2014(第三届)国际桥梁与隧道技术大会
TBM隧道掘进施工中的刀具关键问题
与发展探讨
薛亚东
同济大学土木工程学院
报告提纲
隧道掘进机技术发展现状
TBM刀具关键问题
发展趋势探讨
2
3
隧道掘进机
1818-Brunel1967-Slurry
Shield
1974-EPB2013…
岩石TBM 软土盾构
统称为隧道掘进机（T unnel B oring M achine）
4
公路隧道、铁路隧道、水电隧道、
城市地铁隧道等工程飞跃式发展
掘进机技术迅速发展
大直径长距离1.引黄入晋单线
长度达47km 2.大伙房单线长
度约85km
3.南水北调单线
达100km以上
1.俄罗斯圣彼得
堡隧道19.25m 2.美国西雅图隧
道17.48m
3.意大利15.55m
8
TBM岩石隧道施工，对地层的条件相对有较高要求，也有一些TBM法施工失败的案例报道，但随着技术的发展，其应用的范围越来越广！
9
TBM刀具是关系工程成败的关键之一，一方面刀具性能影响隧道掘进的效率（Time），一方面刀具消耗影响施工的成本（Cost）。
地质
人
设备40%
30%
30%
TBM工法需综合考虑三方面因素
典型刀具失效案例
10
刀盘磨损
刀盘损坏
螺旋出土器损坏
滚刀磨损
刀齿损坏
典型刀具失效案例
11
典型刀具失效案例
12
硬岩中磨损卵石中磨损
刀具偏磨分析
13
系统分析
14
15
影响盾构刀具磨损的岩土参数统计
16
目前研究主要存在的问题
17
主要刀具
刀具尺寸越来越大
18
数值模拟方法研究方法
现场试验实测方法
理论分析方法
模型试验方法有限元方法有限差分法离散元法
19
最新的颗粒流模拟方法
20
颗粒有限元方法
Josep Maria Carbonell（2013）
隧道掘进机施工方案 1、编制依据 1.1、符合设计文件和相关的施工图纸，并按照项目部总体实施性施工组织设计编制。 1.2、遵照《中华人民共和国安全生产法》（2011修正版）、《建设工程安全生产管理条例》(国务院令第393号)、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001）、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）、《公路水运工程安全生产监督管理办法》（交通部令2007年第1号）等工程建设安全生产管理规定，符合《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F80/1-2004）、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003、J253-2003)、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002~J160-2002)、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－2002）等规范、标准的规定进行编制。 1.3、国家、交通部、省、直辖市现行环境保护、劳动保护有关政策、法律、法规等。 1.4、对合同段的现场踏勘所获当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。 2、工程地质水文 掘进机法经济切割岩石适用于围岩岩石极限抗压强度不大于90mpa的各级围岩，地下水无碍，最大切割岩石硬度可达到120MPa。 3、掘进机施工临建布置 3.1、用电 掘进机用电额定电压为1140V电压，隧道口需有10KV电压的线路接口。专用变压器变压到1140V，提供掘进机使用，专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于
贵阳市轨道交通1号线第七工作段 火沙区间暗挖隧道 悬臂式掘进机掘进施工方案 编制： 审核： 批准： 中铁十五局集团贵阳轨道交通1号线第七工作段项目经理部 年月日
暗挖隧道悬臂式掘进机掘进施工方案 一、工程简介 工程概况 火车站站～沙冲路站区间位于南明区，线路出火车站站后先下穿火车站售票厅（3层）、行包房（2层）、客运站台、铁路股道及行包地道、于YDK26+左偏下穿玉厂路后，下穿茶花、博泰等小区数幢7～9层居民楼、茶花广场地下一层停车场、沁苑商务公寓（7层）之后，再下穿朝阳洞路南明区人民法院（5层），进入朝阳洞路下后至沙冲路站。本区间右隧起讫里程YDK26+～YDK27+（YDK26+=YDK26+300，短链），左隧起讫里程为ZDK26+～ZDK27+（ZDK26+=ZDK26+300，短链）。本区间为双洞单线隧道，右隧全长，左隧全长。 线路平面 火车站站～沙冲路站区间YDK26+～YDK27+段左、右线线间距从16m渐变为，全隧为双洞单线结构形式。 线路纵断面 火车站站～沙冲路站区间轨面最小埋深约16m，轨面最大埋深约为。
特殊段落
