全断面岩石掘进机概论

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1、技术讲座全断面岩石掘进机概论——全断面岩石掘进机技术讲座之一华北电力大学(北京)　茅承觉　叶定海　张照煌　　编者按　全断面岩石掘进机(TBM)至今已有40多年的发展历史。它在隧洞施工,尤其是3km以上的长隧洞施工和复杂地质条件的隧洞施工中,在安全性、施工速度和综合社会经济效益方面与传统的钻爆法相比均有明显的优势,已成为隧洞施工现代化的标志。近年来,我国在多项工程中引进了TBM进行隧洞施工,取得了很好的效益。但目前介绍TBM的资料较少,尤其是系统地资料更少。因此,我刊特邀长期从事TBM研究工作的茅承觉教授组织人员撰写了全断面岩石掘进机技术讲座,希望对从事TBM研究和隧洞施工的读者有

2、所帮助。今后本刊将根据读者需要,继续组织专家撰写建筑、施工机械方面的技术讲座,希望广大专家、读者对讲座的形式、内容等提出建议。1　前言我国也将是发展的趋势。全断面岩石掘进机(简称掘进机)发展至今已四2　全断面岩石掘进机的技术名称十多年,在技术上已达成熟阶段,在国外使用掘进机　　掘进机的技术名称在我国过去很不统一,部门掘进隧洞已很普遍,尤其3km以上的长隧洞,很多不同均冠以习惯称呼,如铁道和交通部门称之为隧业主在招标书中规定要求投标商必须采用掘进机施道掘进机,煤炭部门称之为巷道掘进机,水电部门又工。如连接英法两国的英吉利海峡隧道,三条全长称为隧洞掘进机。83年国家标准(GB4052

3、-83)统一156km,采用11台掘进机施工,只用了三年半就全部称为全断面岩石掘进机(FullFaceRockTunnel贯通,并无一人因掘进事故而死亡;日本青函隧道全BoringMachine2TBM)简称掘进机,其定义是:一种长50多km,使用钻爆法施工花12年才完工,伤亡靠旋转并推进刀盘,通过盘形滚刀破碎岩石而使隧100多人。在我国水利、电力、铁道、煤炭、矿山、交通洞全断面一次成形的机器。及城市地下等工程需要建设大量隧洞,如甘肃引大3　全断面岩石掘进机分类及使用入秦引水工程30A隧洞全长17km,采用掘进机施311　支撑式(开敞式)全断面岩石掘进机　利用支工,1991年开工

4、1992年完工平均月进尺1000m;山西撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭引黄入晋工程主干线8号隧洞也采用掘进机施工,矩的全断面岩石掘进机,适用于岩石整体性较好的1994年7月开工,全长12km,1995年底已经完工,平隧洞,图1所示。如遇有局部破碎带及松软夹层岩均月进尺810m;云南鲁布革水电隧洞,采用钻爆法施工,引进全套机械化设备,平均月进尺200～250m,这个进尺已经是好成绩了,由此可见钻爆法是无法与掘进机施工法相比的。目前铁道部西安—安康线秦岭隧道正在使用引进的两台<818m掘进机施工图1,进展顺利。采用掘进机施工长隧洞,今后在　　作者简介　茅承觉　男,193

5、2年11月生,华北电力大学(北京)教授,中国挖掘机械研究会副理事长兼掘进机学术组组长,1955年毕业于华东水利学院(现南京河海大学)。合编有《工程机械》、《铲土运输机械设计与计算》等教材;发表有关TBM方面的译、论文10多篇;1994年在菲律宾马尼拉参加Umiray2Augat引水工程长隧洞用TBM施工编标;参加的国家科委重点科研项目“SJ34(SJ53)全断面隧洞联合掘进机研制”1978年获全国科学大会奖;负责的“全断面岩石掘进机盘形滚刀压痕试验研究”1989年获能源部电力科学技术进步二等奖。30《建筑机械》1998年第9期石,则掘进机可由所附带的辅助钻孔灌浆设备,预先有利于通

6、风、地下水、瓦斯及预防性安全等的处理;固结周边一圈岩石,然后再开挖。这种掘进机适合洞(2)只要现有小直径掘进机,马上可以对大直径隧洞径在<2-<9M之间,最优选择<3-<7m,<3m以下进行导洞施工,然后再订制扩孔掘进机也不会影响及<9m以上使用这类掘进机一次成洞开挖的数量工期;(3)提高了能量利用率。逐渐减少,因隧洞直径小于<3m,掘进机在洞内周围主要缺点:(1)成洞需要导洞和扩孔两台掘进的空间小,使通风、排水、电源进洞、出碴、衬砌造成机,投资较高;(2)导洞贯通后才能扩孔,工期长。干扰和困难,另外,目前我国机械加工水平及部件外形尺寸比国外同类优质产品为大,使得国产掘进机最小刀

7、盘直径不能小于<3m。当洞径大于<9m,则掘进进尺受到边刀允许速度<215mös的制约。边刀滚压速度>215mös时,岩石强度大,由于裂缝在岩石图3中的生长和传播没有充分时间从起点向外扩散,破碎量停止增加,所以掘进机直径加大,则刀盘的转速314　摇臂式全断面岩石掘进机　刀具和摇臂随机相应要减少,这种掘进效率的损失,无法予以补尝。头一起转动,摇臂的摆动是由液压缸活塞杆的伸缩312　护盾式全断面岩石掘进机　在整机外围设置来传递,通过摇臂使刀具内外摆动,转动与摆动两种与机器直径相一致的