-第八章巖質(zhì)隧道掘進(jìn)機(jī)法修建的地下工程

劉俊新(西西南科科技大學(xué)學(xué)土木工工程與建建筑學(xué)院院)地下工程程第四篇掘掘進(jìn)進(jìn)機(jī)法修修建的地地下工程程第一章TBM法及其其應(yīng)用第一節(jié)概概述1.1盾盾構(gòu)掘掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)機(jī)（tunnelboringmachine），，簡(jiǎn)稱(chēng)TBM，是一種修修建巖質(zhì)質(zhì)隧道的的工廠化化的施工工技術(shù)。與盾構(gòu)構(gòu)有異曲曲同工之之處。在在機(jī)械施施工中，，很長(zhǎng)一一段時(shí)期期，把在在土質(zhì)隧隧道中采采用的機(jī)機(jī)械稱(chēng)為為盾構(gòu)，，而把在在巖質(zhì)隧隧道施工工中的機(jī)機(jī)械稱(chēng)為為掘進(jìn)機(jī)機(jī)，或者者巖石掘掘進(jìn)機(jī)。。由于機(jī)機(jī)械制造造技術(shù)的的快速發(fā)發(fā)展，這這種區(qū)分分越來(lái)越越不明顯顯，因此此目前多多把掘進(jìn)進(jìn)機(jī)和盾盾構(gòu)一并并稱(chēng)為盾盾構(gòu)掘進(jìn)進(jìn)機(jī)。①安全全、省力力、改善善勞動(dòng)環(huán)環(huán)境等社社會(huì)的要要求提高高。使單單純作業(yè)業(yè)和危險(xiǎn)險(xiǎn)作業(yè)機(jī)機(jī)械化。。②掘進(jìn)進(jìn)機(jī)施工工不采用用爆破，，對(duì)圍巖巖擾動(dòng)小小，有利利于保護(hù)護(hù)圍巖、、維護(hù)圍圍巖固有有的承載載力，減減輕支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的支護(hù)量量。③施工工對(duì)周?chē)鷩绊懶⌒?、安全全性和施施工可靠靠性高、、洞?nèi)的的作業(yè)環(huán)環(huán)境也比比其他隧隧道施工工方法好好等。④由由于地地質(zhì)條條件的的復(fù)雜雜性，，把盾盾構(gòu)技技術(shù)引引進(jìn)到到TBM中中，使使TBM法法的適適用范范圍擴(kuò)擴(kuò)大，，發(fā)揮揮TBM的的作用用。1.2掘掘進(jìn)機(jī)機(jī)技術(shù)術(shù)獲得得巨大大發(fā)展展的原原因第二節(jié)節(jié)TBM法2.1TBM法隧道TBM是一一種專(zhuān)專(zhuān)用的的開(kāi)挖挖設(shè)備備。它利利用機(jī)機(jī)械破破碎巖巖石的的原理理，完完成開(kāi)開(kāi)挖、、出碴碴及混混凝土土（鋼鋼）管管片安安裝的的聯(lián)合合作業(yè)業(yè)，連連續(xù)不不斷地地進(jìn)行行掘進(jìn)進(jìn)。用用此法法修筑筑隧道道的方方法，，稱(chēng)為為T(mén)BM法法。1.根據(jù)破破碎巖石的的方法分類(lèi)類(lèi)：擠壓式主要要是通過(guò)水水平推進(jìn)油油缸，使刀刀盤(pán)上的滾滾刀強(qiáng)行壓壓入巖體，，并在刀盤(pán)盤(pán)旋轉(zhuǎn)推進(jìn)進(jìn)過(guò)程中，，用擠壓和和剪切的聯(lián)聯(lián)合作用破破碎巖體。。切削式利用用巖石抗彎彎、抗剪強(qiáng)強(qiáng)度低（僅僅為抗壓強(qiáng)強(qiáng)度的1/10-1/20））的特點(diǎn)，，靠銑削（（即剪切））和彎斷破破碎巖體。。2.按照TBM的作作業(yè)是否封封閉分類(lèi)：：可分為開(kāi)敞式、單護(hù)盾和雙護(hù)盾TBM。。開(kāi)敞式TBM適適用于圍巖穩(wěn)定定性好的場(chǎng)合，，護(hù)盾式TBM適適合于圍巖較軟軟弱、需需進(jìn)行混混凝土（（鋼）管管片安裝裝的場(chǎng)合。。2.2TBM的分類(lèi)類(lèi)TBM一一般由刀盤(pán)、機(jī)機(jī)架、推推進(jìn)缸、、套架、、支撐缸缸、膠帶帶機(jī)及動(dòng)動(dòng)力間等部分組組成。掘進(jìn)時(shí)，，通過(guò)推推進(jìn)缸給給刀盤(pán)施施加壓力力，滾刀刀旋轉(zhuǎn)切切碎巖體體，由裝裝在刀盤(pán)盤(pán)上的集集料斗轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)至頂部部通過(guò)膠膠帶機(jī)將將巖碴運(yùn)運(yùn)至機(jī)尾尾，卸入入其他運(yùn)運(yùn)輸設(shè)備備運(yùn)走。。為了避避免粉塵塵危害，，TBM頭部裝裝有噴水水及吸塵塵設(shè)備，，在掘進(jìn)進(jìn)過(guò)程中中連續(xù)噴噴水、吸吸塵。