TBM施工掘进模式研究.pdf

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1、第8期总第194期农业科技与装备No．8TotalNo．194兰Q!Q±璺旦垒g堕!坠!坐曼生兰!i兰里兰曼垒!!竺堕里竺!竺￡理!塾堕里9坚!P望竺望!垒坚g：兰Q!QTBM施工掘进模式研究宋涛(辽宁省莅窝水库管理局，辽宁辽阳111000)摘要：介绍TBM施工掘进的3种模式及其适用情况。提出不同围岩条件下TBM施丁掘进的最佳参数。并以2005年12月辽宁省大伙房水库的'IBM施工为例，指出施工进程中应注意的事项，旨在为提高施工质量提供参考。关键词：农业工程；水利丁程；TMB；掘进模式；施工中图分类号：TV554文献标识码：A文章编号：1674一l161(2010)08-0054—0

2、31掘进模式选择硬岩掘进机提供了刀盘的3种推进模式：自动扭矩控制模式、自动推力控制模式和手动控制模式。自动扭矩控制模式适用于均质软岩：自动推力控制模式适用于均质硬岩：手动控制模式适用于各种地质条件，且操作方便，反应灵活，为常用的操作模式。1)在均质硬岩条件下掘进，常选择自动推力控制模式。这样设备不会过载，又能保证较高的掘进速度。选择此种工作模式的依据是设计文件、地质勘测资料以及掘进参数判定。若掘进时，推力已经很高，而扭矩未达到额定值，则可判定围岩为硬岩状态。宜选择自动控推力控制模式。2)在均质软岩条件下掘进，设备推力不大，而刀盘扭矩相对较高，则宜选择自动扭矩控制模式。若掘进时，扭矩先

3、达到额定值而推力未达到额定值．且胶带输送机上无大块岩碴输出．则可判定围岩为均质软岩状态。此时应选择自动扭矩控制模式。3)如果不能判定围岩状态或掌子面围岩软硬不均、节理发育、遇有破碎带、断层。就必须选择手动控制模式。在手动控制模式作业过程中，若围岩较硬，推力先达到额定值，则应以推力变化为参照，选择掘进参数，但推进压力不得超过额定值。若围岩节理发育、裂隙较多或遇破碎带、断层时。应以扭矩变化并结合推力参数来选择掘进参数，但电机电流不得超过额定值。4)采用液压或者变频电机驱动刀盘时。刀盘转速应根据扭矩需要来调整。采用双速电机驱动刀盘时，若高转速使围岩振动较大、引起周围岩石松动，则应调低转速，

4、待围岩较完整时再高速掘进。收稿日期：2010—04—23作者简介：宋涛(197卜)。男。高级工程师，硕士，从事水利水电工程方面的建设管理工作。2掘进参数选择和调整在TBM刀盘转速一定的情况下．要提高纯掘进速度，就必须增加刀盘每转的切深。影响切深的因素主要有：一是地质方面，包括岩石类别和矿物成分，岩体抗压、抗拉、抗剪强度，岩体的硬度等；二是掘进参数的选择，包括刀盘推进速度、推力、扭矩、转速等。在围岩条件一定的情况下，提高刀盘的推力和转．速，可以提高纯掘进速度。但刀具、刀盘等承受载荷的能力有限．随着推力和转速的增加．其更换和损耗也会增大。若想纯掘进速度最陕，又要刀具损耗最低，在一定条件下

5、达到技术与经济的统一。就必须在不同的围岩条件，选择最佳掘进参数。2．1硬岩节理不发育的作业围岩本身的抗压强度较高、不易破碎．则推力可能达到刀盘的额定推力值。若推进速度太低，将造成盘形滚刀刀圈的大鼍磨损；若推进速度太高，会造成滚刀超负荷，产生轴承漏油或者刀圈偏磨现象，所以必须选择合理的参数。正常情况下．选定的推进速度不大于35％电位计设定最大推进速度值。开始掘进时的推进速度为15％，推进到5cm左右时方可逐渐提高推进速度，此时刀盘转速可向较高速度调整。2．2均质软岩、一般节理的作业对均质软岩、一般节理作业时，所需推力较小。因此可选择自动扭矩控制模式，推进速度调整为80％左右，扭矩值不大

6、于80％，且变化范围不大于10％．观察贯入度指标以小于10ram(17”盘形滚刀)为宦。2．3围岩硬度变化较大、节理较发育的作业因嗣岩不均质，硬度变化大。掘进中刀盘出现较大振动。推力和扭矩值也发生较大幅度变化．此时应选择手动控制模式，并密切观察推力和扭矩变化。在这种工况下，即使扭矩和推力都未达到额定值，也会使部分滚刀过载，产生冲击荷载，降低刀具寿命，同时也会造成主轴承受力恶化。因此应尽量降低推进速2010年第8期宋涛：TBM施工掘进模式研究55度．以控制在30％以下为宜。2．4节理发育、裂隙较多或在破碎带、断层等地质条件下的作业掘进机在这种地质条件下的掘进较为困难，掘进速度很低，还需

7、要经常停机进行支护或者超前预处理。掘进过程中．围岩状况变化大，刀具承受径向和侧向冲击载荷，寿命降低。建议参数控制为：扭矩变化范围不大于10％．并降低推进速度，控制贯人度指标在7mm以下(17”盘形滚刀)；刀盘转速选用低速，推进速度开始为20％，待围岩变化趋于稳定后，再调整到45％左右，扭矩变化范围小于10％；当皮带机上出现一定比例(例如20％左右)的大块石碴时，降低推进速度。控制贯入度不大于7mm(17”盘形滚刀)；当皮带机上连续不断出现大量块状石碴时。调