工程地质及水文情况 本区间隧道处于贵阳市主城区核心区内，线路通过范围为民用建筑密集区，地形高差，上覆盖层为块石层与红粘土，下伏基岩为松坎子二段白云岩，根据地勘结果为岩溶弱发育区，地下水主要补给来源为大气降水，地下水标高为。 线路平面布置图 隧道周边环境影响 本区间隧道位于贵阳市主城区范围内，其下穿火车站、玉厂路、朝阳洞路，周边管网密集，上空有架空电线，地下管网多。区间隧道范围内地面建筑物较多，其中多为1～9层民用建筑。其中位于区间隧道路线正上方或左右边线30m内的主要建筑有玉田坝新一栋小区1#、2#、3#及4#，该四栋建筑基础采用条基，对隧道修建影响微小；桂花园小区2#、3#、4#及5#，该四栋建筑基础采用条基，对隧道修建影响微小；博泰小区3#、4#及5#，该三栋建筑基础采用条基，对隧道修建影响微小；茶花新村小区1#、2#、3#及4#，其中1#和2#采用桩基，最大埋深，桩底距离隧道顶板约。茶花新村1#和2#建筑
隧道掘进机施工方案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
隧道掘进机施工方案 1、编制依据 、符合设计文件和相关的施工图纸，并按照项目部总体实施性施工组织设计编制。 、遵照《中华人民共和国安全生产法》（2011修正版）、《建设工程安全生产管理条例》(国务院令第393号)、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001）、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）、《公路水运工程安全生产监督管理办法》（交通部令2007年第1号）等工程建设安全生产管理规定，符合《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F80/1-2004）、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042—94）、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003、J253-2003)、《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002~J160-2002)、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81－2002）等规范、标准的规定进行编制。 、国家、交通部、省、直辖市现行环境保护、劳动保护有关政策、法律、法规等。 、对合同段的现场踏勘所获当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。 2、工程地质水文 掘进机法经济切割岩石适用于围岩岩石极限抗压强度不大于90mpa的各级围岩，地下水无碍，最大切割岩石硬度可达到120MPa。 3、掘进机施工临建布置 、用电 掘进机用电额定电压为1140V电压，隧道口需有10KV电压的线路接口。专用变压器变压到1140V，提供掘进机使用，专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于500m，所以，较长的隧道应使用高压铠装电缆进洞，专用变压器随开挖进展逐步向隧道开挖齐头移动。 、用水 掘进机工作状态时为润滑和降尘，需使用高压水，供水压不小于3Mpa，用水量不小于100立方米/天。因此，需在隧道洞口山顶修建高山水池，高山水池所处的位置较隧道拱顶高出30～50米，以提供强大的水压力在修建高山水池有困难的地
综掘掘进机快速掘进施工工艺工程概况： 汇兴项目部11020工作面上顺槽掘进地层位于二叠系下统山西组下部二1煤层段，该工程的设计长度为1338m，其地面标高为+75.2~+76.8m，井下标高-655~-645m，煤层倾向202°~260°，倾角为0°~6°，二1煤层厚度为6.0~6.59m。二1煤的老顶以砂岩为主，主要成分是石英、灰色，厚度为5.76m。直接顶是以泥岩为主，黑色，质密、性脆，含有云母及植物化石等，厚度为6.01m。本区二1煤老底以L9灰岩为主，厚度为1.40m，深灰色，其主要特征裂隙发育被方解石充填。巷道掘进过程中，局部地段顶板较为破碎，受地压、地质条件影响，易发生底板下沉、底板鼓起、两帮挤出等现象，易造成支护破坏、巷道变形。 汇兴项目部为煤与瓦斯突出矿井，11020掘进工作面处于非突出区域，但在施工过程中要密切注意瓦斯涌出情况及瓦斯动力现象，同时也要做好排水，降尘等一系列安全措施，保证施工安全。 一、综掘快速掘进施工设备及施工工艺 1、为保证巷道快速掘进，工作面配备的设备有：EBZ160型综掘机进行截割、落煤；综掘机相配套的出煤运输设备一部（二运）、FBD-No.6.3/2×30局部通风机两台、 SGB620-40T刮板输送机一部、DSJ-800型双滚筒双驱动胶带输送机两部，MQT-130锚杆钻机四台（两台使用，两台备用）、ZQS-35/1.7S气动手扶式钻机三台（两台使用，一台备用），另外配备直径21.6mm的锚索张拉仪两台。
工艺流程：交接班→引中线→画巷道轮廓线→割煤、装煤→敲帮问定→撑设前探梁→挂网、打锚杆→收回前探梁、打锚索，依次循环。 施工方法：采用EBZ160型掘进机，每班四个循环，每循环0.9m （当顶板平整坚硬，大面积悬露不垮落，矿压显现现象不剧烈时每循环1.8m），一循环一支护。巷道转弯期间，因巷道空间限制，综掘机无法全断面截割，对转弯过程中巷道断面内综掘机无法截割部分进行放炮松动，放炮松动后进行敲帮问顶。为了使掘进效率的提升，可根据具体的水文地质环境改变设计。以顶部锚杆、金属网支护紧跟工作面；帮部上部2跟锚杆滞后迎头距离不得超过2个排距，自上而下第三根锚杆滞后迎头距离不得超过10个排距（当两帮侧压不大、变形量笑、不片帮、底鼓量小时，不得超过12个排距），最下部1跟锚杆滞后迎头距离不得超过35m；隔一个锚索排距打设一排钢槽梁锚索（可少打一根行人侧顶板锚索），所有缺少的锚索滞后迎头距离不得超过50m；施工方法的改进，在一定程度上可提高综掘机掘进的效率。 2、综掘机截割工艺：自下而上左右循环割出初步断面形状，若此断面规格尺寸与设计断面有一定差别，再进行刷修，以达到设计断面要求。 3、掘进机割煤后，煤经铲板上的星轮→第一运输机→二运皮带机→11020工作面顺槽胶带输送机→11020工作面上顺槽回风眼胶带输送机→11011工作面上顺槽刮板输送机→1盘区胶带运输大巷