2.3TBM1.TBM的工工作圖a為機(jī)機(jī)器用支支撐板撐撐住，前前后下支支撐回縮縮，推進(jìn)進(jìn)缸推壓壓刀盤(pán)鉆鉆掘開(kāi)始始；圖b為掘掘進(jìn)一個(gè)個(gè)行程，，鉆掘終終止;圖c為前前后下支支撐伸出出到洞底底部、支支撐板回回縮；圖d為外外機(jī)體前前移，用用后下支支撐調(diào)整整機(jī)器方方位；圖e為支支撐板撐撐住洞壁壁，前后后下支撐撐回縮，，為下一一個(gè)工作作循環(huán)做做好準(zhǔn)備備。2.TBM的工工作循環(huán)環(huán)圖2.4TBM的破巖巖原理TBM的的破巖原原理，隨隨刀具的的類(lèi)型不不同分為為滾刀和削刀兩類(lèi)。1.滾刀刀破巖滾刀破巖巖是通過(guò)過(guò)滾刀對(duì)對(duì)巖石施施加強(qiáng)大大的壓力力，在巖巖面上滾滾動(dòng)來(lái)破碎巖石石的。根據(jù)滾刀刀的形式式不同，，又分為為圓盤(pán)型、楔齒型、球齒型滾滾刀幾類(lèi)。a.圓盤(pán)盤(pán)型滾刀刀工作時(shí)每只圓圓盤(pán)刀具上約約作用有50-200kN的壓力，使巖巖體表面在刀刀圈刀尖強(qiáng)集集中力作用下下破碎并被切切入，并形成成切入坑，如如圖4-1-2b所示。。隨著滾刀滾動(dòng)動(dòng)，切入坑連連通，在巖面面上形成一條條條的破碎溝溝，破碎溝之之間巖石AO1C又受滾刀側(cè)側(cè)刃擠壓力的的作用而剪切切破碎。當(dāng)切切入深度h較較小時(shí)，剪裂裂面為O1C或O2D，h較大時(shí)時(shí)，剪裂面為為O1O2，如圖4-1-2c所示示。b.楔齒型和和球齒型最初由楔齒的的尖端，在滾滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)情況況下產(chǎn)生切向向張力破壞巖巖石的表面，，切入深度為為λ，如圖4-1-3c所示。然后，由齒尖尖在楔入力繼繼續(xù)引起剪切切破壞，楔入入深度為h。。另外，各齒齒環(huán)的齒節(jié)是是不同的，因因此加大了楔楔齒的破巖效效果。球球齒齒型滾刀的破破巖原理與楔楔齒型滾刀相相同，球齒型型滾刀更為耐耐磨，適用于于硬巖掘進(jìn)。。2.削刀破巖巖工作時(shí)，削刀刀在擠壓力PV和切割力PH的作用下，首首先在刀尖處形成切切碎區(qū)，隨著著刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，形成剪剪力破碎區(qū)，如圖4-1-4所示。。削刀繼續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)即在巖壁上上留下環(huán)狀切切削槽，該槽槽的寬度即為為刀刃的寬度度，約為刀具具回轉(zhuǎn)一周破破巖總進(jìn)尺的的1/4-1/3，兩兩切削槽之間間的巖石，約約為破巖進(jìn)尺尺的2/3-3/4，，則由削刀側(cè)側(cè)向擠壓力R作用而剪力力破碎，如圖圖4-1-5所示。不論是滾刀或或是削刀，總總的破巖體積積中，大部分分破巖并不是是由刀具直接接切割的，而而是由后進(jìn)刀刀具剪切破碎碎的。為有效效破巖，先形形成破碎溝或或切削槽是前前提條件。破破碎溝或切削削槽的深度、、寬度愈大，，破巖效果便便愈好。因此此，需根據(jù)開(kāi)開(kāi)挖巖體的性性質(zhì)，選擇適適宜的刀具。。2.5TBM的特點(diǎn)1.TBM法的優(yōu)點(diǎn)①開(kāi)挖作業(yè)業(yè)能連續(xù)進(jìn)行行，施工速度度快，工期短短。特別是在在穩(wěn)定的圍巖巖中長(zhǎng)距離施施工時(shí)，此特特征尤其明顯顯。②對(duì)圍巖的的擾動(dòng)損傷小小，用爆破法法使圍巖的損損傷范圍約為為2-3m，，而TBM法法只有1m左左右，幾乎不不產(chǎn)生松弛、、掉塊、崩塌塌的危險(xiǎn)，可可減輕支護(hù)的的工作量。此此外，超挖小小，襯砌也省省時(shí)省料。③開(kāi)挖表面面平滑，在圓圓形隧洞的情情況下，受力力條件好。④振動(dòng)和噪噪聲對(duì)周?chē)牡木用窈徒Y(jié)構(gòu)構(gòu)物的影響小小。⑤施工安全全，近期的TBM可在防防護(hù)棚內(nèi)進(jìn)行行刀具的更換換，密閉式操操縱室、高性性能集塵機(jī)等等的采用，使使安全性和作作業(yè)環(huán)境有了了較大的改善善。⑥作業(yè)人員員少。2.TBM法的缺點(diǎn)①設(shè)備的購(gòu)購(gòu)置、運(yùn)輸、、組裝解體等等的費(fèi)用高，，設(shè)計(jì)制造時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，初期期投資高。②施工途中中不能改變開(kāi)開(kāi)挖直徑。③地質(zhì)的適適應(yīng)性受到一一定限制。④開(kāi)挖斷面面的大小、形形狀變更難，，在應(yīng)用上受受到一定的制制約。⑤運(yùn)輸困難難2.6TBM法的基本本條件1.TBM法法的技術(shù)流程程2.