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1、工程建筑论文-长隧道中隧道掘进机的应用摘要：对长隧道中应用隧道掘进机的现状、典型实例、问题以及发展趋势作了论述。关键词：隧道掘进机（TBM）现状典型实例发展趋势 1 概述 当隧道（洞）长度过长时,用常规钻爆法进行隧道施工将需要相当长的工期,隧道掘进机法施工则适合长隧道施工的需要。隧道掘进机英文名称是TunnelBoringMachine,简称TBM。 根据国外实践证明：当隧道长度与直径之比大于600时,采用TBM进行隧道施工是经济的。TBM最大的优点是快速。其一般速率为常规钻爆法的3～10倍。此外,采用TBM施工还有优质、安全
2、、有利于环境保护和节省劳动力等优点。由于TBM提高了掘进速率,工期大为缩短,因此在整体上是经济的。TBM的缺点主要是对地质条件的适应性不如常规的钻爆法；主机重量大：前期订购TBM费用较多；要求施工人员技术水平和管理水平高；对短隧道不能发挥其优越性。由于科学技术的不断迅猛进步,现在TBM可以适应较为复杂的地质条件,从松散软土到极坚硬的岩石都可以应用,使用范围日益广泛。TBM的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平,体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等技术的综合和密集水平。一门叫做“地质机械电子学”的学科应运而
3、生。它把机械原理、电子学原理和机器人原理应用到岩土工程学中,包括所有岩土工程技术和TBM技术。未来的发展属于自动化隧道掘进机。目前,人们已能在办公室控制掘进机操作一一法国的斯特拉堡工地证实了这一事实[1]。 掘进机的针对性很强,不同的地质条件需要不同的掘进机,也就产生了不同的掘进机；有的适用于软土,又称为盾构机：有的适用于岩石。岩石掘进机可分为开敞式、单护盾式和双护盾式,并且已研制出能进行斜井施工的,例如,已用于日本东京附近抽水蓄能电站压力管道斜井的施工。软土掘进机（盾构机）初期为气压手掘式,现今主要为泥浆加压式和土压平衡式,并且已
4、研制出能掘进圆形连续多断面隧道掘进机,已应用于日本Hiroshima新运输线的Rijoh隧道：研制出垂直—水平连续隧道掘进机,已应用于日本东京污水隧道工程；研制出椭园形隧道掘进机,已应用于日本Nagoya的管道施工。此外,还研制出既能在岩石又能在软土中掘进的两用混合型掘进机,已应用于英吉利海峡隧道法国侧隧道的施工、日本广岛污水隧道施工以及我国连接香港的九龙和新界的西铁隧道施工。 世界上著名的岩石掘进机制造厂商是美国的罗宾斯（Robbins）公司和贾瓦（arva）公司、德国的沃斯（Wirth）公司和德马克（Demag）公司以及瑞典的阿
5、拉斯·科普柯（Atlas·Copco）公司。而软土掘进机则以日本川崎重工业公司生产的最为著名。国外掘进机直径已达14.14m（用于日本东京湾跨海公路隧道）。 我国1966年生产出第一台直径3.4m的掘进机,在杭州人防工程中进行过试验。70年代进入工业性试验阶段,试制出SJ55、SJ58、SJ64、EJ30型掘进机。80年代进入实用性阶段,研制出SJ58A、SJ58B、SJ40/45、EJ30/32、EJ50型掘进机,在河北引滦、福建龙门滩、青岛引黄济青、云南羊场煤矿、贵阳煤矿、山西古交和怀仁煤矿等工程中使用。但是,我国掘进机与国外掘
6、进机相比较,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的差距,需要加快掘进机的整机研究、设计和生产,迎头赶上国际先进水平。 自1978年我国实行改革开放以采,已有甘肃省引大入秦工程、山西省万家寨引黄工程和陕西省秦岭铁路隧道工程等项目引入国外大型TBM进行隧道施工,取得了成功。其中山西省万家寨引黄工程创造最高日掘进113m和最高月掘进1650m以上的记录。 隧道掘进机除主机外,还必须配备配套系统,称为后配套系统。通常主机和配套系统总长度达150m～300m。配套系统包括运碴、运料系统、支护设备、激光导向系统、供电装置、供水系统、排水系统
7、、通风防尘系统和安全保护系统。用于水工隧洞的还有注浆系统等。TBM法与钻爆法相比,其主要优点是掘进速度快,所以配套系统是满足连续快速掘进的关键因素,其运输布置、运输能力、供水、排水流量、通风方式及风压、风量以及喷锚、混凝土管片安装、豆砾石喷射、回填灌浆的速度,必须与掘进速度相匹配。 2 长隧道应用TBM的典型工程实例 2.1 英吉利海峡隧道 英吉利海峡隧道全长49.2km,海下37km,共有三条平行的隧道,其中两条单线铁路隧道,内径7.6m,相距30m.,中间隧洞留作服务用,直径为4.8m。每条主洞有一单线铁路与一人行道
8、。服务隧洞则用作通风、维修及整体安全,而在施工期间则作为超前地质预报。 隧道线路非直线也非水平,是依19世纪时已标定的蓝色白垩层而定,此种岩层坚实但不太硬,又不透水,是掘进的理想地层。由
