隧道工程第九章-隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工

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1、9隧道工程SUIDAOGONGCHENG『第九章▎隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工『9.1▎概述『9.2▎敞開式掘進(jìn)機(jī)基本構(gòu)造『9.3▎掘進(jìn)『9.4▎襯砌施工『9.5▎不良地質(zhì)地段施工『9.6▎掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)坑超前擴(kuò)挖法上海地鐵隧道運(yùn)用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工『9.1▎概述隧道掘進(jìn)機(jī)法：不采用爆破方法，而是采用專門的大型掘進(jìn)機(jī)開挖隧道的方法。有的適用于軟弱不穩(wěn)定地層，稱為（機(jī)械化）盾構(gòu)，目前盾構(gòu)在我國(guó)的交通隧道施工中，一般還只用于城市地鐵施工。有的適用于堅(jiān)硬巖石地層，習(xí)慣上所說的隧道掘進(jìn)機(jī)就是指這類巖石掘進(jìn)機(jī)(Tunn

2、elBoringMachine)，簡(jiǎn)稱TBM。掘進(jìn)機(jī)包括：1.機(jī)械盾構(gòu)：適用于軟弱不穩(wěn)定地層；2.巖石掘進(jìn)機(jī)：適用于堅(jiān)硬巖石地層。一、TBM發(fā)展歷史簡(jiǎn)介隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoringMachine)是一種用機(jī)械破碎巖石、出碴與支護(hù)實(shí)行連續(xù)作業(yè)的綜合設(shè)備，它是由盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展而來的。1818年英國(guó)布魯諾(Brunel)受蛀蟲鉆孔啟示，最早提出盾構(gòu)雛形與施工方法。1846年意大利人Maus發(fā)明隧道掘進(jìn)機(jī)(盾構(gòu))。1851年美國(guó)人查理士·威爾遜研制出TBM試用于花崗巖掘進(jìn)未獲成功。1881年波蒙特

3、開發(fā)出壓縮空氣式TBM，成功用于英吉利海峽隧道直徑2.1m的勘探導(dǎo)坑。美國(guó)羅賓斯(Robbins)公司1952年研制出第一臺(tái)軟巖TBM，1956年又成功研制中硬巖TBM。二、國(guó)外主要制造商德國(guó)威爾特(Wirth)公司德國(guó)德馬克(Dcmag)公司美國(guó)羅賓斯(Robbins)公司美國(guó)賈瓦(Jarva)公司德國(guó)海瑞克(Herrenknecht)公司加拿大拉瓦特(Lovat)公司日本三菱重工(Mitsubishi?Heavy?Industries)第三章隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工美國(guó)ROBBINS公司19

4、51年成立，專長(zhǎng)生產(chǎn)硬巖TBM。直徑范圍2~11.87M。生產(chǎn)了400多臺(tái)開敞式硬巖TBM，掘進(jìn)長(zhǎng)度2500KM；生產(chǎn)了35臺(tái)雙護(hù)盾TBM，掘進(jìn)長(zhǎng)度359KM。德國(guó)WIRTH公司1955年成立，專長(zhǎng)生產(chǎn)硬巖TBM。生產(chǎn)了120臺(tái)硬巖TBM，掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)600KM。加拿大拉羅威特LOVAT公司1992年成立，專長(zhǎng)生產(chǎn)盾構(gòu)TBM。共生產(chǎn)了200臺(tái)盾構(gòu)TBM，掘進(jìn)長(zhǎng)度1000KM。日本主要盾構(gòu)TBM生產(chǎn)廠家日本川琦重工、小松、日立施工機(jī)械、三菱重工等公司專長(zhǎng)生產(chǎn)各種盾構(gòu)TBM。德國(guó)海瑞克HERRENKN

5、ECTHTAG公司1977年成立，專長(zhǎng)生產(chǎn)盾構(gòu)TBM。1985年研制出能在地下水位下工作的大直徑TBM。1988年制造出直徑大于10M的混合盾構(gòu)TBM。三、掘進(jìn)機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀TBM施工法始于二十世紀(jì)三十年代，限于機(jī)械技術(shù)水平，其應(yīng)用實(shí)例甚少。五六十年代隨著機(jī)械工業(yè)與掘進(jìn)機(jī)技術(shù)水平的不斷提高發(fā)展較快。迄今為止，世界上采用TBM施工的隧道超過1000座，總長(zhǎng)度超過4000km，以逐步成為長(zhǎng)大隧道修建的主要施工方法之一。國(guó)外典型應(yīng)用——英吉利海峽隧道由2條外徑8.6m單線鐵路隧道與1條外徑5.6m

6、輔助隧道組成。全長(zhǎng)48.5km，海底段長(zhǎng)37.5km，隧道最深處在海平面下100m，全部采用TBM施工。英國(guó)側(cè)6臺(tái)，岸邊段3臺(tái)海底段3臺(tái)(單向推進(jìn)21.2km)。法國(guó)側(cè)5臺(tái)，岸邊段2臺(tái)海底段3臺(tái)。最深處需承受10atm水壓力，平均月進(jìn)尺1000m/月。隧道建成標(biāo)志著TBM施工技術(shù)的最高水平，也是融合英、美、法、德等國(guó)TBM施工技術(shù)于一體的最高成就。國(guó)內(nèi)應(yīng)用國(guó)內(nèi)TBM研發(fā)制造始于二十世紀(jì)六十年代中期，共生產(chǎn)10余臺(tái)直徑2.5~5.8m的TBM，先后用于下列水電與煤礦井巷工程。國(guó)產(chǎn)機(jī)型月均進(jìn)尺20~

7、300m，累計(jì)總掘進(jìn)長(zhǎng)度12km。云南西洱河水電站引水隧道引灤入津新王莊隧道陡河電站的引水隧道引大入秦總干渠38號(hào)隧道北京落坡嶺水電工程貴州貓?zhí)铀娬疽淼栏＝堥T灘引水隧道江西萍鄉(xiāng)、山西懷仁、山西古交、云南羊場(chǎng)煤礦國(guó)內(nèi)應(yīng)用(續(xù))甘肅引大入秦水磨溝輸水隧道[Φ5.54m；11649m；Robbins雙護(hù)盾TBM；最高月進(jìn)尺1300.8m/月]引黃入晉總干6、7、8號(hào)與南干4、5、6、7號(hào)隧道[Robbins雙護(hù)盾TBM，總長(zhǎng)122km，最高月進(jìn)尺1637m/月，日掘進(jìn)113m/日]遼寧大伙房

8、引水工程[全長(zhǎng)85.32km，3臺(tái)Φ8.0m開敞式]新疆大阪輸水隧道工程[全長(zhǎng)30.68km，德國(guó)海瑞克雙護(hù)盾TBM]青海引大濟(jì)湟總干渠工程[德國(guó)Wirth雙護(hù)盾TBM，Φ5.93m，全長(zhǎng)19.94km]西康鐵路秦嶺Ⅰ線隧道[掘進(jìn)5.621km，Φ8.8m開敞式TBM]西安南京鐵路桃花鋪1號(hào)隧道[掘進(jìn)7.23km,機(jī)型同上]西安南京鐵路磨溝嶺隧道[掘進(jìn)6.11km,機(jī)型同上]南疆鐵路吐庫(kù)二線中天山隧道[機(jī)型同上]蘭渝鐵路西秦嶺隧道[Φ10.23mRobbins開敞式TBM]重慶地鐵一號(hào)線[2臺(tái)Φ