TBM盾构机选型依据

TBM盾构机选型依据,摘 要：根据北京地区工程地质和水文条件，以及北京市地铁施工的特点，提出适用于北京地区地铁隧道施工用的盾构机型和盾构机基本配置的技术要求，同时还盾构机扭矩、刀具形状与布置及作用等技术关键点进行了讨论。此外还提出，施工、国内重企业及科研单位三看联合起来共同攻关，可以设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。关键词：北京地铁 盾构机 造型 砂卵石 磨损1 前言为承接北京地铁隧道施工任务，我集团于2002年10月参加了北京市地铁五号线盾构法施工标段的投标，由笔者执笔编写投标书中盾构机选型部分内容。在完成此任务的过程中，笔者对北京地区地质特征、盾构机机型及适应工程地质的特点等进行了思考，感到国内大型业企业如果深刻认识到北京地区地质的特点，在设计方面针对关键问题有正确的解决办法，再加上精心制造，完全有能力设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。为此，笔者将北京地区地铁隧道施工用盾构机选型的有关资料进行整理，同时结合我集团购买北京市地铁五号线施工用盾构机(外径Φ6.14 m)时的一些基本考虑，勉凑一文，供国内同行，为促进我国盾构技术的贡献一点微薄之力。2 北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式2.1 工程地质及水文条件北京市地处永定河洪冲积扇的中上部，第四系松散土层及砂卵石层遍布全区，其地质沉积层的"相变"十分明显，如西部单一的砂卵石层向东很快渐变成粘性土和粉细砂互层。

TBM盾构机选型依据,1 盾构机的选型方法盾构机机型选择正确与否是盾构隧道工程施工成败的关键。盾构工法应用160多年来，因盾构选型欠妥或者不恰当，致使隧道施工过程出现事故的情况很多。如： 选型不恰当，掘削面喷水，掘进被迫停止； 不能实现开挖面平衡，无法正常掘进； 掘削面坍塌致使临近建筑物受损； 地层变形、地表沉降，致使地下管道设施受损，引起管道破裂，造成喷水、喷气等事故。 严重时整条隧道报废的事例也屡见不鲜。1.1 盾构选型原则盾构选型是盾构隧道能否优质、安全、快速建成的关键工作之一，选型时主要遵照以下原则：（1）选择的盾构机型和功能必须满足工期和安全要求，确保隧道临近建筑物的稳定、安全，使隧道建设与社会和谐共存；（2）选用的盾构要求其性能与本工程的工程地质、水文地质条件要求相适应；（3）选用的盾构应具有良好的安全性和可靠性；（4）盾构制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务；（5）满足使用的条件下，考虑经济合理性；（6）选用的盾构机满足工程工期的要求；根据以上原则，对盾构机的类型及主要工作参数进行研究分析，确定该工程合适的盾构类型及主要工作参数。1.2 盾构选型的依据盾构机选型依据按其重要性排列如下： 土质条件、岩性（抗压、抗拉、粒径、成层等各参数） 开挖面稳定（自立性能） 隧道埋深、地下水位 设计隧道的断面 环境条件、沿线场地（附近管线和建构筑物及其结构特性） 衬砌类。

