关于TBM设备选型的研究
- 格式：pdf
- 大小：187.24 KB
- 文档页数：4
维普资讯
试 验 研 究
关 于 Ｔ 设 备 选 型 昀 砜 穷 Ｂ Ｍ
刘 春
掘进 机是 典 型的非 标设 备 ，生产 厂 家不 可能 提
前 制造 或批 量 生产 ，每一 台 Ｔ Ｍ 均 需 由用 户 提 出 Ｂ
殷耀章
Ｄ ＝ ｄ ＋ （ ｈ２＋ ｈ３ ｈ１＋ ）× ２
但 实 际 上锒 齿 刀在 Ｔ Ｍ 工 程 中 的实 例 不 多 ， 因为 Ｂ
的要 求 ，因此 没 有必 要选 择使 用 预 制管 片作 为 衬砌
的护 盾 式掘进 机 。 １ １ 支 撑 ． 支撑 系统 是 ＴＢ 的 固定 部 分 ，Ｔ Ｍ 掘进 时 ， Ｍ Ｂ
它是 通 过碾 磨 而破 岩 ，故 掘 进 速度 很低 、能 量消 耗 很 高 ，加 上单 价较 高等 原 因 ，故 不 考 虑使 用 。 目前
间距 下 的安装 ；支撑 靴 的 面积应 足 够 大 ，选 择 材料
石时贯 入度不 同 （ 表 １ 。当岩石 硬度 较软 时 ， 见 ） 滚 刀 贯 人 度 大 ， 小 的 刀 间 距 ， 形 成 粉 碎 状 岩 过 会
表 １ 不 同类别岩石下 的贯入度
的摩 擦 系数 不大 于 ０４ ．，支 承力 和 推 进 力 的 比值 在 ４ ０左 右 ，保 证 在 最 大 接 地 比 压 下 有 足 够 的 推 进 ．
铁 路 、公 路 隧道 的 二次衬 砌 ，不 同 于水 利输 水 隧洞
推力 。虽 然 较 大直 径 的滚 刀 能 承受更 大 的推 力 ，但 由于轴 承 承受 过 大 的推力 会 缩短 使 用 寿命 ， 由此 而
造成 频 繁地 换 刀 ，又 大大 增加 了辅 助 时 间 ，因此 采
用大 直径 盘 形 滚 刀 的实 际意 义不 大 。锒 齿 滚 刀声 称 可 以对付 硬岩 、刀具 的磨 耗 小 ，可 减 少换 刀 时 间 ，
Ｍ＿ａ Ｐ
提供 足 够大 的支 承反 力 。
１ ２ 刀 盘 ．
贯 入 度 ３ １ ～ ．５
ｒｎ ／ ｌｌｒ ｌ
４ ～ ２．～ ３ ０ ５ ．
．
０
３． ５
～ ５． ０
１２ １ 刀盘 直径 ．．
注 ：贯入度指标不仅 与岩石类 别和岩石抗 压
式 中 ： —— 工 程 最终 要求 的成 洞 洞径 ；
所 需 的技术 性 能 和参 数 。因为 要 开挖 的洞径 大小 不 同 、所 面 临 的地质 条 件 不 同 、可 选 择 的 机 型不 同 ， 即使 是 同类 型主机 ，也 需 由用 户 确认 驱 动型 式 、控 制 系统 、测 量 系统 、记 录 系 统 等 规 格 和 关 键 参 数 ，
盘 形 滚 刀在 刀盘 上 的 布置 ，不 同厂家 有 各 自的
设 计经 验 ，主要 是考 虑 Ｔ Ｍ 在 切 割 不 同硬 度 的岩 Ｂ
但 关 键 是要 求每 个撑 靴 能独 立操 纵 ，以应 付开 挖 洞 壁 不 同部 位 时可 能发 生 的不 同状 态 ，能对 撑靴 进行 调整 ；每一 对撑 靴可 单独 移 动 ，以适应 钢拱 架 不 同
响破 岩 效 果 。 即使 在 同一 隧 道 中 地 质 也 不 可 能 一 致 ，为 了获得 广 泛 的 适 应 性 ，需 要 参 考 经 验 数 据 ，
１２ ２ 滚 刀 ．．
效 能 和效 率 的发挥 。下 面结合 开 敞 式掘 进机 选 型实 例 ，论述 其 中关键 问题 。
采用 ￣３ ｍｍ 的盘 形 滚 刀 可 实 现 ２ ０ Ｎ／ 的 ２ ５ｋ 把
１ 主机规格 性能的考虑
山岭 隧 道 采用 Ｔ Ｍ 施 工 ，首 先 考 虑 的是 地 质 Ｂ 条 件 。在 围岩较 硬 、 自稳 性较 好 条件 下 为节 约设 备 和工 程投 资 ，选 择开 敞式 掘进 机 是 合理 的 ，特别 是