隧道掘进机施工方案相关探讨 发表时间：2016-09-06T17:17:42.583Z 来源：《基层建设》2015年9期作者：袁学伟 [导读] 隧道掘进机技术是一种集掘进、出渣运输和支护衬砌于一体，一次成洞的隧道掘进方法，它引领了隧洞开挖的全新时代，具有连续作业、施工速度快、环境污染小、安全优质等特点。 中铁十二局集团第三工程有限公司山西太原 03002 摘要：隧道掘进机技术是一种集掘进、出渣运输和支护衬砌于一体，一次成洞的隧道掘进方法，它引领了隧洞开挖的全新时代，具有连续作业、施工速度快、环境污染小、安全优质等特点。文章结合具体的工程项目，对隧道掘进机施工方案进行了分析，探讨，以供参考。 关键词：隧道；掘进机；施工 1工程概况 大寨站～大关站区间隧道设计起止里程为DK10+000～DK11+196.37，全长1196.37m，均为暗挖隧道。区间隧道基本全部位于风化的基岩层中，基底岩体主要为强至中风化薄至中厚层状泥质白云岩及石灰岩。根据地质勘查报告，将岩体分为Ⅳ、Ⅴ两个单位，对应岩体质量分类属Ⅳ、Ⅴ类，岩体完整性差或较差。Ⅳ级岩体完整性较好，地下水主要为岩溶裂隙水，全隧Ⅳ级岩体占总长度的41%，现场实测岩体抗压强度为66-80Mpa之间。 2隧道掘进机施工准备 2.1施工水电准备 （1）施工用电。掘进机额定电压为1140V电压，需将10KV电压通过专用变压器变压到1140V，提供掘进机使用。专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于500m。 （2）施工用水。掘进机处于工作状态时为降温和降尘，需使用高压水进行冷却和除尘，供水压不小于3Mpa，用水量不小于 80L/min。因此，需在竖井井口设置蓄水池，压力不够时可使用增压泵加压，保证掘进机正常工作需要。 2.2出碴设备 隧道掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石碴运至掘进机尾部，采用装载机、挖掘机等设备辅助进行出碴。隧道出碴与掌子面开挖同期进行，节省了时间。 2.3其它临时设施保证 竖井洞口设生产区和生活区，生产区包括变压器、空压机、隧道通风设施、吊装设备、临时存渣池、砂石料仓、搅拌机，钢筋加工场地、钢拱架加工场地、防水材料场地及其他材料堆放场地。各项生产生活设施布置条例有序，周边设置防护围挡，保证达到贵阳市和建设单位文明施工的要求。 2.4超前地质探测 结合地质勘查报告，并采用地质雷达与超前探孔相结合的方式对掌子面前方地质进行判断。采用瑞典MALA/ProEx型地质雷达对掌子面前方20m范围岩体进行探测，再补充结合超前钻探进行二次探测，确保洞内人员、机械设备的安全。 3隧道掘进机施工方案 3.1开挖原则 根据掘进机使用说明书，EBZ260悬臂式掘进机一次定位切割断面最大为31.4 m2，地铁马蹄形隧道断面钢支撑C、D单元接头处往上开挖断面面积为31.87 m3和32.81m3，基本能满足隧道开挖断面面积。渣土运输采用无轨运输，挖掘机、装载机配合，开挖结束后及时施做初期支护封闭开挖面，做好隧道监控量测，以监测结果及时调整支护参数和防水、衬砌施做时间。隧道掘进开挖遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测、衬砌紧跟”的原则。 3.2掘进机的安装与调试 （1）根据地铁马蹄形隧道净空的特点，考虑将掘进机各系统之间拆解开，吊装至隧道横通道进行组装。拆卸工作由专人负责，按照使用说明书要求，拆卸成部件，各部螺丝、垫圈、销子等妥善保管，以防损坏或丢失； （2）组装采用机械牵引起吊，按照使用说明进行组装。 （3）正式运行前需按照使用说明的要求进行必要的电、油、水等的检查，确保达到开机试车的条件，试运转须设专人指挥，非专业掘进机操作者，不得操作机器。 （4）机械试运转时，有关人员应密切注意各部位的声音、温度是否正常。试车时发现问题及时调整，确保设备、构件安装正常，保证机器正常工作。 3.3 EBZ260掘进机施工方法 3.3.1操作 掘进机操作司机必须由专门培训过的人员担任，其他人员不准随意操作。根据规范的操作动作按顺序启动掘进机的各项部件。操作顺序：油泵电机→开动第二运输机（若有，没有则略过此项）→开动第一运输机→ 开动星轮→ 开动截割头。 3.3.2掘进切割 悬臂式掘进机就位后，利用切割头上下、左右移动切割，切割出初步断面形状，若切割断面与实际所需的形状和尺寸有一定的差别，可进行二次整修，以满足断面尺寸要求。掘进机上下、左右切削范围见附图所示。 首先从掌子面底部水平切削出一条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后截割头采取自下而上、左右循环切削。在切削同时铲板部心轮将切削下来的碴装入第一运输机，第一运输机转运机体后方，采用挖掘机装载机将物料直接装入出碴车或直接运至竖井处。切削钻头从底部开挖到顶部完成后，进行二次修整以达到准确的设计断面。 当切割稍硬岩石时，可采用由下而上、左右切割的方法；不管采用何种方法，悬臂式掘进机的岩体切削方式是始终是从下而上，再按S型或Z型左右循环向上的截割路线逐级截割以上部分；当遇有硬岩时，不应勉强切割，对有部分露头硬石时，应首先切割其周围部分，使