地質(zhì)條件件在TBM法中中，TBM和和掌子面是分分離的，故有有軟弱層和破破碎帶時(shí)，采采用輔助工法法很困難。所所以，不良地地質(zhì)的調(diào)查，，不僅對(duì)TBM的選擇和和施工速度有有很大的影響響，對(duì)能否采采用TBM法法也是決定性性的因素。TBM施工的的地質(zhì)調(diào)查主主要是調(diào)查影影響TBM使使用的地質(zhì)條條件，如地層的硬硬軟、破碎帶帶的位置、規(guī)規(guī)模、地下水水的涌水、膨膨脹性圍巖等等，對(duì)TBM法是否適合合，以及影響響TBM開(kāi)挖挖效率的地質(zhì)質(zhì)因素等。a.是否合適適TBM法的的地質(zhì)因素①隧隧道地地壓是是否否存在在塑性性地壓壓是決決定TBM適用用性的的重要要因素素。②涌涌水狀狀態(tài)在在軟軟弱巖巖層、、破碎碎帶中中，涌涌水的的范圍圍、大大小、、壓力力等，，是造造成掌掌子面面崩塌塌和承承載力力低下下的主主要問(wèn)問(wèn)題。。b.影影響TBM效率率的地地質(zhì)因因素①巖巖石強(qiáng)強(qiáng)度②巖巖層的的裂隙隙③巖巖石硬硬度④破破碎帶帶等惡惡劣的的條件件3.開(kāi)開(kāi)挖長(zhǎng)長(zhǎng)度TBM進(jìn)入入現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)后，，一般般要經(jīng)經(jīng)過(guò)運(yùn)運(yùn)輸、、組裝裝的過(guò)過(guò)程。。根據(jù)據(jù)TBM的的直徑徑和形形式、、運(yùn)輸輸途徑徑、組組裝基基地的的狀況況等，，要準(zhǔn)準(zhǔn)備1-2個(gè)月月。其其次，，TBM的的后續(xù)續(xù)設(shè)備備長(zhǎng)100-200m，為為正規(guī)規(guī)地進(jìn)進(jìn)行掘掘進(jìn)，，也要要先修修筑一一段長(zhǎng)長(zhǎng)200m左右右的隧隧道。。所以以，隧隧道長(zhǎng)長(zhǎng)度短短時(shí)，，包括括機(jī)械械購(gòu)置置費(fèi)在在內(nèi)的的成本本是很很高的的。在TBM法法中因因進(jìn)行行機(jī)械械的運(yùn)運(yùn)輸、、組裝裝等，，故要要對(duì)隧隧道所所處地地點(diǎn)的的狀況況給予予應(yīng)有有的注注意。。TBM的搬搬運(yùn)計(jì)計(jì)劃，，要考考慮道道路的的寬度度、高高度及及重量量的限限制，，根據(jù)據(jù)組裝裝條件件要充充分調(diào)調(diào)查運(yùn)運(yùn)輸時(shí)時(shí)的分分割方方法（（最小小分割割尺寸寸和重重量））。。第三節(jié)節(jié)TBM法的的應(yīng)用用3.1應(yīng)應(yīng)用簡(jiǎn)簡(jiǎn)介（（見(jiàn)教教材P273）3.2應(yīng)應(yīng)用事事例3.3TBM的應(yīng)應(yīng)用前前景第二章章TBM的結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型及及構(gòu)造造第一節(jié)節(jié)全全斷面面隧道道TBM的的類(lèi)型型1.1全全斷面面隧道道TBM①開(kāi)開(kāi)式隧隧道TBM指切削削時(shí)不不用控控制工工作面面的地地壓，，TBM按按出碴碴系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)碴碴能力力掘進(jìn)進(jìn)。不不需要要特別別考慮慮地表表下沉沉的情情況。。其設(shè)設(shè)計(jì)剛剛度較較大，，適用用于在在硬地地層中中快速速掘進(jìn)進(jìn)。②閉閉式隧隧道TBM通過(guò)控控制好好螺旋旋運(yùn)輸輸機(jī)卸卸料門(mén)門(mén)的開(kāi)開(kāi)啟，，使切切削巖巖土的的刀盤(pán)盤(pán)前腔腔的壓壓力與與地壓壓平衡衡。通通常用用于軟軟地層層或流流動(dòng)性性地層層。在在軟地層層中隧隧道施施工的的TBM又又稱(chēng)為為盾構(gòu)。1.2支支撐式式TBM刀盤(pán)屬屬于TBM第一一組合合體，，由液液壓馬馬達(dá)或或電動(dòng)動(dòng)機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)，，通常常沿中中空主主軸承承周?chē)鷩原h(huán)環(huán)形模模式布布置在在機(jī)器器的主主軸上上。帶帶有防防塵隔隔層的的刀盤(pán)盤(pán)罩將將刀盤(pán)盤(pán)與被被開(kāi)挖挖掌子子面隔隔開(kāi)，，刀盤(pán)盤(pán)罩可可保護(hù)護(hù)刀盤(pán)盤(pán)，防防止物物料侵侵入；；防塵塵隔層層防止止灰塵塵和碎碎屑進(jìn)進(jìn)入刀刀盤(pán)后后面的的工作作區(qū)。。