TBM盾构机选型依据,现有双护盾TBM产品，各TBM的结构型式、工作原理都很相近，在此不作比较，仅对支撑式TBM不同品牌结构及主要参数进行探讨。3.1支撑式TBM典型机型特征分析国外生产全断面岩石掘进机的很多，根据构造特征并还在正常生产的，以原生产命名的典型机型有罗宾斯（Robbins）（3）、佳伐（Jarva）（4）和维尔特（Wirth）（5）等三种机型，其它的产品都可归属于以上三种机型之内，我国各工厂原研制生产的TBM都属罗宾斯机型。支撑式TBM典型机型特征见表3所示。3.2几种支撑式TBM机型分析3.2.1一对水平支撑式TBM(罗宾斯、NFM、海瑞克及小松机型等)(1)优点a结构简单，快速灵活。因只有一对水平浮动支撑，结构简单，换步快,提高了掘进速度；转弯半径小，转向灵活。对岩质均匀，单轴抗压强度40～100Mpa，洞内转向，此型结构有突出优势；b利用水平浮动支撑、推进油缸、斜油缸、侧支承进行水平、垂直调向，操作方便并可在掘进中调向；c支护有钢丝安装机，方便快捷；d刀盘表面焊接耐磨合金板，提高耐磨性，海瑞克机型装刀凹槽作了特殊处理防止产生裂缝；e罗宾斯机型采用19″滚刀，承受推力大，破岩量大，增大了进尺；f罗宾斯机型配连续皮带机出碴，已积累了经验。(2)不足a定向性与稳定性较差。单对水平浮动支撑，电机与回转传动系前置，使整机靠前，远离水平支撑，掘进时机头振动大、噪声大；。

TBM盾构机选型依据,摘 要：根据北京地区工程地质和水文条件，以及北京市地铁施工的特点，提出适用于北京地区地铁隧道施工用的盾构机型和盾构机基本配置的技术要求，同时还盾构机扭矩、刀具形状与布置及作用等技术关键点进行了讨论。此外还提出，施工企业、国内业企业及科研单位三看联合起来共同攻关，可以设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。关键词：北京地铁 盾构机 造型 砂卵石 磨损1 前言为承接北京地铁隧道施工任务，我集团于2002年10月参加了北京市地铁五号线盾构法施工标段的投标，由笔者执笔编写投标书中盾构机选型部分内容。在完成此任务的过程中，笔者对北京地区地质特征、盾构机机型及适应工程地质的特点等进行了思考，感到国内大型业企业如果深刻认识到北京地区地质的特点，在设计方面针对关键问题有正确的解决办法，再加上精心制造，完全有能力设计和制造出满足北京地区地铁隧道施工用的盾构机。为此，笔者将北京地区地铁隧道施工用盾构机选型的有关资料进行整理，同时结合我集团购买北京市地铁五号线施工用盾构机(外径Φ6.14 m)时的一些基本考虑，勉凑一文，供国内同行参考，为促进我国盾构技术的发展贡献一点微薄之力。2 北京地区地质情况简介及地铁隧道结构形式2.1 工程地质及水文条件北京市地处永定河洪冲积扇的中上部，第四系松散土层及砂卵石层遍布全区，其地质沉积层的"相变"十分明显，如西部单一的砂卵石层向东很快渐变成粘。

TBM盾构机选型依据,2、支撑式TBM与双护盾TBM之间的选择当长隧洞施工方法在TBM法与钻爆法两者之间已确定采用TBM法后，下一步要选择哪一类TBM，TBM可分为支撑式、单护盾式、双护盾式和扩孔式等，单护盾式和扩孔式TBM国内尚未被采用，对其了解也少，一般是在支撑式TBM与双护盾TBM两者之间选择，主要根据工程地质与水文地质条件、隧洞设计要求、支护与衬砌型式和管片制作技术及模具成本等方面综合分析后确定。2.1支撑式TBM适用范围支撑式TBM（1）适用于岩石整体较完整,有较好的自稳性，因此支撑式TBM只需要有顶护盾可以进行安全施工，如遇有局部不稳定的围岩，由TBM所附带的辅助设备，可打锚杆、加钢丝、喷砼、架圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定；当遇到局部地段特软围岩及破碎带，则TBM可由所附带的超前钻及灌浆设备，预先固结前方上部周边一圈岩石，待围岩强度达到能自稳后，然后再进行安全掘进；掘进过程可直接观测到洞壁岩性变化，便于地质描绘。性的衬砌待全线贯通后集中进行。2.2双护盾TBM适用范围双护盾TBM（2）是在20世纪70年代在支撑式TBM、单护盾TBM及盾构机的基础上发展起来的,主要适应于通过复杂岩层，又人员及设备在护盾的保护下进行工作，安全性也较支撑式TBM为好。当岩石软硬兼有，又有断层及破碎带，此时双护盾TBM能充分发挥其优势，遇软岩时，软岩又不能承受支撑板的压应力，则可由盾尾副推进液压缸。