第三章施工工艺 第一节施工方法及施工顺序 一、施工方法 北翼回风大巷采用炮掘开门，使用刮板运输机配合出渣；开门施工60m后，采用掘进机掘进，胶带输送机出渣。 二、炮掘段施工顺序 1）炮掘施工工艺：安全检查（检查瓦斯）、准备施工----打眼----检查瓦斯----装药联线----检查瓦斯----警戒----放炮----检查瓦斯----安全检查----临时支护----出货----顶部支护----帮部支护----全面验收进行下一循环。 2）爆破作业 炮掘巷道采用打眼爆破的方法进行掘进，爆破后，人工配合刮板运输机进行出货。 3）爆破方式 掏槽方式：斜眼掏槽法。 装药结构：正向装药。 炸药选用矿用水胶炸药 附图4: 北翼回风大巷炮眼布置示意图
4）炮掘支护技术要求 1、每班开工前、爆破后，严格执行敲帮问顶制度，严禁空顶作业。 2、打眼前，应熟悉巷道炮眼布置图表，点好炮眼，然后打眼。炮眼应平直，眼底落在同一平面；爆破后，巷道成形规整，做到帮直、顶平，不欠挖，局部超挖不超过200mm ；煤岩性发生变化时，及时调整爆破参数，采用多打眼、少装药、放小炮的方法施工。 三、综掘机施工顺序 1、生产工艺流程： 交接班、安全检查（检查瓦斯）、准备施工——掘进机割、装、运——运料——临时支护——永久支护——全面验收进行下一循环。 2、检修工艺流程： 检修前准备——检修掘进机各部位、加油、更换截齿、检修各部溜子、皮带机、其他工作——正常掘进。 3、掘进机截割工艺： 掘进机采用横向往复截割，截割时将截割头调至巷道中，由巷道下中部开口进刀，左右摆动先割出槽窝，形成自由面，然后由下向上进行截割，待截割完毕支护完好后在进行下循环。 附图5: 北翼回风大巷综掘机截割工艺图 4200(4000)m m 第二节 装、运岩（煤）方式
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 湖南高速铁路职业技术学院
目录 1、工程概况 (1) 1.1设计概况 (1) 1.2施工平面布置及隧道洞口布置 (1) 1.3地层岩性及构造 (1) 1.3.1地质构造 (3) 1.3.2水文地质概况 (4) 1.3.3地震动参数 (4) 1.3.4衬砌及支护 (4) 1.4不良地质情况 (5) 1.5工程特点及难点 (5) 2、编制依据、编制范围及编制原则 (5) 2.1编制依据 (5) 2.2编制范围 (6) 2.3编制原则 (6) 3、施工计划 (8) 3.1施工进度指标 (8) 3.2施工安排及主要阶段工期 (8) 3.3、施工准备 (10) 3.3.1、施工便道 (10) 3.3.2、施工用电 (10) 3.3.3、施工用水 (11) 3.3.4、高压供风 (11) 3.3.5、钢筋加工场地 (11) 3.3.6、施工生产、生活用房 (11) 3.4、主要材料使用计划和供应方案 (11) 3.4.1施工机械配置 (12) 3.4.2主要工程数量 (13)
4、隧道主要施工工艺 (14) 4.1超前支护 (14) 4.1.1大管棚 (14) 4.1.2超前小导管 (17) 4.2隧道开挖方法 (20) 4.2.1中隔壁法（CRD）施工开挖方法 (20) 4.2.2三台阶开挖方法 (22) 4.3初期支护 (27) 4.3.1钢架 (30) 4.3.2系统锚杆 (33) 4.4隧道防排水 (37) 4.4.1排水盲管 (38) 4.4.2衬砌防水板 (38) 4.4.3施工缝与变形缝防水 (41) 4.4.4隧道内综合防排水 (44) 4.4.5洞外综合排水 (44) 4.5二次衬砌 (45) 4.5.1仰拱及仰拱填充 (46) 4.5.2拱墙二次衬砌 (47) 4.6隧道施工通风及防尘 (50) 5、施工安全保证措施 (57) 5.1岗位职责 (57) 5.2施工安全保证措施 (62) 5.2.1重视劳动保护工作 (62) 5.2.2劳动保护用品配备 (62) 5.2.3完善劳动安全卫生设施 (62) 5.2.4医疗卫生保障措施 (63) 5.2.5疫情报告制度 (64) 5.2.6加强职业健康体检 (64)