巖碴碴通過(guò)過(guò)刀盤(pán)盤(pán)上的的鏟斗斗裝置置和刀刀盤(pán)后后面的的導(dǎo)向向板運(yùn)運(yùn)到刀刀盤(pán)中中心，，在那那里巖巖碴落落進(jìn)漏漏斗，，送到到運(yùn)輸輸機(jī)上上，運(yùn)運(yùn)輸機(jī)機(jī)通常常置于于機(jī)器器的中中心軸軸位置置。選選用液液壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)馬馬達(dá)時(shí)時(shí)，驅(qū)驅(qū)動(dòng)液液壓泵泵站的的電動(dòng)動(dòng)機(jī)安安裝在在后配配套上上。掘掘進(jìn)頭頭的推推進(jìn)力力由一一支撐撐推進(jìn)進(jìn)系統(tǒng)統(tǒng)提供供。第二二組組合合體體和和設(shè)設(shè)施施用用在在工工作作面面或或TBM防防塵塵護(hù)護(hù)盾盾后后面面進(jìn)進(jìn)行行即即時(shí)時(shí)支支護(hù)護(hù)措措施施，，并并進(jìn)進(jìn)行行地地層層預(yù)預(yù)探探測(cè)測(cè)。。初期保護(hù)護(hù)性支護(hù)護(hù)措施包包括：直接在刀刀盤(pán)罩后后面架設(shè)設(shè)支護(hù)拱拱架和掛掛網(wǎng)、洞洞頂錨桿桿或噴漿漿，進(jìn)行行洞頂區(qū)區(qū)域的巷巷道保護(hù)護(hù)。1.3擴(kuò)擴(kuò)孔式式TBM擴(kuò)孔TBM特適適合于需需要通過(guò)過(guò)探測(cè)導(dǎo)導(dǎo)洞來(lái)確確認(rèn)特殊殊風(fēng)險(xiǎn)因因素的地地層條件件。在第一階階段由TBM開(kāi)開(kāi)挖直徑徑為4-4.5m的的導(dǎo)洞，，再用擴(kuò)擴(kuò)孔TBM進(jìn)行行第二階階段的擴(kuò)擴(kuò)孔開(kāi)挖挖。1.4護(hù)護(hù)盾式式TBM1.單單護(hù)盾式式TBM單護(hù)盾式式TBM的的整個(gè)機(jī)機(jī)器都是是由一個(gè)個(gè)護(hù)盾進(jìn)進(jìn)行保護(hù)護(hù)，適用用于需在在刀盤(pán)后后采用較較多支護(hù)護(hù)措施的的一般破破碎甚至至不穩(wěn)定定的地層層。護(hù)盾式TBM的的優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)工工作可在在護(hù)盾殼殼內(nèi)完成成，與洞洞壁沒(méi)有有任何接接觸。然然而，當(dāng)當(dāng)遇到較較大的斷斷層或通通過(guò)洞穴穴地層時(shí)時(shí)會(huì)產(chǎn)生生嚴(yán)重的的問(wèn)題。。因此，，在預(yù)測(cè)的的斷層地地段掘進(jìn)進(jìn)期間，，進(jìn)行系系統(tǒng)的勘勘測(cè)鉆探探是非常常重要的的。TBM遇到到有問(wèn)題題的地段段時(shí)，可可以進(jìn)行行灌漿以以穩(wěn)固巖巖體，或或者借助助用玻璃璃纖維強(qiáng)強(qiáng)化的洞洞頂錨桿桿來(lái)加強(qiáng)強(qiáng)地層結(jié)結(jié)構(gòu)。另另外，要要以最佳佳的方式式設(shè)計(jì)刀盤(pán)檢修修出口，以便在在掌子面面前發(fā)生生障礙時(shí)時(shí)進(jìn)行檢檢查并處處理，對(duì)對(duì)掌子面面前方的的“洞穴穴”也能能從這些些出口用用噴漿進(jìn)進(jìn)行穩(wěn)固固。在護(hù)護(hù)盾保護(hù)護(hù)下用管管片進(jìn)行行支護(hù)和襯砌。2.雙雙護(hù)盾式式TBM同單護(hù)盾盾式TBM一樣樣，雙護(hù)護(hù)盾式TBM適適用于無(wú)無(wú)地下水水的不能能自立的的軟弱破破碎地層層段，并并在護(hù)盾盾內(nèi)安裝裝管片襯襯砌。雙雙護(hù)盾系系統(tǒng)可同同時(shí)滿(mǎn)足足推進(jìn)和和管片安安裝的要要求。雙雙護(hù)盾TBM在在每個(gè)掘掘進(jìn)行程程中的中中斷時(shí)間間短，后后接觸護(hù)護(hù)盾周期期性地前前移。雙護(hù)盾TBM系系統(tǒng)在縱縱向上可可分為三三部分：帶刀盤(pán)的的前護(hù)盾盾；中間部分分的伸縮縮護(hù)盾；后接觸護(hù)護(hù)盾，帶帶有用于于安裝管管片的尾尾盾。把伸縮護(hù)盾盾、接觸護(hù)盾盾（支撐撐盾殼））和盾尾合稱(chēng)為后護(hù)盾3.帶管管片襯砌砌操作的的雙護(hù)盾盾TBM工作周周期①前進(jìn)進(jìn)和管片片放置過(guò)過(guò)程支撐護(hù)盾盾牢固地地?fù)尉o在在洞壁上上，刀盤(pán)盤(pán)推進(jìn)油油缸支承承在接觸觸護(hù)盾的的連接處處，并在在掘進(jìn)過(guò)過(guò)程中將將刀盤(pán)向向前推進(jìn)進(jìn)，保持持所達(dá)到到的掘進(jìn)進(jìn)速率直直至刀盤(pán)盤(pán)推進(jìn)油油缸行程程結(jié)束。。