特别 是 与之 配合 的后 配套 系统 更 关 系 到 ＴＢ 技 术 Ｍ
ｈ】 — 预 留变 形 量 ，ｈ ≈ １ｃ （ 中 考 虑 — 】 ５ｍ 其
了掘 进误 差 ５ｍ，围岩 可能 发 生 的 变 ｃ
形 量 ５ｍ，模 注衬 砌 误差 ５ｒ） ｃ ｃ ； ｎ
ｈ —— 初 期支 护 厚 度 ，ｈ － １ ｃ ２ ０ ｍ； ２ ￣ ｈ —— 二 次模 注 衬砌 厚 度 ，ｈ ￣３ ｃ ３ ０ ｍ。 ３
同时 也与岩石裂 隙程度 有关 ，这里举例 仅供参考 。
建筑机槭 ２ ０ ｎ ｝ ０２ ｆ
维普资讯
试 验 研 究
渣 。开 挖效 率 降 低 、机 械能 耗浪 费 ；当岩 石硬 度 较
高 时 ，同样 推 力 下贯 入 度小 ，过大 的 刀 间距 又会 影
在 硬岩 大 直 径 ＴＢ 中 ，基 本 选 用 背 装 式 ￣３ ｍｍ Ｍ ２ 盘形 滚 刀 。 １２． 刀 间距 ． ３
它 支撑 着设 备 的重量 并将 推 力 和扭 矩 的反 力通 过撑 靴 传递 给洞 壁 ，撑 靴应借 助 球形 铰 自动均 匀地 支撑
在洞 壁 上 ，避免 引起 集 中荷 载 对洞 壁 的破坏 。虽然 支撑有 Ｘ 型 、水 平 型 和 一 对 或 两 对 支 撑 的 区 分 ，
点 动 功能 （ 意 ：采 用 电驱 动是 做不 到 的 ，须采 取 注 其 他辅 助措 施 ） ，使 刀盘 能旋 转 到 指 定 位 置 ，以 便
刀盘 的脱 困 。刀 盘还 需 反 向旋转 ，此时 的 反 向扭 矩 要 足 够大 。
１ ３ 驱 动 ． １３ １ 刀盘 驱 动 方式 ．．
力 ，并 能在 软弱 围岩 条件 下 接地 比压较 小 时 ，仍 可
类 别
石英岩 片岩 片麻 岩 片麻 花 闪长岩 岩 板 砂岩 岗 岩
２０ ８ ５． Ｏ ８． ９ ０ ２０ ８ ８． ３． ２ ８
抗 压 强 度 １０ １ ０ ３ — １ ５ — １０ １０ ５ ４ ４ １５ — ３ — ２ １ ４
试 验 研 究
关 于 Ｔ 设 备 选 型 昀 砜 穷 Ｂ Ｍ
刘 春
掘进 机是 典 型的非 标设 备 ，生产 厂 家不 可能 提
前 制造 或批 量 生产 ，每一 台 Ｔ Ｍ 均 需 由用 户 提 出 Ｂ
殷耀章
Ｄ ＝ ｄ ＋ （ ｈ２＋ ｈ３ ｈ１＋ ）× ２
但 实 际 上锒 齿 刀在 Ｔ Ｍ 工 程 中 的实 例 不 多 ， 因为 Ｂ
的要 求 ，因此 没 有必 要选 择使 用 预 制管 片作 为 衬砌
的护 盾 式掘进 机 。 １ １ 支 撑 ． 支撑 系统 是 ＴＢ 的 固定 部 分 ，Ｔ Ｍ 掘进 时 ， Ｍ Ｂ
它是 通 过碾 磨 而破 岩 ，故 掘 进 速度 很低 、能 量消 耗 很 高 ，加 上单 价较 高等 原 因 ，故 不 考 虑使 用 。 目前
间距 下 的安装 ；支撑 靴 的 面积应 足 够 大 ，选 择 材料
石时贯 入度不 同 （ 表 １ 。当岩石 硬度 较软 时 ， 见 ） 滚 刀 贯 人 度 大 ， 小 的 刀 间 距 ， 形 成 粉 碎 状 岩 过 会
表 １ 不 同类别岩石下 的贯入度
的摩 擦 系数 不大 于 ０４ ．，支 承力 和 推 进 力 的 比值 在 ４ ０左 右 ，保 证 在 最 大 接 地 比 压 下 有 足 够 的 推 进 ．
铁 路 、公 路 隧道 的 二次衬 砌 ，不 同 于水 利输 水 隧洞
推力 。虽 然 较 大直 径 的滚 刀 能 承受更 大 的推 力 ，但 由于轴 承 承受 过 大 的推力 会 缩短 使 用 寿命 ， 由此 而
造成 频 繁地 换 刀 ，又 大大 增加 了辅 助 时 间 ，因此 采
用大 直径 盘 形 滚 刀 的实 际意 义不 大 。锒 齿 滚 刀声 称 可 以对付 硬岩 、刀具 的磨 耗 小 ，可 减 少换 刀 时 间 ，
Ｍ＿ａ Ｐ
