国际隧道施工先进水平的差距。新的阶段，缩短了同国际隧道施工先进水平的差距。v在此以后修建的许多长大隧道中，基本上都在此以后修建

4、的许多长大隧道中，基本上都是按是按“大瑶山模式大瑶山模式”施工的。由中铁隧道集施工的。由中铁隧道集团与中铁二局共同修建的南昆铁路上长度为团与中铁二局共同修建的南昆铁路上长度为9392m的米花岭隧道，采用了门架式液压凿的米花岭隧道，采用了门架式液压凿岩台车，创造了单口月成洞岩台车，创造了单口月成洞502.2m的成绩。的成绩。v1999年年8月，我国最长的铁路隧道月，我国最长的铁路隧道秦岭隧秦岭隧道贯通道贯通。40年前修建的年前修建的2km长的秦岭隧道差长的秦岭隧道差不多是用人力艰难地修成的。那时，手持式不多是用人力艰难地修成的。那时，手持式凿岩机和小型矿车几乎是仅有的施工机具。凿岩机和小型矿车几乎是仅有的施工机具。40年后的今天，在西康铁路上年后的今天，在西康铁路上18.457km长的长的秦岭隧道的修建中使用了秦岭隧道的修建中使用了TBM（全断面隧道（全断面隧道掘进机）现代隧道施工机械，实现了隧道施掘进机）现代隧道施工机械，实现了隧道施工工厂化。工工厂化。vTBM法是一种投资大，但施工速度快、工期法是一种投资大，但施工速度快、工期短的施工方法。与钻爆法相比，短的施工方法。与钻爆法相比，T

5、BM法具有法具有快速高效、优质安全的显著特点。瑞士弗莱快速高效、优质安全的显著特点。瑞士弗莱娜（娜（Vereina）隧道、台湾新武界引水隧道等）隧道、台湾新武界引水隧道等工程均采用工程均采用TBM法施工；连接英法两国的英法施工；连接英法两国的英吉利海峡隧道，隧道总长吉利海峡隧道，隧道总长148km，采用，采用11台双台双护盾式护盾式TBM施工，只用了三年半就全部贯通，施工，只用了三年半就全部贯通，最高月进度达最高月进度达1487m。用于。用于18.46km的西康铁的西康铁路秦岭隧道施工的开敞式路秦岭隧道施工的开敞式TBM，最高月进度，最高月进度达达528.1m。在。在6.113km长的西安南京铁路磨沟长的西安南京铁路磨沟岭隧道的施工中，开敞式岭隧道的施工中，开敞式TBM创造了最高日创造了最高日掘进达掘进达41.3m，最高月掘进达，最高月掘进达573.9m的国内新的国内新记录。记录。v随着科学技术的进步和生产管理水平的不断随着科学技术的进步和生产管理水平的不断提高，隧道和地下工程的修筑技术和能力也提高，隧道和地下工程的修筑技术和能力也在不断提高，修筑手段不断更新。我国隧道在不断提高，修筑

6、手段不断更新。我国隧道机械化施工经历了从手工作业、半机械化作机械化施工经历了从手工作业、半机械化作业、部分机械化作业并逐步走上综合机械化业、部分机械化作业并逐步走上综合机械化配套的发展过程。从人工开挖到盾构与配套的发展过程。从人工开挖到盾构与TBM的使用，我国目前隧道机械化施工的的使用，我国目前隧道机械化施工的综合水平与综合水平与50年代相比已经产生了质的飞跃。年代相比已经产生了质的飞跃。v隧道施工的发展史，也折射出我国机械工业隧道施工的发展史，也折射出我国机械工业发展历程。发展历程。二、隧道施工机械化作业线二、隧道施工机械化作业线v（一）隧道开挖作业线（一）隧道开挖作业线v（二）装运设备（二）装运设备v（三）支护衬砌设备（三）支护衬砌设备v（四）辅助施工设备（四）辅助施工设备（一）隧道开挖作业线（一）隧道开挖作业线v在钻爆掘进中常使用的大型液压凿岩台车、风在钻爆掘进中常使用的大型液压凿岩台车、风动凿岩机、液压凿岩机，还有电动及内燃凿岩动凿岩机、液压凿岩机，还有电动及内燃凿岩机，但较少采用。机，但较少采用。v采用液压凿岩台车开挖钻孔作业效率高，劳动采用液压凿岩台车开挖钻孔作业效率高，劳