同時(shí)，，管片在在盾尾安安裝，在在安裝期期間后護(hù)護(hù)盾的護(hù)護(hù)盾推進(jìn)進(jìn)油缸支支承著管管片直至至整環(huán)閉閉合。②后護(hù)護(hù)盾換位位階段后護(hù)盾盾盾殼換位位只持續(xù)續(xù)幾分鐘鐘。首先先，推進(jìn)進(jìn)油缸卸卸載，隨隨后護(hù)盾盾盾殼支支撐的徑徑向支撐撐油缸縮縮回并卸卸載。然然后，借借助于后后護(hù)盾推推進(jìn)油缸缸使刀盤(pán)盤(pán)推進(jìn)油油缸周?chē)鷩暮笞o(hù)護(hù)盾盾殼殼前移。。最后，，重復(fù)掘掘進(jìn)和管管片安裝裝過(guò)程。。附屬裝置置：①刀盤(pán)盤(pán)上的超超挖刀具具，可得得到更大大的開(kāi)挖挖直徑，，洞壁由由伸縮護(hù)護(hù)盾盾殼殼支承直直至管片片安裝。。②可縱縱向及徑徑向移動(dòng)動(dòng)伸縮的的刀盤(pán)，，以便超超挖隧道道的一側(cè)側(cè)，提高高機(jī)器的的轉(zhuǎn)向性性。1.5后后配套套系統(tǒng)1.TBM后續(xù)續(xù)設(shè)備的的設(shè)置原原則要充分研研究作業(yè)業(yè)計(jì)劃和和必要的的功能，，再來(lái)選選擇有效效率的各各種設(shè)備備。特別是在在隧道施施工中，，作業(yè)的的循環(huán)性性很強(qiáng)，，前一作作業(yè)未完完成就不不能進(jìn)行行下一個(gè)個(gè)作業(yè)且且作業(yè)空空間有限限制等。。在配置設(shè)設(shè)備時(shí)，，要考慮慮前后各各作業(yè)的的關(guān)聯(lián)，，以提高高作業(yè)性性。在在后續(xù)續(xù)設(shè)備中中，由于于作業(yè)寬寬度有限限，要在在考慮到到設(shè)備必必需的空空間后，，最后確確定整個(gè)個(gè)長(zhǎng)度。。2.運(yùn)運(yùn)輸方式式和運(yùn)輸輸設(shè)備運(yùn)輸對(duì)象象的核心心是掌子子面開(kāi)挖挖產(chǎn)生的的大量石石碴，其其他還有有隧道的的支護(hù)材材料和隨隨著隧道道延伸的的各種器器材，以以及以切切削刀具具類(lèi)為主主的TBM維修修器材。。前者由由作為T(mén)BM特特征的連連續(xù)出碴碴來(lái)解決決，后者者主要是是充分利利用返空空車(chē)輛和和后續(xù)作作業(yè)的時(shí)時(shí)間安排排。其中中，出碴碴方式的的選擇對(duì)對(duì)TBM的施工工性是很很重要的的。目前，在在隧道施施工中采采用的運(yùn)運(yùn)輸方式式有以下下幾種。。①有軌軌方式。。②無(wú)軌軌方式。。③連續(xù)續(xù)膠帶輸輸送機(jī)方方式。④泥漿漿運(yùn)輸方方式。3.集集塵和通通風(fēng)設(shè)備備集塵設(shè)備備用TBM切削巖巖石，在在硬巖和和含水量量小的巖巖層條件件下會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生大量量粉塵，，因此在在切削頭頭部，也也包括為為了防止止刀具破破碎巖石石時(shí)產(chǎn)生生熱量，，需用壓壓力水噴噴霧，這這在一定定程度上上可以吸吸收一部部分破巖巖產(chǎn)生的的粉塵。。但是，，由于水水壓、流流量、巖巖體的狀狀況，粉粉塵抑制制效果各各不相同同，條件件惡化時(shí)時(shí)，比如如灑水不不充分，，粉塵和和水粒子子會(huì)以霧霧狀浮游游在空氣氣中，妨妨礙視線(xiàn)線(xiàn)。因此此，為了了有效地地抑制粉粉塵，有有必要收收集粉塵塵進(jìn)行處處理，產(chǎn)產(chǎn)生的粉粉塵盡量量不讓它它擴(kuò)散而而使其集集中在一一起為最最好。在在最近的的TBM實(shí)例中中有從切切削頭的的腔室內(nèi)內(nèi)用專(zhuān)用用管道直直接與集集塵器連連接進(jìn)行行直接處處理的方方法，效效果非常常好。專(zhuān)專(zhuān)用管道道安裝在在膠帶輸輸送機(jī)的的旁邊，，當(dāng)TBM的直直徑較小小時(shí)，連連膠帶輸輸送機(jī)本本身也作作為管道道。另外外，集塵塵器有干干式和濕濕式之分分，都裝裝在后續(xù)續(xù)臺(tái)車(chē)上上，除了了其能力力外，包包括鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)在內(nèi)內(nèi)集塵器器的形狀狀尺寸也也成了重重要的選選定條件件。通風(fēng)設(shè)備備TBM施工法法的通風(fēng)對(duì)象象要考慮作業(yè)業(yè)人員呼氣排排出的氣體和和由TBM的的動(dòng)力等產(chǎn)生生的熱量、巖巖石的破碎和和裝載及噴混混凝土產(chǎn)生的的粉塵、內(nèi)燃燃機(jī)排出的有有害氣體等。。