TBM掘进机施工技术的详细介绍 (2007-04-06 18:33:23) 转载 1.TBM掘进机施工环节 TBM是英文“Tunnel Boring Machine”的缩写，中文意思是隧洞掘进机。它具有快速、安全、高效的显著特点。掘进机在我国甘肃引大入秦和山西万家寨引黄入晋等隧洞工程中相继应用，获得了很大效益。掘进机虽然技术先进，但是，只有完全掌握这项技术，对隧洞施工全过程中的每一个环节进行严格把关，才能真正保证掘进机隧洞施工质量。 1.1地质勘察 地质条件是影响掘进机隧洞施工质量的重要因素，也是掘进机选型的重要依据。地质勘察成果资料要求全面、真实、准确。 1.2掘进机选型 根据支护形式分为三种机型，分别适用于不同的地质条件。①敞开式，常用于纯质岩。 ②双护盾，常用于混合地层。③单护盾，常用于劣质地层及地下水位较高的地层。根据刀盘直径大小分为13种机械：2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m、12m、13m、14m。 在掘进机上安装一些特殊设备，可以避免和消除地质条件变化对隧洞施工质量的影响。如采用超前探钻、环形管片安装器、岩石锚固装置及易爆气体检测装置等。 1.3掘进机工作人员 掘进机工作人员的素质和技术水平直接影响着隧洞施工质量，只有高素质和高水平的工作人员才能保证高质量的隧洞施工。 1.4掘进机检修和维护 加强掘进机检修和维护，保证掘进机良好运行。这对保证施工质量和延长掘进机寿命非常重要。①边刀即位于刀盘周边的刀具，隧洞洞径由边刀尺寸决定。在掘进过程中刀具磨损特别是边刀磨损非常严重，因此加强刀具磨损检查和更换新刀具对于保证洞径非常重要。为了延长刀具使用寿命，磨损的边刀也可以用作面刀即位于刀盘面部的刀具再次使用，一般边刀最大允许磨损量约等于面刀最大允许磨损量的1/2。当边刀达到其磨损极限时，应更换新刀具。②主轴承，即与刀盘连接并驱动刀盘旋转的大型轴承，掘进机总进尺主要由主轴承使
煤巷掘进机施工工艺标准 煤巷掘进机施工工艺：交接班→掘进机割煤（出煤）→敲帮问顶→临时支护→刷帮清柱窝煤→永久支护→验收工程。 第一节交接班 １.由跟班队长或班组长负责带领全体人员与交班人员现场交接班，具体交接内容如下： 1.1质量验收员交接班内容 1.1.1主动向交班验收员了解上班的工作任务完成情况和工程质量情况。 1.1.2与上班验收员共同检查作业巷道中线的偏差是否在规定范围之内。 1.1.3检查巷道腰线是否符合作业规程的要求。
1.1.4检查巷道高度是否符合作业规程要求。 1.1.5检查文明生产是否符合作业规程要求。 1.1.6把检查发现的问题，特别是影响正常生产的问题和安全隐患逐条记录在交接班记录本上。 1.1.7交接班验收员把双方查出的问题，落实清楚责任，并提出处理意见，通知班组长安排人员处理，然后履行交接班签字手续，准备上岗。 1.2安全员交接班内容 1.2.1在接班地点听取交班安全员对当班安全生产、工程质量情况及隐患和问题处理情况汇报，并将情况记入交接班记录本。 1.2.2会同验收员，班长和交班安全员到现场检查工作面临时支护、局部通风、防尘设施、巷道中腰线、永久支护质量情况等。
1.2.3认真观察工作面迎头煤层情况，若地质条件出现异常及时通知有关部门和人员进行分析。 1.2.4检查验收后，对存在的工程质量问题和安全隐患要通知班组长安排人员限时处理。 1.2.5认真填写交接班记录本，并履行交接班签字手续。 1.3机电检修（维护）工交接班内容 1.3.1向交班人员询问电气设备的工作状况和遗留问题，并检查设备的运行记录。 1.3.2现场对电气设备、电缆及小型电器进行一次全面检查，并对电气设备试运转，检查是否存在问题。 1.3.3检查电气设备卫生状况。 1.3.4把查出的问题详细记录在交接班记录本上，并提出处理意见，若影响当班生产时，及时向当班负责人汇报。 1.3.5履行交接班签字手续。
长隧道中隧道掘进机的应用 、概述 当隧道（洞）长度过长时,用常规钻爆法进行隧道施工将需要相当长的工期,隧道掘进机法施工则适合长隧道施工的需要。隧道掘进机英文名称是Tunnel Boring Machine,简称TBM。 根据国外实践证明：当隧道长度与直径之比大于600时,采用TBM进行隧道施工是经济的。TBM最大的优点是快速。其一般速率为常规钻爆法的3～10倍。此外,采用TBM施工还有优质、安全、有利于环境保护和节省劳动力等优点。由于TBM提高了掘进速率,工期大为缩短,因此在整体上是经济的。TBM的缺点主要是对地质条件的适应性不如常规的钻爆法；主机重量大：前期订购TBM费用较多；要求施工人员技术水平和管理水平高；对短隧道不能发挥其优越性。由于科学技术的不断迅猛进步,现在TBM可以适应较为复杂的地质条件,从松散软土到极坚硬的岩石都可以应用,使用范围日益广泛。TBM的设计制造在一定程度上反映了一个国家的综合科学技术和工业水平,体现了计算机、新材料、自动化、信息传输和多媒体等技术的综合和密集水平。一门叫做地质机械电子学的学科应运而生。它把机械原理、电子学原理和机器人原理应用到岩土工程学中,包括所有岩土工程技术和TBM技术。未来的发展属于自动化隧道掘进机。目前,人们已能在办公室控制掘进机操作一一法国的斯特拉堡工地证实了这一事实[1]。 掘进机的针对性很强,不同的地质条件需要不同的掘进机,也就产生了不同的掘进机；有的适用于软土,又称为盾构机：有的适用于岩石。岩石
