水工隧道设计与TBM简介.ppt

水工隧洞设计与水工隧洞设计与TBM设备设备一、大伙房TBM掌鸠河隧洞进口二、金属外壳金属外壳土体开挖土体开挖刮刀刮刀盘形滚刀盘形滚刀1、TBM的组成的组成 一般说岩石一般说岩石TBM系统由主机、主机辅助设备、后配套、后配套辅助设备四大部分系统由主机、主机辅助设备、后配套、后配套辅助设备四大部分组成。下面以引红济石工程准备采用的双护盾式全断面掘进机为例说明。该机主要由组成。下面以引红济石工程准备采用的双护盾式全断面掘进机为例说明。该机主要由以下几部分组成：以下几部分组成：输送装置后配套及辅助设备切削盘（刀盘）前护盾与切削盘支撑后盾与支撑装置、推进装置2、TBM工作原理工作原理 破岩原理破岩原理 在推进力的作用下，排列在刀盘上的盘行滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转，岩面被碾出一系列同心圆，利用滚刀的楔块作用，当超过岩石受力极限时，两个同心圆之间的岩石即被碾压爆裂破碎，其过程分为以下几个阶段：挤压阶段挤压阶段起裂阶段起裂阶段破碎阶段破碎阶段3、TBM工作循环工作循环 四、施工方法比较钻爆法是采用钻眼、装药、爆破、清渣的循环工作方式来向前掘进隧洞。由于采用的是人工与机械结合的方式，效率较低，其爆破对围岩产生的扰动也大。但钻爆法直接面对围岩，对地质情况的判断及处理也更为灵活。TBM法是在推进力的作用下，排列在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘的旋转使岩石被碾压爆裂破碎，并通过渣料收集、传输进行掘进隧洞。TBM在生产效率、掘进速度、安全性方面比钻爆法有很大的优势，是未来长隧洞掘进的发展方向。但长期以来钻爆法和TBM法开挖隧洞并行，TBM没有取得优势，原因是TBM也是风险很高施工技术，由于TBM选型不当失败的事例国内外都有。因此，对钻爆法和TBM的适应条件和特点研究就很有意义。钻爆法和钻爆法和TBMTBM施工法的比较施工法的比较项目钻爆法TBM法备注施工条件施工支洞数量5-70-1对主洞设计长度的影响有无支洞布置影响主洞掌子面数量12-161-2洞外水电路施工设施7-9套2-3套隧洞衬砌支护量节省030-60%一次设备投入3000-5000万1亿-1.5亿开挖直径5-6m施工人员600-800人500人工作人员素质低高断面形式任意一般为圆对地质变化的适应性强差开挖特性隧洞开挖超挖大小单个工作面掘进速度2-6m/天10-60m/天允许独头掘进长度2-3公里15-20公里对隧洞围岩的扰动大小开挖平整度差好工作条件工作环境差适宜对人体健康影响有很小体力劳动强度大小施工人员的安全条件低高对自然环境的影响大小说明:按隧洞长度20公里进行初步比较,具体工程不同内容会有一定差距。五、快速：快速：优质：优质：经济：经济：安全：安全：文明：文明：未来的未来的TBM应该在功能、造价、自动化程度和使用灵活性上优于目前的应该在功能、造价、自动化程度和使用灵活性上优于目前的TBM。功能与造价功能与造价TBM可能走向两极化：一是造价低廉、功能单一，适用于单一地质条件的可能走向两极化：一是造价低廉、功能单一，适用于单一地质条件的TBM，二是，二是功能全面适应能力强的，具有能自动化掘进的功能全面适应能力强的，具有能自动化掘进的TBM。驱动功率驱动功率为了加快掘进速度和应付地层中的意外情况，为了加快掘进速度和应付地层中的意外情况，TBM功率有加大的趋势。功率有加大的趋势。衬砌技术衬砌技术管片衬砌存在接缝多、错台大等问题，虽然通过增加导向干、连接销等辅助间在很大管片衬砌存在接缝多、错台大等问题，虽然通过增加导向干、连接销等辅助间在很大程度上限制了错台，但接缝的问题很难从根本上解决。程度上限制了错台，但接缝的问题很难从根本上解决。挤压砼技术可能是未来挤压砼技术可能是未来TBM衬砌技术的发展方向，显现衬砌技术的发展方向，显现TBM掘进技术与现浇砼技术相掘进技术与现浇砼技术相结合，从根本上解决管片接缝问题。结合，从根本上解决管片接缝问题。开挖直径开挖直径 目前公路隧洞因多车道的需要目前公路隧洞因多车道的需要,要求大断面。三车道或三车道以上要求路面宽至少大于要求大断面。三车道或三车道以上要求路面宽至少大于20m,有的甚至达到有的甚至达到30m。直径达。直径达20m30m的的TBM正处于正处于“预研究预研究”阶段。预计今后阶段。预计今后TBM将更大直径化。将更大直径化。