除輪胎式外外，洞內(nèi)的溫溫度可通過(guò)吸吸水冷卻進(jìn)行行相應(yīng)處理，，粉塵可用前前述的集塵設(shè)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)處理，因此此通常是以作作業(yè)人員的呼呼吸為對(duì)象的的通風(fēng)設(shè)備。。然而，通風(fēng)風(fēng)量通常比集集塵器的能力力大，且通風(fēng)風(fēng)管道的位置置必須比集塵塵器的排氣部部位更深（工工作面?zhèn)龋?。否則，在在工作面和集集塵器之間就就會(huì)形成回風(fēng)風(fēng)，新鮮空氣氣就到不了工工作面。作業(yè)業(yè)人員的呼吸吸所排出的污污染氣體是二二氧化碳，所所需通風(fēng)量每每個(gè)人最少3m3/min，，以此風(fēng)量量計(jì)算風(fēng)管管直徑通常常多為400-600mm（（隧道直徑徑為3-5m）。。所需風(fēng)力力的計(jì)算與與一般隧道道一樣，而而由TBM使用的送送風(fēng)機(jī)大多多比一般隧隧道的風(fēng)量量小，但送送風(fēng)距離長(zhǎng)長(zhǎng)，因此應(yīng)應(yīng)考慮采用用渦輪式風(fēng)風(fēng)機(jī)。渦輪輪式風(fēng)機(jī)比比軸流式風(fēng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓壓高，必須須考慮風(fēng)管管的材質(zhì)。。圖4-2-5所示示為標(biāo)準(zhǔn)的的通風(fēng)配置置示例。4.洞內(nèi)內(nèi)超前鉆孔孔設(shè)備在隧道掘進(jìn)進(jìn)中，遇到到斷層、涌涌水是不可可避免的，，用TBM掘進(jìn)時(shí)一一般其故障障更嚴(yán)重。。因此，為為了把故障障控制在最最小限度內(nèi)內(nèi)，或者在在事前調(diào)查查中對(duì)預(yù)計(jì)計(jì)發(fā)生的斷斷層、突發(fā)發(fā)性涌水等等進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)處理，多多用鉆孔進(jìn)進(jìn)行TBM工作面前前方的地質(zhì)質(zhì)探查。不不取芯式鉆鉆孔探查用用巖粉，取取芯式探查查可采取巖巖芯，直接接觀察前方方巖層情況況，并且還還可作為排排水鉆孔。。鉆孔設(shè)備備必須安裝裝在TBM有限的范范圍內(nèi)，并并且根據(jù)地地質(zhì)變化隨隨時(shí)進(jìn)行鉆鉆孔，因此此以小型而而易于移動(dòng)動(dòng)、鉆深100m左左右的設(shè)備備為宜。鉆鉆孔機(jī)械應(yīng)應(yīng)可前后、、上下、左左右移動(dòng)，，在狹窄的的后續(xù)臺(tái)車(chē)車(chē)內(nèi)提高其其機(jī)動(dòng)性。。5.排排水水設(shè)設(shè)備備在排排水水方方法法上上，，可可采采取取以以下下措措施施：：①TBM內(nèi)內(nèi)的的裝裝碴碴部部位位的的排排水水處處理理在在隔隔板板處處設(shè)設(shè)排排水水孔孔，，在在機(jī)機(jī)內(nèi)內(nèi)料料槽槽中中集集水水，，用用水水下下泵泵通通過(guò)過(guò)洞洞內(nèi)內(nèi)排排水水管管把把水水排排到到洞洞外外。。②用用水水下下泵泵不不能能處處理理的的污污泥泥、、軟軟泥泥等等堆堆積積物物由由設(shè)設(shè)在在洞洞外外的的真真空空管管（（真真空空輸輸送送泵泵））配配置置進(jìn)進(jìn)行行吸吸收收處處理理。。③洞洞內(nèi)內(nèi)排排水水管管按按排排水水量量確確定定規(guī)規(guī)格格（（如如φφ200弦弦卷卷鋼鋼管管）），，隔隔一一定定距距離離（（如如約約200m））設(shè)設(shè)集集水水槽槽，，連連接接水水下下泵泵進(jìn)進(jìn)行行強(qiáng)強(qiáng)制制排排水水。。④排排到到洞洞外外的的水水都都匯匯集集在在設(shè)設(shè)置置于于洞洞口口臨臨時(shí)時(shí)設(shè)設(shè)置置場(chǎng)場(chǎng)的的沉沉淀淀槽槽進(jìn)進(jìn)行行處處理理。。6.供供水水設(shè)設(shè)備備TBM開(kāi)開(kāi)挖挖中中的的供供水水，，用用于于油油壓壓系系統(tǒng)統(tǒng)油油冷冷卻卻器器的的冷冷卻卻、、切切削削刀刀具具和和封封層層的的冷冷卻卻等等，，也也用用于于超超前前鉆鉆孔孔、、噴噴射射混混凝凝土土、、襯襯砌砌混混凝凝土土、、洞洞內(nèi)內(nèi)洗洗滌滌等等。。作作為為供供水水設(shè)設(shè)備備，，在在洞洞外外隨隨著著開(kāi)開(kāi)挖挖的的推推進(jìn)進(jìn)依依次次串串聯(lián)聯(lián)增增設(shè)設(shè)給給水水泵泵（（如如縱縱向向離離心心泵泵500L/min×62m））。。