TBM盾构机选型依据,全断面岩石（FullFaceRockTunnelBoringMachine）简称掘进机或TBM，近十几年来，在国内已被逐步推广应用，有成功的经验，也有过深刻的教训。甘肃引大入秦30A和38#输水隧洞共长17km，采用国外TBM，刀盘直径为5.53m，平均月进尺980m，月进尺达1400m；山西引黄入晋南干线总长86.242km，采用国外TBM，刀盘直径为4.82m～4.94m共4台TBM施工，平均月进尺约784m，月进尺达1821.49m，上述隧洞工程都采用双护盾TBM，选型正确，都取得了月进尺世界先进水平的好成绩。近期辽宁大伙房引水隧洞工程,采用国外支撑式TBM也都取得了良好成绩。广西天生桥水电隧洞工程，在上世纪80年代中期引进国外TBM，刀盘直径为10.8m支撑式TBM二手货两台，10年来打打停停，累计掘进只有7km多一些，是一个不理想的施工例子，问题的原因很多，其中之一是选型不当，教训是深刻的。TBM选型应包括三方面内容：（1）长隧洞采用钻爆法施工与采用TBM法施工之间的选择；（2）支撑式（开敞式）TBM与双护盾（伸缩式）TBM之间的选择；（3）同类TBM之间结构、参数比较选型。以上三方面内容在TBM选型时并非是截然分隔，往往在初阶段对采用钻爆法施工与采用TBM法施工之间的选择时，同时考虑了支撑式TBM与双护盾TBM之间的选择和同类TBM之间结构、参数比较选型。

TBM盾构机选型依据,盾构(TBM)  各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅(局),新疆生产建设兵团财务局,财政部驻各省...财关税11号（略）附件1：大型全断面隧道掘进机进口关键零部件退税商品清单系统名称关键零部件名称暂定退税执行年限税则号列（供参考）*土压硬岩（TBM）复。

TBM盾构机选型依据,全斷面隧道鑽掘工法係利用全斷面鑽掘機進行隧道開發之施工方法。隧道鑽掘機(Tunnel Boring Machine，簡稱TBM)以切削轉盤(Cuffehead)進行連續之旋轉切削前方地層，搭配出渣系統，立即將開挖渣料後送運出隧道，於機身後側裝設有環片組裝機等設備可於開挖後立即架設環片，鋼護帶(Stnp)岩釘等支撐設施。因此可連續進行隧道之開挖與支撐作業，運用於長隧道施工尤見效果。使用TBM成功的要素除地質條件、機械設計外，還須具有專業素養的施工人員、周詳的施工規劃、良好的施工管理等相互配合，始能發揮快速與經濟的雙重成效。 TBM之設計需考量切削岩体之硬度、磨耗性等，以選用適當之削刀(Rollen Disc)、切削馬達、軸承等旋切系統之設計。其施工能力自然會固所開挖之岩体性質而有差異，一般均需依個案地質構造予以設計或作局部改裝(由機具)。適於TBM開挖的地質具有中等強度、高均質性、低硬度(磨損)、少節理、無斷層、少地下水等TBM 大體上可依切削頭及盾殼的種類區分為開放型(open type)及密閉型(closed type)開放型TBM用於地質條件較佳，預期無膨脹性或擠壓性地質或無大量湧水的隧道。密閉型TBM用於地質變化較大，存在膨脹性或擠壓性地質或大量湧水的隧道。密閉型TBM機身外周以鋼製盾殼包覆，以防止遭遇周圍岩盤鬆動時損及人員機械，一般多配合混凝土環片作為支撐，盾殼又分單節。