7、动强度大低，劳动环境条件好，但一次性投入相强度大低，劳动环境条件好，但一次性投入相对较大。由于技术性及专业性较强，最好采用对较大。由于技术性及专业性较强，最好采用专业公司管理模式来使用液压凿岩台车才能取专业公司管理模式来使用液压凿岩台车才能取得最大的效益。得最大的效益。大型液压凿岩台车大型液压凿岩台车（二）装运设备（二）装运设备v隧道爆破后石碴，通过装运设备运出洞隧道爆破后石碴，通过装运设备运出洞外。外。v装碴机械类型，按其装碴机构型式可分装碴机械类型，按其装碴机构型式可分为：铲斗式、蟹爪式、立爪式、耙斗式、为：铲斗式、蟹爪式、立爪式、耙斗式、挖斗式。铲斗式装碴机为间歇式连续装挖斗式。铲斗式装碴机为间歇式连续装碴机，有前翻后卸、前卸和侧卸式三个碴机，有前翻后卸、前卸和侧卸式三个卸碴方式。卸碴方式。v装碴机的行走方式有：轨行式、轮胎式装碴机的行走方式有：轨行式、轮胎式和履带式三种。和履带式三种。v水平运输设备水平运输设备v隧道洞内运输方式分为有轨和无轨两种隧道洞内运输方式分为有轨和无轨两种运输方式，应根据隧道长度、开挖方法、运输方式，应根据隧道长度、开挖方法、机具设备、运量大小等选用运输

8、方式。机具设备、运量大小等选用运输方式。（三）支护衬砌设备（三）支护衬砌设备v1、初期支护设备、初期支护设备v在隧道施工中，采用喷射混凝土并配之以锚杆、挂网、在隧道施工中，采用喷射混凝土并配之以锚杆、挂网、钢拱架的方法，作为临时初期支护。钢拱架的方法，作为临时初期支护。v喷射机喷射机v混凝土喷射机有干喷及湿喷机，按结构形式分为转子混凝土喷射机有干喷及湿喷机，按结构形式分为转子式和活塞式，转子式结构简单，价格低，活塞式主要式和活塞式，转子式结构简单，价格低，活塞式主要作为湿式混凝土喷射，喷射质量高，并可用于钢纤维作为湿式混凝土喷射，喷射质量高，并可用于钢纤维喷射，价格高。喷射，价格高。v混凝土喷射机械手混凝土喷射机械手v采用人工手持喷射混凝土，喷射环境差，回弹量大。采用人工手持喷射混凝土，喷射环境差，回弹量大。采用喷射机械手可实现自动控制，喷层均匀，工作效采用喷射机械手可实现自动控制，喷层均匀，工作效率高，如瑞士阿里瓦率高，如瑞士阿里瓦AL285、AL385等。等。v2、二次支护设备、二次支护设备v在隧道施工中，混凝土模注衬砌所采用的机械设备，根据不在隧道施工中，混凝土模注衬砌所采用的机

9、械设备，根据不同的施工工艺，有多种配置方式，主要机械有混凝土拌合站、同的施工工艺，有多种配置方式，主要机械有混凝土拌合站、混凝土输送车、混凝土输送泵、衬砌模板台车等。混凝土输送车、混凝土输送泵、衬砌模板台车等。v混凝土拌合站混凝土拌合站v混凝土拌合站用于连续混凝土生产，效率高，机械化作业程混凝土拌合站用于连续混凝土生产，效率高，机械化作业程度高。根据配置方式可选择固定式或移动式拌合站。度高。根据配置方式可选择固定式或移动式拌合站。v混凝土输送车混凝土输送车v混凝土输送车实现混凝土搅拌输送，根据隧道运输方式分为混凝土输送车实现混凝土搅拌输送，根据隧道运输方式分为轨行式和轮胎式两种，滚筒容积从轨行式和轮胎式两种，滚筒容积从3m38m3。v混凝土输送泵混凝土输送泵v隧道采用混凝土泵与模板台车配合使用，可提高衬砌速度。隧道采用混凝土泵与模板台车配合使用，可提高衬砌速度。对于混凝土泵泵送能力选择应根据隧道一次衬砌长度等选择。对于混凝土泵泵送能力选择应根据隧道一次衬砌长度等选择。v模板台车模板台车v模板台车按结构形式可分为全园式、穿行式、针梁式等，模模板台车按结构形式可分为全园式、穿行式、针梁式等

10、，模板台车的选择应根据隧道衬砌速度要求。板台车的选择应根据隧道衬砌速度要求。（四）辅助施工设备（四）辅助施工设备 v当隧道开挖遇到不良地质，需要进行当隧道开挖遇到不良地质，需要进行超前钻探、注浆，改善地质条件，其超前钻探、注浆，改善地质条件，其设备配置如地质钻机设备配置如地质钻机、注浆机等。、注浆机等。三、全断面隧道掘进机的分类三、全断面隧道掘进机的分类v（一）盾构（一）盾构v（二）盾构与（二）盾构与TBM掘进机的区别掘进机的区别v（三）（三）TBM掘进机掘进机v全断面隧道掘进机采用了类全断面隧道掘进机采用了类似机器人的技术，是集机、似机器人的技术，是集机、光、电、气、液、信息于一光、电、气、液、信息于一体的隧道施工成套专用设备。体的隧道施工成套专用设备。具有自动化程度高、对交通具有自动化程度高、对交通和周围地层影响小、有利于和周围地层影响小、有利于环境保护的优点。环境保护的优点。v隧道掘进机的地质针对性非隧道掘进机的地质针对性非常强，一般来说，用于岩石常强，一般来说，用于岩石地层的隧道掘进机称为地层的隧道掘进机称为TBMTBM，用于软土地层的隧道掘进，用于软土地层的隧道掘进机称为盾构

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