冷冷卻卻水水用用洞洞內(nèi)內(nèi)配配管管按按所所需需管管徑徑（（如如φφ100弦弦卷卷鋼鋼管管））輸輸送送。。配配管管布布置置隨隨開(kāi)開(kāi)挖挖的的推推進(jìn)進(jìn)而而延延長(zhǎng)長(zhǎng)，，因因此此有有在在后后續(xù)續(xù)臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)處處設(shè)設(shè)置置螺螺旋旋臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)而而使使之之可可伸伸縮縮和和調(diào)調(diào)整整布布置置間間隔隔的的方方法法。。在在后后續(xù)續(xù)臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)上上設(shè)設(shè)有有水水箱箱，，供供給給鉆鉆孔孔用用水水。。7.噴噴混混凝凝土土設(shè)設(shè)備備TBM施施工工中中的的噴噴混混凝凝土土通通常常與與山山嶺嶺隧隧道道施施工工法法一一樣樣作作為為初初期期支支護(hù)護(hù)，，有有時(shí)時(shí)也也作作為為永永久久支支護(hù)護(hù)。。因因此此，，噴噴射射位位置置也也有有在在TBM主主體體后后面面和和后后續(xù)續(xù)臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)后后面面兩兩種種情情況況。。大大多多在在TBM主主體體后后面面，，主主要要因因TBM中中央央的的膠膠帶帶輸輸送送機(jī)機(jī)、、主主梁梁容容易易妨妨礙礙噴噴嘴嘴作作業(yè)業(yè)，，回回彈彈大大，，人人工工作作業(yè)業(yè)困困難難等等原原因因。。噴噴射射混混凝凝土土設(shè)設(shè)備備有有濕濕式式和和干干式式兩兩種種，，設(shè)設(shè)備備因因噴噴射射方方式式多多少少有有些些不不同同，，但但比比起起噴噴射射方方式式來(lái)來(lái)，，設(shè)設(shè)備備的的設(shè)設(shè)置置方方法法更更重重要要，，噴噴射射設(shè)設(shè)備備設(shè)設(shè)置置一一般般有有在在TBM的的后后續(xù)續(xù)臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)上上和和分分離離臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)上上兩兩種種，，應(yīng)應(yīng)與與施施工工方方法法和和支支護(hù)護(hù)功功能能相相適適應(yīng)應(yīng)并并靈靈活活運(yùn)運(yùn)用用。。前前者者在在噴噴射射時(shí)時(shí)運(yùn)運(yùn)入入的的繁繁雜雜程程度度得得到到減減半半，，但但安安裝裝在在狹狹窄窄場(chǎng)場(chǎng)所所，，機(jī)機(jī)械械的的清清掃掃、、保保養(yǎng)養(yǎng)、、檢檢查查、、維維修修則則成成為為頗頗嚴(yán)嚴(yán)峻峻的的作作業(yè)業(yè)。。后后者者分分離離方方式式有有著著在在其其他他地地方方進(jìn)進(jìn)行行檢檢查查、、維維修修等等而而與與開(kāi)開(kāi)挖挖作作業(yè)業(yè)無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，，但但需需要要單單獨(dú)獨(dú)的的臺(tái)臺(tái)車(chē)車(chē)，，配配管管費(fèi)費(fèi)時(shí)時(shí)，，走走行行麻麻煩煩，，增增加加了了脫脫軌軌等等事事故故的的危危險(xiǎn)險(xiǎn)性性。。8.其其他他設(shè)備備TBM的設(shè)設(shè)備很很多，，這里里僅介介紹與與TBM施施工法法有關(guān)關(guān)的照照明、、通信信設(shè)備備。TBM一一般后后續(xù)設(shè)設(shè)備長(zhǎng)長(zhǎng)，作作業(yè)分分布在在多個(gè)個(gè)位置置，各各作業(yè)業(yè)位置置和狀狀況難難以把把握。。所以以從作作業(yè)性性、安安全性性的觀觀點(diǎn)出出發(fā)，，各作作業(yè)環(huán)環(huán)節(jié)必必須設(shè)設(shè)有可可相互互聯(lián)系系的通信設(shè)設(shè)備。。以棄碴碴為例例，運(yùn)運(yùn)輸石石碴設(shè)設(shè)備的的速度度在狹狹窄的的通道道（洞洞內(nèi)））內(nèi)較較快，，在洞洞內(nèi)安安全作作業(yè)方方面受受到限限制，，所以以每隔隔300-500m就必必須設(shè)設(shè)置能能與工工作面面聯(lián)絡(luò)絡(luò)的通信或或顯示示系統(tǒng)統(tǒng)。