提供 足 够大 的支 承反 力 。
１ ２ 刀 盘 ．
贯 入 度 ３ １ ～ ．５
ｒｎ ／ ｌｌｒ ｌ
４ ～ ２．～ ３ ０ ５ ．
．
０
３． ５
～ ５． ０
１２ １ 刀盘 直径 ．．
注 ：贯入度指标不仅 与岩石类 别和岩石抗 压
式 中 ： —— 工 程 最终 要求 的成 洞 洞径 ；
所 需 的技术 性 能 和参 数 。因为 要 开挖 的洞径 大小 不 同 、所 面 临 的地质 条 件 不 同 、可 选 择 的 机 型不 同 ， 即使 是 同类 型主机 ，也 需 由用 户 确认 驱 动型 式 、控 制 系统 、测 量 系统 、记 录 系 统 等 规 格 和 关 键 参 数 ，
盘 形 滚 刀在 刀盘 上 的 布置 ，不 同厂家 有 各 自的
设 计经 验 ，主要 是考 虑 Ｔ Ｍ 在 切 割 不 同硬 度 的岩 Ｂ
但 关 键 是要 求每 个撑 靴 能独 立操 纵 ，以应 付开 挖 洞 壁 不 同部 位 时可 能发 生 的不 同状 态 ，能对 撑靴 进行 调整 ；每一 对撑 靴可 单独 移 动 ，以适应 钢拱 架 不 同
响破 岩 效 果 。 即使 在 同一 隧 道 中 地 质 也 不 可 能 一 致 ，为 了获得 广 泛 的 适 应 性 ，需 要 参 考 经 验 数 据 ，
１２ ２ 滚 刀 ．．
效 能 和效 率 的发挥 。下 面结合 开 敞 式掘 进机 选 型实 例 ，论述 其 中关键 问题 。
采用 ￣３ ｍｍ 的盘 形 滚 刀 可 实 现 ２ ０ Ｎ／ 的 ２ ５ｋ 把
１ 主机规格 性能的考虑
山岭 隧 道 采用 Ｔ Ｍ 施 工 ，首 先 考 虑 的是 地 质 Ｂ 条 件 。在 围岩较 硬 、 自稳 性较 好 条件 下 为节 约设 备 和工 程投 资 ，选 择开 敞式 掘进 机 是 合理 的 ，特别 是
特别 是 与之 配合 的后 配套 系统 更 关 系 到 ＴＢ 技 术 Ｍ
ｈ】 — 预 留变 形 量 ，ｈ ≈ １ｃ （ 中 考 虑 — 】 ５ｍ 其
了掘 进误 差 ５ｍ，围岩 可能 发 生 的 变 ｃ
形 量 ５ｍ，模 注衬 砌 误差 ５ｒ） ｃ ｃ ； ｎ
ｈ —— 初 期支 护 厚 度 ，ｈ － １ ｃ ２ ０ ｍ； ２ ￣ ｈ —— 二 次模 注 衬砌 厚 度 ，ｈ ￣３ ｃ ３ ０ ｍ。 ３
同时 也与岩石裂 隙程度 有关 ，这里举例 仅供参考 。
建筑机槭 ２ ０ ｎ ｝ ０２ ｆ
维普资讯
试 验 研 究
渣 。开 挖效 率 降 低 、机 械能 耗浪 费 ；当岩 石硬 度 较
高 时 ，同样 推 力 下贯 入 度小 ，过大 的 刀 间距 又会 影
在 硬岩 大 直 径 ＴＢ 中 ，基 本 选 用 背 装 式 ￣３ ｍｍ Ｍ ２ 盘形 滚 刀 。 １２． 刀 间距 ． ３
它 支撑 着设 备 的重量 并将 推 力 和扭 矩 的反 力通 过撑 靴 传递 给洞 壁 ，撑 靴应借 助 球形 铰 自动均 匀地 支撑
在洞 壁 上 ，避免 引起 集 中荷 载 对洞 壁 的破坏 。虽然 支撑有 Ｘ 型 、水 平 型 和 一 对 或 两 对 支 撑 的 区 分 ，
点 动 功能 （ 意 ：采 用 电驱 动是 做不 到 的 ，须采 取 注 其 他辅 助措 施 ） ，使 刀盘 能旋 转 到 指 定 位 置 ，以 便
刀盘 的脱 困 。刀 盘还 需 反 向旋转 ，此时 的 反 向扭 矩 要 足 够大 。
１ ３ 驱 动 ． １３ １ 刀盘 驱 动 方式 ．．
力 ，并 能在 软弱 围岩 条件 下 接地 比压较 小 时 ，仍 可
类 别
石英岩 片岩 片麻 岩 片麻 花 闪长岩 岩 板 砂岩 岗 岩
２０ ８ ５． Ｏ ８． ９ ０ ２０ ８ ８． ３． ２ ８
抗 压 强 度 １０ １ ０ ３ — １ ５ — １０ １０ ５ ４ ４ １５ — ３ — ２ １ ４
