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第二章全断面岩石掘进机（TBM）施工概预算定额一、全断面岩石掘进机（TBM）施工简介TBM掘进机是由几十个独立的子系统有机的连接成一个完整的大系统。是集机械、电子、液压、传感、信息技术于一体，综合了钢结构、机械传动、起重、运输、液压、润滑、气动、水流、通风防尘、减震降温、控制噪音、电气拖动、程控、监控、遥控、超探支护、机械手、激光导向等多学科的技术。技术复杂、结构庞大，集开挖、支护、出渣、通风、排水于一身，是工厂化的隧道生产线。TBM选型主要从工程地质与水文地质条件、隧洞设计、工程特征等三方面考虑。目前，TBM主要分为以下三种类型，并分别适应于不同的地质。1敞开式TBM：常用于硬岩，在敞开式TBM上，配置了钢拱架安装器和喷锚等辅助设备，以适应地质的变化。2双护盾TBM：适用于各种地质，既能适应软岩，也能适应硬岩或软硬岩交互地层。3单护盾TBM：常用于劣质地层。一般情况下，在良好地质中则使用敞开式TBM；双护盾TBM常用于复杂地层的长隧道开挖，对各种不良地质和岩石强度变化有较好适应性。当在严重破碎或软弱地层中掘进时，双护盾TBM便作为单护盾TBM使用；单护盾TBM由于掘进速度慢，目前很少使用。下面从几个方面进行全断面掘进机施工介绍。（一）全断面双护盾掘进机1、双护盾TBM的构造双护盾TBM由主机和后配套设备两部分组成，全长一般150～250m，主机十几米长。（1）主机主机由三部分组成：前盾：包括主轴承支撑的刀头及刀头驱动系统（电机、离合变速器、主齿轮）。伸缩盾：位于前护盾和后护盾之间的钢结构就是所谓的伸缩盾，分别通过液压连件与前后护盾连接。后盾：是一个带有抓紧装置的护盾，前盾和后盾分别通过液压连件连接。（2）后配套设备后配套设备由一系列轨道工作台组成的台车，包括以下主要装置：掘进机及辅助设备的液压和电动装置；变压器及电缆；输送石渣的皮带机；机械传动装置；起吊设备，装卸轨道；管片安装系统；消尘器装置；供风系统；排气设备；高压电缆盘；压缩空气和压水带盘；豆砾石灌注系统；水泥灌浆系统。2、双护盾TBM的工作过程(1)特点:掘进、出渣、运输、管片衬砌等工序平行连续作业。在混凝土管片安装完后，紧接着进行豆砾石（粒径为5mm～10mm）回填，再向豆砾石里灌注水泥浆。(2)施工时间安排:通常安排三个班组,其中一个班组每日上午进行机械检修、保养、清理、测量、其它辅助作业等工作,其他两班为正式掘进、管片安装、回填豆砾石、灌水泥浆等工作。图2-1双护盾TBM（3）操作模式操作模式分两种：在第一种模式下，运行循环包括两个不同阶段。第一阶段，刀头及前护盾在液压推进缸作用下向前掘进，并通过皮带机向渣车装料；同时后护盾被后支撑系统牢固的固定于洞壁，这时隧洞内后配套系统也保持静止。第二阶段，刀头停止运行，前护盾被前支撑固定于洞壁，通过液压推进缸反作用来拖拽后护盾向前运动，在这一阶段结束时，后配套由安装于皮带机支架两边的专用牵引缸拖动前进。第二种模式也称作单护盾模式，由于围岩破碎，前后支撑靴不能撑紧洞壁进行掘进作业，这时前护盾和后盾合成一体，伸缩关节完全闭合，推进油缸收回。此时利用管片作为支撑，由辅助推进油缸产生推力进行掘进作业，掘进和管片拼装无法同时进行，前进速度相应降低。3、辅助工作TBM施工的辅助工作包括：出渣与运输、管片吊装、豆砾石充填和灌浆、通风除尘、施工供电、施工供水、激光导向等工序。4、预制砼管片制作混凝土管片采用工厂化生产，要保持生产过程均衡、稳定，其生产和储存能力应满足隧洞TBM最大掘进速度时的管片使用需求。预制混凝土管片的生产是一个连续的过程，在流水线上的每个位置都是相互连接的，管片为蒸汽养护，管片浇筑完送入在入口处的预养护室，然后进入主蒸养室养护，在出口部分温度设置也较低，混凝土管片在此处又经历一个逐渐的降温过程后，送出蒸养室。脱模后先堆放在厂房内养护2天，然后运到室外堆放。在堆放场进行管片止水条的粘贴工作。（二）全断面敞开式掘进机1、敞开式TBM的构造敞开式TBM分为单T型支撑掘进机和双X型支撑掘进机，由主机和后配套两部分组成，长度同双护盾TBM。（1）主机主机系统主要包括刀盘、刀具、主轴承、机头架和主大梁、液压系统、驱动装置、前后支撑系统、主机皮带机、及附带装置等构成。（2）后配套设备后配套设备是由一系列轨型门架串接而成，轨行门架型可分为有平台车和无平台车两种。其主要装置有：掘进机及辅助设备的液压和电动装置，变压器及电缆，输送石渣的皮带机，机械传动装置，起吊设备，装卸轨道，消尘器装置，供风系统，排气设备，高压电缆盘（可卷300m），压缩空气和压水带盘（可卷100m），灌浆系统、喷混凝土系统，打锚杆系统，钢拱架安装系统、挂钢丝网系统。后备列车在主洞轨道上运行，钢轨被安装在主机之后，固定在TBM后部的预制仰拱块上，或固定在轨枕上。2、敞开式TBM的工作过程（1）特点:掘进、出渣、运输、一次支护等工序平行连续作业，永久性的混凝土衬砌待全线贯通后集中进行。（2）施工时间安排：通常安排三个班组,其中一个班组每日上午进行机械检修、保养、清理、测量、其它辅助作业等工作,其他两个班组为正式掘进、一次支护等工作。（3）工作过程：首先伸出水平（或X型）支撑，使其撑在左右洞壁上，收起后支撑，然后伸展连接撑靴与主梁前端的推进油缸，推进机体前进，也就是将掘进机机头、主梁、后支撑向前推进一个行程。向前每掘进一个推进油缸冲程时，刀盘停止回转，将设置在主梁后端下部的后支撑伸到下侧支撑住机体重量后，收缩水平（或X型）支撑使靴板离开洞壁，然后再缩进推进油缸使水平支撑向前移一行程动。然后再次伸展撑靴油缸，缩进后部支撑，开始下一冲程的掘进。依此反复进行TBM掘进。3、辅助工作敞开式TBM施工的辅助工作包括：出渣与运输、超前预注浆、锚杆安装、钢筋网安装、钢拱架安装、喷混凝土、通风除尘、施工供电、施工供水、激光导向等工序。