1隧道掘进机(TunnelBoringMachine)TBM24/10/192掘进技术的发展第一代钢钎大锤第二代手持风钻第三代凿岩台车第四代TBMTBM发展历史简介24/10/193隧道掘进机(TunnelBoringMachine)是一种用机械破碎岩石、出碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。1818年英国布鲁诺(Brunel)受蛀虫钻孔启示，最早提出盾构雏形与施工方法。1846年意大利人Maus发明隧道掘进机(盾构)。1851年美国人查理士·威尔逊研制出TBM试用于花岗岩掘进未获成功。1881年波蒙特开发出压缩空气式TBM，成功用于英吉利海峡隧道直径2.1m的勘探导坑。美国罗宾斯(Robbins)公司1952年研制出第一台软岩TBM，1956年又成功研制中硬岩TBM。24/10/194TBM法的概述与应用掘进机（TunnelBoringMachine），简称TBM，是一种修建岩质隧道的工厂化施工技术。在机械施工中很长一段时期，把在土质隧道中采用的机械称为盾构，而把在岩质隧道中施工的机械称为掘进机，或岩石掘进机。由于机械制造技术的快速发展，这种区分越来越不明显，因此目前多把掘进机和盾构并称为盾构掘进机。24/10/195TBM主要制造商美国罗宾斯德国海瑞克公司德国威尔特公司加拿大拉法特日本三菱公司Robbins24/10/196TBM刀盘结构示意图TBM破岩方式主要有：挤压式与切削式1.挤压式主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行压入岩体，并在刀盘旋转推进过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。滚刀类型：圆盘型、楔齿形、球齿型2.切削式主要利用岩石抗弯、抗剪强度低(仅为抗压强度的5~10%)的特点，靠铣削(即剪切)与弯断破碎岩体。在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不是由刀具直接切割下来的，而是由后进刀具剪切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是先决条件TBM破岩方式与原理3.圆盘型滚刀破岩原理圆盘型滚刀(图a)工作压力50~200kN，岩体表面在刀圈刀尖强集中力作用下破碎而被切人，并形成切入坑(见图b)。随着滚刀滚动，在岩面上形成一条条的破碎沟，破碎沟之间岩石AO1O2B受滚刀侧刃挤压力的作用而剪切破碎。当切入深度h较大时，剪裂面为O1O2(图c)。5.削刀破岩原理削刀在挤压力Pv和切割力PH作用下，首先在刀尖处形成切碎区2，随着刀具的回转运动形成剪力破碎区3。削刀继续回转即在岩壁上留下环状切削槽，两槽之间的岩石在削刀侧向挤压力R的作用下而剪切破坏。24/10/1910TBM的优缺点优点：快速---约为钻爆法的4~6倍；优质---洞壁光滑，超挖量少；高效---节约衬砌，节约人工劳动；安全---安全性加大，作业环境安全；环保---非爆破开挖，尘土、气体、噪音污染少，减少辅助洞室，减少地表破坏；自动化、信息化程度高。24/10/1911缺点：1、设备购置及使用成本大；2、施工途中不能改变开挖半径；3、地质适应性较差;4、断面适应性较差;5、运输困难。TBM施工法始于二十世纪三十年代，限于机械技术水平，其应用实例甚少。五六十年代随着机械工业与掘进机技术水平的不断提高发展较快。迄今为止，世界上采用TBM施工的隧道超过1000座，总长度超过4000km，以逐步成为长大隧道修建的主要施工方法之一。1.国外典型应用——英吉利海峡隧道由2条外径8.6m单线铁路隧道与1条外径5.6m辅助隧道组成。全长48.5km，海底段长37.5km，隧道最深处在海平面下100m，全部采用TBM施工。英国侧6台，岸边段3台海底段3台(单向推进21.2km)。法国侧5台，岸边段2台海底段3台。最深处需承受10atm水压力，平均月进尺1000m/月。隧道建成标志着TBM施工技术的最高水平，也是融合英、美、法、德等国TBM施工技术于一体的最高成就。国内外应用概况2.国内应用国内TBM研发制造始于二十世纪六十年代中期，共生产10余台直径2.5~5.8m的TBM，先后用于下列水电与煤矿井巷工程。国产机型月均进尺20~300m，累计总掘进长度12km。云南西洱河水电站引水隧道引滦入津新王庄隧道陡河电站的引水隧道引大入秦总干渠38号隧道北京落坡岭水电工程贵州猫跳河水电站引水隧道福建龙门滩引水隧道江西萍乡、山西怀仁、山西古交、云南羊场煤矿甘肃引大入秦水磨沟输水隧道[Φ5.54m；11649m；Robbins双护盾TBM；最高月进尺1300.8m/月]辽宁大伙房引水工程[全长85.32km，3台Φ8.0m开敞...
