全断面硬岩掘进机的应用

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1、全断面硬岩掘进机的应用吴玲珑葛洲坝集团第一工程有限公司摘要：TBM（全断面硬岩掘进机）主要利用滚刀对岩石进行挤压、切削、破碎，再利用刮濟板收集通过溜濟槽送到皮带机出濟，最后通过换步持续前进，从而达到掘进、出濟、衬砌等工序一次完成，全断面一次成型，是高度机械化、信息化和自动化的大型地下隧道开挖成套设备，具有高效、快速、优质、安全等特点。关键词：TBM；原理组成；组装；参数优缺点发展一、工程概况埃塞俄比亚GD-3水电站装机规模为254MW,GD-3水电站位于北纬5°38′,东经39°43′，属热带雨林IX。工

2、程现场位于埃塞俄比亚首都亚的斯南部偏东约400公里，距肯尼亚边境约200公里，距索马里边境100多公里。水电站进水口位于大坝左岸上游河段，引水隧洞直径8.1m,硬岩掘进机开挖长度约为10.4m。工程区地形较陡峭，地形坡度大多在30°以上。低压隧洞硬岩掘进机施工段地表地形为较高的山地。二、掘进机工作原理及结构组成硬岩掘进机是集中导航系统、机械结构、电气系统、液压系统、风水循环系统、除尘系统、支护系统及出濟系统等多种功能于一体的现代综合性隧洞施工设备，而用于木工程的双护盾紧凑型全断面硬岩掘进机（以下简称TBM）是新一代产品，有更加广泛的地址

3、条件适应性、更短的盾体讼度、更大的主推进力、更及时的支护等优点。工作原理：利用支撑护盾上的撑靴张开撑紧洞壁，推进油缸伸开，推动前盾带动刀盘前进，刀盘上的滚刀以形成同心圆的方式挤压、剪切岩石，岩石自由掉下通过刀盘周边铲渣斗自动拾起经溜渣槽送到主机皮带机上，经过转渣皮带机输送到洞外，伸展稳定器及辅助支撑油缸，收缩撑靴汕缸，主推进汕缸收缩，拉动后配套部分前进，完成一个工作循环，通过不断重复而达到不断掘进的过程。结构组成：设备总长约110米，直径8130mm,总重约1000T。组成如下:刀盘、前护盾、伸缩护盾、支撑护盾、指型护盾、主梁、连接桥、设备桥、

4、后配套等。三、整机组装流程1、拼装刀盘，2、将前护盾底块在混凝土基座上就位，3、安装底伸缩盾，4、将已预装了主轴承的刀盘支座就位在前护盾底块上并予以固定，5、将前护盾左块就位，6、将支撑护盾底块在混凝土基座上就位，7、将己装好并固定好的撑靴侧块就位，8、安装下撑靴油缸，9、在下半部盾体上安装主推进缸和电机，10、用起重机吊装刀盘与主轴承连接，11、安装前护盾的上块，12、安装上部撑靴油缸，吊装支撑护盾的上块，13、完成刀盘电机和主推进缸的安装，安装稳定器和辅助撑靴，14、安装辅助推进汕缸，15、安装主梁、安装连接桥和设备桥，16、组装后配套及配

5、套设备和组件等。四、TBM主要参数选择1.刀盘直径TBM直径越人，TBM设计、制造、运输、组装和施工的技术难度越人；TBM直径越小，作业空间狭小，设备布置越闲难。刀盘直径根据开挖直径来决定，要求奋一定的扩挖能力，需要考虑成洞直径、支护要求围岩的变形的综合因素。直径扩挖主要是防止围岩变形卡机，加垫扩挖能力一般在60mm左右。2.刀具直径一般采用盘形滚刀，刀具基本元件是刀圈、刀体、刀轴、轴承组合件、密封、端盖等。为了增加TBM刀具的贯入度和纯掘进速度，需取得较高的承载能力和耐磨性，从而具有更高的刀具额定推力。不同厂家刀具最大差别在于材料、热处理工艺

6、以及刀圈剖面的几何形状。刀具设计的主要问题是在其耐磨性和韧性间找到平衡点。刀圈外形轮廓己由原来的楔形刀圈向等厚度刀圈发展。3.刀间距和刀具数每把刀具的推力和刀间距是提高贯入度，进而提高掘进速度。在给定的地质条件下，减小刀间距吋，获得一定掘进速度所需的推力（每把）将下降。在硬岩情况下，维持每把刀推力不变，通过减少刀间距，可以增加掘进速度。但是，相应要求增加机器总推力，并产生更小的碎石，而碎石愈小，切削岩石要求的比能愈大，开挖过程的经济性愈小。刀间距主要是地质的函数。在硬岩情况下，它为切深的10〜20倍，在65〜90mm之间；在软岩情况下约是100

7、mm。在实际中，为了提高TBM适应性，刀间距尽可能小，以防遇到超硬岩石情况。在给定地质条件和刀间距下，刀具数随开挖直径成正比。减少刀具数，不增加每把刀最大平均载荷，刀间距的增加将导致掘进速度的降低。在一定的岩石条件下，刀间距太大，会增加刀圈的磨损，相应降低刀圈的寿命，增加TBM停机时间。较多刀具与岩石接触，可以降低TBM振动，并减少破碎岩层断面的尺寸。从而降低卡刀盘的风险。五、TBM施工优缺点1、TBM法的优点掘进效率高：连续作业，能保证破岩、出碴、支护一条龙作业。特别在稳定的围岩中长距离施工吋，尤其明显。开挖施工质量好：超挖量少，内壁光滑，不

8、存在凹凸现象，减少支护工程量，降低工程费用。对岩石的扰动小：改善开挖面的施工条件。周围岩层稳定性较好，保证了施工人员的健康和安全。施工安全：TBM可在