掘进机可分为开敞式、单护盾式和双护盾式,并且已研制出能进行斜井施工的,例如,已用于日本东京附近抽水蓄能电站压力管道斜井的施工。软土掘进机（盾构机）初期为气压手掘式,现今主要为泥浆加压式和土压平衡式,并且已研制出能掘进圆形连续多断面隧道掘进机,已应用于日本Hiroshima新运输线的Rijoh隧道：研制出垂直水平连续隧道掘进机,已应用于日本东京污水隧道工程；研制出椭园形隧道掘进机,已应用于日本Nagoya的管道施工。此外,还研制出既能在岩石又能在软土中掘进的两用混合型掘进机,已应用于英吉利海峡隧道法国侧隧道的施工、日本广岛污水隧道施工以及我国连接香港的九龙和新界的西铁隧道施工。 世界上著名的岩石掘进机制造厂商是美国的罗宾斯（Robbins）公司和贾瓦（arva）公司、德国的沃斯（Wirth）公司和德马克（Demag）公司以及瑞典的阿拉斯科普柯（AtlasCopco）公司。而软土掘进机则以日本川崎重工业公司生产的最为著名。国外掘进机直径已达14.14m（用于日本东京湾跨海公路隧道）。 我国1966年生产出第一台直径3.4m的掘进机,在杭州人防工程中进行过试验。70年代进入工业性试验阶段,试制出SJ55、SJ58、SJ64、EJ30型掘进机。80年代进入实用性阶段,研制出SJ58A、SJ58B、SJ40/45、EJ30/32、EJ50型掘进机,在河北引滦、福建龙门滩、青岛引黄济青、云南羊场煤矿、贵阳煤矿、山西古交和怀仁煤矿等工程中使用。但是,我国掘进机与国外掘进机相比较,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的差距,需要加快掘进机的整机研究、设计和生产，迎头赶上国际先进水平。自1978年我国实行改革开放以采,已有甘肃省引大入秦工程、山西省万
隧道掘进机施工方案 1、编制依据、符合设计文件和相关的施工图纸，并按照项目部总体实施性施工组织设计1.1 编制。《建设工程安全生产、修正版）1. 2、遵照《中华人民共和国安全生产法》（2011《建、JTJ076—95）(国务院令第393号)、《公路工程施工安全技术规程》（管理条例》、）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001）、《公路水运工程安全生产监督管JGJ46-2005（）、《施工现场临时用电安全技术规范》号）等工程建设安全生产管理规定，符合《公路工2007年第1理办法》（交通部令、94）《公路隧道施工技术规范》）、（JTJ042—程质量检验评定标准》（JTJ F80/1-2004GB 《钢结构工程施工质量验收规范》（《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、《铁路瓦斯隧道、（JGJ18-200 3、 J253-2003)）50205-2001、《钢筋焊接及验收规程》）等－（JGJ812002技术规范》（TB10120-2002~J160-2002)、《建筑钢结构焊接规程》规范、标准的规定进行编制。、国家、交通部、省、直辖市现行环境保护、劳动保护有关政策、法律、法1.3 规等。 1.4、对合同段的现场踏勘所获当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。 2、工程地质水文的各级围90mpa掘进机法经济切割岩石适用于围岩岩石极限抗压强度不大于 。岩，地下水无碍，最大切割岩石硬度可达到120MPa 、掘进机施工临建布置3 、用电3.1电压的线路接口。专用变电压，隧道口需有1140V10KV掘进机用电额定电压为，500m，提供掘进机使用，专用变压器至掘进机端低压线缆不宜大于1140V 压器变压到所以，较长的隧道应使用高压铠装电缆进洞，专用变压器随开挖进展逐步向隧道开挖齐头移动。 、用水3.2． ，用水量3Mpa掘进机工作状态时为润滑和降尘，需使用高压水，供水压不小于天。因此，需在隧道洞口山顶修建高山水池，高山水池所处的位/100立方米不小于米，以提供强大的水压力在修建高山水池有困难的地方，～50置较隧道拱顶高出30也可使用双台增压泵，在水池采用球阀开关分支连接，确保在其中一台高压水泵损坏的情况下，另一台为掘进机供水。 3.3、出碴隧道掘进机在掘进过程中，截割部截割岩石后，由星形铲板通过第一运输机把石碴运至掘进机尾部，自卸汽车在此等候和跟进，洞碴直接卸于车厢里，然后自卸汽车将碴运出洞外。在保证开挖速度的情况下，也可采用装载机、挖掘机等设备辅助进行出碴。隧道出碴可在开挖同期进行，节省了时间。3.4、其它临时设施部署隧道洞口设生产区和生活区，生产区主要考虑路基土石方施工机械、隧道施工动力设备、桥台施工设备的存放调度区，并根据工程需要布置拱架和钢格栅加工区，周转料及料库、喷砼搅拌区三大块。生活区与生产区分开，生活区建设时尽量保留原地貌中的树木，便于撤场后的人的容纳标准修建。地貌恢复和绿化工作。一般一个隧道一个口生活区按200、隧道弃碴场3.5隧道掘进机切割下的岩石碴块粒径本身较小，可简单破碎筛分后经试验达到强度要求，即用于本隧道喷砼、衬砌及仰拱填充骨料，即使洞碴经过加工强度不能满足高标号混凝土要求，亦可利用于本标段低标号混凝土，至少能用于路面工程沥青路面水稳层骨料。因此在弃碴场选用时应考虑上述因素，确定弃碴场的大小及砸石设备布置，多余弃碴弃置于弃碴场，弃碴场采用挡护措施，避免雨水冲刷流失，污染农田和花圃、果林、
综掘机配套轨道运输在有色金属矿山施工工法 中国华冶科工集团有限公司西南分公司 李铁山、贾振敏、王民强、张顺利、刘江伟 1、前言 20世纪80年代以来，我国矿产资源经济开发技术不断更新，面对一些新型矿山、不同的地质条件及新型技术应用，因此新型矿山机械化设备也随之陆续投入使用，使新的矿山建设施工技术突飞猛进。 因矿山施工能源消耗量大，为实现国家低碳经济发展达到节能减排目标，要求矿山施工企业需要研究新工艺、新材料，采用高效、节能、环保设备投入生产提高劳动生产率，达到节能降耗的目标。 矿山施工一般存在投资大、施工周期长，资金回笼慢和工人劳动组织力大的特点，随着生产力的大力发展和科学技术不断进步，新型矿山施工机具不断更新换代和大型机械化设备投入使用，矿山建设周期将逐步缩短，工人的劳动强度逐渐下降。 随矿山施工进一步开发，矿山施工除了逐步向地下深层发展也将向地质条件复杂的云贵川等地区发展，云贵川地区大部分属沉积岩，岩石比较破碎、松软，增加了施工难度，综掘机施工一般在岩石硬度系数f≦8的中硬以下巷道岩石掘进施工中发挥效能，综掘进等大型机械化设备投入使用也是有色金属矿山发展的必然趋势，大力推广综掘机在有色金属矿山中使用，符合国家矿山革新和推广节能的产业政策，是当代矿山逐步走上现代化矿山逐步向节能、高效、环保、可持续方向发展的需要，也是改善矿山施工作业方法，提高矿山建设的质
