土木工程机械课件第九章

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1、第一节盾构机与全断面掘进机概述第二节盾构掘进机的构造及工作原理第三节全断面掘进机第九章盾构机与岩石掘进机9.1隧道施工方法概述开挖隧道的方法分为：明挖法和暗挖法两大类型。1.明挖法：明挖法：就是从地表向下开挖，先把隧道上方的地层全部挖去，然后修筑衬砌，再进行回填，把隧道掩埋起来。采用的机械设备通常是挖掘机等土石方机械和桩工机械。9.1隧道施工方法概述2.暗挖法：暗挖法：则是全部工程作业都在地下进行。它的主要施工方法有：钻爆法(又称矿山法)、盾构法和掘进机法。（1）钻爆法：对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出渣并进

2、行喷锚支护的施工方法。测量钻孔装药爆破通风排渣撬顶打锚杆9.1隧道施工方法概述（2）盾构法和掘进机法：是将开挖、支护和衬砌组合为一体，并对隧道进行全断面开挖的施工方法。完成这种施工方法的大型施工机械是：盾构机和全断面掘进机。9.2盾构机盾构：指用钢板作成筒形的结构物。在开挖隧道时，它可作为临时支护，并在筒形结构内安装开挖、运输、拼装隧道衬砌的机械手及动力站等装置，以便安全地作业。盾壳9.2盾构机1.盾构施工法：盾构施工法使用盾构机开挖隧道的方法，是软土地层中隧道暗挖施工的主要方法。主要用于：被掘进的工作面本身在开

3、挖过程中不能保持稳定和有地下水的地层中，适用于城市地铁和穿河(穿海)隧道、污水管道等工程。盾构管片台车斗车起重机卸土仓刀盘及回转刀盘推压9.2盾构机全断面硬岩盾构掘进机：第一节盾构机与全断面掘进机概述③掘进机法（简称TBM法(全断面掘进机开挖方法)）：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石进行隧道开挖的方法。主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的施工。9.2盾构机2.盾构施工的种类：盾构的分类方法有以下几种：（1）按开挖面土的挖掘方式，可以分为手掘（人工挖掘）式、半机械式和机械式。（2）按开挖面上的挡土方式

4、，可以分为开敞式和封闭式（土体能自立时采用开敞式，土体松软而不能自立时则采用封闭式）。（3）按开挖面压力平衡的方式，可分为气压式、泥水加压式、土压平衡式。9.2盾构机1.手掘式：手掘式盾构：其开挖面可以根据地质条件全部敞开，也可以采取正面支撑，即随开挖随支撑。2.半机械式盾构：半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。（1）反铲挖掘机式盾构：9.2盾构机（2）铣削臂式盾构：（3）网格切割式盾构：9.2盾构机3.机械式盾构：机械式盾构：是在盾构的开挖面安装与盾构直径同样大小的大刀盘，以实现全断面切削

5、开挖。（1）气压式盾构：为了防止掌子面塌坍，将工作面密封在具有一定气压下，阻止地下水外流，以利于挖土。适用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施工。9.2盾构机（2）局部气压式盾构只在盾构的局部范围内密封起来，注入压气，施工人员在密封室外的常压下工作。9.2盾构机（3）泥水加压式盾构：在盾构前部设置一个密封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压力，阻止地下水流出，防止坍方。进液管排泥管搅拌器马达检查孔盖盾构推进液压缸刀盘驱动马达9.2盾构机（4）土压平衡式盾构：是把由刀盘切削下来的土砂先滞留在刀盘泥土仓与排土螺旋输

6、送机内，然后按照开挖量与输出量维持相等的原则，在保持对开挖工作面施加一定压力的条件下，由螺旋输送器自动连续出土。由于对开挖工作面施加了一定的压力，这样既可以防止开挖工作面崩坍，又可以起到隔离并平衡开挖工作面地下水的作用。第一节盾构机与全断面掘进机概述三、盾构机与全断面掘进机的特点：(1)保持巷道围岩不受破坏，因而保持了巷道的稳定性。(2)掘进速度快，比钻爆法快1～1.5倍。(3)减少了岩石冒落及地下水的突然涌出。即：安全性好。(4)改善了劳动条件、减少了体力劳动。缺点：设备购置费用高、经济适用条件有限。如：开挖的

7、经济深度为：＞1000～1500m。第二节盾构掘进机的构造及工作原理一、盾构机的工作原理：1.基本构造：盾壳推进液压缸管片拼装机刀盘螺旋输送机盾尾密封管片输送机第二节盾构掘进机的构造及工作原理2.土压平衡式盾构机的基本工作原理：通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接利用泥土舱内的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。二、盾构掘进机的工作过程：1.盾构机的掘进：（1）液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进。（2）开动螺旋输送

8、机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，然后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中。9.2盾构机（3）通过竖井运至地面。2.掘进中控制排土量与排土速度：保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流入泥土舱中的渣土量相平衡。3.管片拼装：盾构机掘进一环衬砌长度的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型。9.2盾构机4.盾构机的构造：刀盘刀盘动力机构