TBM施工方法..ppt

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隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )TBM
2018/5/23
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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
TBM
TBM发展历史简介
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隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )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,。
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。
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TBM法的概述与应用
掘进机(Tunnel Boring Machine),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。
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TBM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
Robbins
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TBM刀盘结构示意图
TBM破岩方式主要有:挤压式与切削式
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
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
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)。
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。
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TBM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。