量和施工工效，降低因爆破造成的各类事故发生是实现矿山建设现代化可持续发展的需要，因此，它具有强大的生命力和广阔的发展前景。 综掘机施工在有色金属矿山施工工艺与以前的炮掘施工有着本 质的区别，综掘机施工是依靠电机使截割部旋转带动截齿切割岩石，属于物理割岩，与炮掘相比减少了掘进对周围岩石的扰动，另外在环境保护及改善作业环境方面也有着较大提升，不会产生有毒有害气体，与炮掘施工工艺相比，在循环作业时间上也有较大效率。 综掘机的配套使用将缩短了施工工期，节约资源，减少能耗，综掘机在有色金属矿山的应用，是有色金属矿山井巷掘进施工中又一个新的里程碑，具有很大的推广应用价值。 2、工法特点 1：综掘机截割岩石属于物理方法截割岩石，截割速度快，可以实现掘进、运输连续作业，大大提高生产效率；2：缩短建设施工周期，降低施工成本；3：无有毒气体，节能、环保；4：减少因围岩稳定性较差而造成安全事故发生率:。 3、适用范围 适用于煤巷、半煤岩巷以及岩石最大单向抗压强度小于85Mpa的巷道、隧道掘进施工；可截割纵向工作坡度≤±18°斜坡道、斜井施工。 4、工艺原理 综掘机通过旋转截割部，使截割头上截齿与岩石在压力作用下发生碰触，利用物理作用把岩石从围岩母体中剥离出来，再利用综掘机
一、概述 1、掘进机法：隧道掘进机（简称ＴＢＭtunnel boring machine ）是一种利用回转刀具开挖（同时破碎和掘迸）隧道的机械装置，用此法修筑隧道的方法，称为掘进机法。70年代以后，掘进机有了较快的发展。开挖直径范围为1.8～11.5m。在中硬岩中,用掘进机开挖80～100 m3大断面隧洞，平均掘进速度为每月350～400m。美国芝加哥卫生管理区隧洞和蓄水库工程，在石灰岩中开挖直径9.8m的隧洞，最高月进尺可达750m。美国奥索引水隧洞直径3.09m,在页岩中开挖，最高月进尺达2088m。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。 2、ＴＢＭ工法的特点（P196） （１）ＴＢＭ工法的优点 开挖作业能连续进行，施工速度快，工期短。特别适用于在稳定的围岩中长距离施工。对围岩的扰动损伤小，仅1ｍ左右，开挖表面平滑，在圆形隧洞的情况下，受力条件好。震动和噪音对周围的居民和结构物的影响小。施工安全，作业人员少。 （２）ＴＢＭ工法的缺点 设备的购置、运输，组装解体等的费用高，设计制造时间长，初期投资高。不适用于短隧道。施工途中不能改变开挖直径。地质的适应性受到一定限制，对软弱围岩，还存在不少问题，对硬岩，刀具成本急剧增大，开挖速度也降低。开挖断面的大小、形状变更难。 3、ＴＢＭ的构成（P200） ＴＢＭ的构成要素大体上可分为开挖部（刀盘及主轴和驱动装置）、开挖反力（支承靴）、推进部（推进千斤顶）等几部分。推进按下述动作反复进行：
悬臂掘进机施工工艺 2.3.8.1工艺概述 悬臂式掘进机法是铣挖法的最主要的方式。悬臂式掘进机是一种部分断面掘进机，其截割臂可以上下、左右自由摆动，能切割任意型状的隧道断面。臂式掘进机集开挖、装碴和自动行走于一身，进退自如，操作灵活，对复杂地质适应性强，便于支护，可以适应中、软岩隧道不同的施工方法，因此是中小型中、软岩隧道的理想开挖工具。目前国外加快了对悬臂掘进机的研究步伐，逐渐使之应用于中硬和硬岩巷道的掘进施工。 2.3.8.2作业内容 1.工作面降水 2.开挖 3.机械化配套 4.施工供电 2.3.8.3质量标准及验收方法 1.参照台阶法施工 2.开挖循环进尺需满足设计；断面轮廓线应整齐平顺，保证隧道中线及高程控制。 2.3.8.4工艺流程图 - 36 -
1.悬臂式掘进机施工工艺流程见图 2. 3.8.4-1。 图2.3.8.4-1 悬臂式掘进机施工工艺流程 2.隧道开挖施工工艺流程：上台阶环形开挖→上台阶初支→核心土开挖（必要时上台阶施作临时仰拱）→下台阶左侧开挖（下台阶右侧开挖，左右侧错开不大于1.8m）→下台阶左侧初支（下台阶右侧初支）→开挖下台阶核心土→开挖隧底→施作隧底支护→施作永久性仰拱及边墙基础施工→拆除临时仰拱→施作防水及二次衬砌。 2.3.8.5工序步骤及质量控制说明 一、施工准备 1.熟悉施工图纸，做好技术交底及培训。 2.施工人员及机械准备，做好现场劳动力的组织，准备好各种设备，并保证施工机械的完好率，使其满足施工要求。 施工之前，根据围岩地质情况，选取合理的机械设备型号，并进行合理的机械设备配套。在洞内布设好悬臂掘进机所需的高压电缆、输水管线，同时将掘进机与工作面齐头，并摆放妥当。 3.施工供电。重型悬臂式掘进机机器供电电压为一般在 660V～1140V 之间, 同一般隧道机械工作电压有区别, 但只要洞口有 10kVA 供电变电站, 即可满足需要。 二、工作面降水 工作面降水的目的是防止因渗水量过大，铣挖的岩碴成泥状而糊住铣挖头，以致降低铣挖效率。采用台阶法施工时，工作面基本具有自然降水的能力，仅在拱脚及边墙等局部有水渗出。降水要求：工作面无明水，尽量保持干燥，铣挖岩碴不能形成泥状。 三、开挖断面设计 - 37 -
隧道施工技术 一、掘进技术 1、人工开挖：主要适用黄土地区或破碎松散岩石或土质隧道。一般用新型手持式封鎬。十锅镐进行掘进，用铁锹、簸箕和翻斗车进行装渣和出渣。人工掘进对围岩扰动小，能有效保护围岩，防止围岩因扰动过大而发生塌方。但掘进速度慢，工人劳动强度大。 2、钻爆开挖：即是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，简称钻爆法。这一方法从早期由人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术。施工前，要根据地质条件、断面大小、支护方式、工期要求以及施工设备、技术等条件，选定掘进方式（1）打眼前必须先放好断面中线，水平，并在开挖面划好轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。 （2）炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。（3）掏槽眼布置在开挖断面的中央稍靠下部，以使底部岩石破碎，减少飞石。周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，辅助眼应交错均匀地
布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆下的石碴块体大小适合装碴的要求。开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量，消除爆破死角。断面顶部应控制装药量，防止出现超挖量。 （4）装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞密封。周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，采用预裂爆破时，应从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞在眼口。 （5）钻爆施工中严格控制超欠挖。当岩层完整、岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分欠挖，隆起量不得大于5cm。拱、墙脚以上1m范围内断面严禁出现欠挖。 钻孔常用的机具有：凿岩机（手持式风钻、支架式风钻、液压凿岩机一般深度为三米左右）凿岩台车（轮胎式四臂液压凿岩台车） 装药就结构而言分为正向起爆装药，反向起爆装药，双向起爆装药 装药前要检查炮眼位置及长度是否符合设计要求。以前多采用正向起爆装药，经实践证明，反向装药能提高炮眼利用率，减少瞎炮，减少岩石破损块度，增大抛渣距离。降低炸药消耗量，炮眼越深效果越好。连线：在爆破过程中，电爆网络可设计成串联 并联： 混合连：
部分断面掘进机的总体方案设计及选型 作者：黑龙江科技大学王龙 摘要:对部分断面掘进机的总体方案设计中工作、装载、输送、转载、行走机构型式及除尘装置作了系统、全面的介绍。 关键词:部分断面掘进机总体方案设计选型 部分断面掘进机是一种能够实现截割、装载、转载运输、行走和喷雾除尘的联合机组。它既可用于煤矿井下，也可用于金属矿山以及其他隧道施工。 掘进机的总体方案设计对于整机的性能起着决定性的作用。因此，根据掘进机的用途、作业情况及制造条件，合理选择机型，并正确确定各部结构型式，对于实现整机的各项技术指标、保证机器的工作性能具有重要意义。 1工作机构的型式选择 部分断面掘进机的工作机构有截链式、圆盘铣削式和悬臂截割式等。因悬臂截割式掘进机机体灵活、体积较小，可截出各种形状和断面的巷道，并能实现选择性截割，而且截割效果好，掘进速度较高；所以，现在主要采用悬臂截割式，并已成为当前掘进机工作机构的一种基本型式。 按截割头的布置方式，分为纵轴和横轴式两种。纵轴式截割头传动方便、结构紧凑，能截出任意形状的断面，易于获得较为平整的断面，有利于采用内伸缩悬臂，可挖柱窝或水沟。截割头的形状有圆柱形、圆锥形和圆锥加圆柱形，由于后两种截割头利于钻进，并使截割表面较平整，故使用较多。缺点是由于纵轴式截割头在横向摆动截割时的反作用力不通过机器中心，与悬臂形成的力矩使掘进机产生较大的振动，故稳定性较差。因此，在煤巷掘进时，需加大机身重量或装设辅助支撑装置。 横轴式截割头分滚筒形、圆盘形、抛物线形和半球形几种。这种掘进机截齿的截割方向比较合理，破落煤岩较省力，排屑较方便。由于截深较小，截割与装载情况较好。纵向截割时，稳定性较好。缺点是传动装置较复杂，在切入工作面时需左右摆动，不如纵轴式工作机构使用方便；因为截割头较长对掘进断面形状有限制，难以获得较平整的侧壁。这种掘进机多使用抛物线或半球形截割头。 由于工作机构的载荷变化范围大、驱动功率大、过坚硬岩石时短期过载运转、有冲击载荷、振动较大，要求其传动装置体积小，最好能调速。考虑掘进机工作时，截割头不仅要具有一定的转矩和转速以截割煤岩，而且要能上下左右摆动，以掘出整个断面，掘进机工作机构一般都采用单机驱动。虽然液压传动具有体积小、调速方便等优点，但由于对冲击载荷很敏感，元件不能承受较大的短时过载，一般选择过载能力较大的电动机驱动。 2装载机构的型式选择