另外外，從從工作作面通通過(guò)后后續(xù)臺(tái)臺(tái)車(chē)到到碴場(chǎng)場(chǎng)的區(qū)區(qū)間一一發(fā)生生事故故，一一切都都要停停止，，因此此也必必須設(shè)設(shè)置監(jiān)監(jiān)視攝攝像機(jī)機(jī)、顯顯示器器等監(jiān)視系系統(tǒng)。。TBM具有有復(fù)雜雜的機(jī)機(jī)械和和控制制系統(tǒng)統(tǒng)，因因此需需要比比普通通隧道道施工工好得得多的的照明明。根根據(jù)TBM施工工的要要求，，最好好安裝裝1kW的水水銀燈燈，使使其他他需特特別監(jiān)監(jiān)視的的地方方和局局部陰陰暗處處的照照明都都能達(dá)達(dá)到施施工要要求。。第二節(jié)節(jié)TBM的構(gòu)構(gòu)造及及工作作原理理2.1全全斷面面TBM1.全全斷面面TBM的的基本本構(gòu)造造全斷面面TBM有有一龐龐大機(jī)機(jī)體，，由破巖機(jī)機(jī)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)機(jī)構(gòu)、巖碴裝裝運(yùn)機(jī)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向調(diào)調(diào)向機(jī)機(jī)構(gòu)及吸塵、、通風(fēng)風(fēng)裝置置等幾部部分組組成?！，F(xiàn)以以硬巖巖TBM為為例簡(jiǎn)簡(jiǎn)要說(shuō)說(shuō)明如如下。。圖4-2-6所示示為國(guó)國(guó)產(chǎn)的的直徑徑為5.5m的TBM構(gòu)造造簡(jiǎn)圖圖。破巖機(jī)機(jī)構(gòu)破巖機(jī)機(jī)構(gòu)由由刀盤(pán)和滾刀組成。。在TBM刀盤(pán)盤(pán)上裝裝置各各類(lèi)滾滾刀，，工作作時(shí)，，在強(qiáng)強(qiáng)大軸軸推力力的作作用下下刀盤(pán)盤(pán)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，帶帶動(dòng)在在巖面面上同同時(shí)滾滾動(dòng)的的各滾滾刀在在同心心圓上上旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，在在巖面面上形形成圓圓環(huán)狀狀的破破碎溝溝。破破碎溝溝間的的巖石石，由由后進(jìn)進(jìn)滾刀刀的側(cè)側(cè)向分分力剪剪切破破碎。。推進(jìn)機(jī)機(jī)構(gòu)TBM借助助千斤斤頂頂頂撐洞洞壁來(lái)來(lái)支持持機(jī)身身，這這種千千斤頂頂稱(chēng)為為錨撐。TBM的推推進(jìn)，包包括刀盤(pán)盤(pán)的推進(jìn)進(jìn)和完成成一個(gè)切切割行程程后整個(gè)個(gè)機(jī)身的的推進(jìn)，，都與錨錨撐的作作用與動(dòng)動(dòng)作有關(guān)關(guān)。①掘進(jìn)進(jìn)工作開(kāi)開(kāi)始，錨錨撐頂緊緊巖壁，，前支撐撐缸及后后支撐缸缸均收縮縮，推進(jìn)進(jìn)缸以錨錨撐為固固定點(diǎn)進(jìn)進(jìn)油伸長(zhǎng)長(zhǎng)，給刀刀盤(pán)施加加軸向推推力，強(qiáng)強(qiáng)使其破破巖掘進(jìn)進(jìn)。刀盤(pán)盤(pán)破巖推推進(jìn)時(shí)，，帶動(dòng)整整個(gè)機(jī)體體一起向向前移動(dòng)動(dòng)，如圖圖4-2-7a所示。。②推進(jìn)進(jìn)油缸到到達(dá)最大大行程約約90cm后，，即算完完成一個(gè)個(gè)行程。。機(jī)體也也向前推推進(jìn)90cm，，如圖4-2-7b所所示。③錨撐撐的推進(jìn)進(jìn)此時(shí)時(shí)，伸出出前支撐撐缸及后后支撐缸缸并頂緊緊巖壁，，保持刀刀盤(pán)及機(jī)機(jī)器穩(wěn)定定，然后后收縮錨錨撐，推推進(jìn)油缸缸回油，，驅(qū)使套套架帶動(dòng)動(dòng)錨撐在在機(jī)架導(dǎo)導(dǎo)軌上向向前移動(dòng)動(dòng)，行程程也是90cm，如圖圖4-2-7c、d所所示。④推進(jìn)進(jìn)油缸回回油全部部縮回，，即套架架也前滑滑約90cm后后，再使使錨撐頂頂緊巖壁壁，同時(shí)時(shí)收縮前前支撐缸缸及后支支撐缸，，開(kāi)始新新的掘進(jìn)進(jìn)出碴機(jī)構(gòu)構(gòu)破巖形成成的片狀狀石碴，，由安裝在刀刀盤(pán)上的的鏟碴斗斗鏟起，，鏟斗旋旋轉(zhuǎn)到頂頂部卸入入集料斗斗，再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到膠帶導(dǎo)向調(diào)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是用來(lái)指示和校核TBM推進(jìn)的方向，使其保證符合設(shè)計(jì)的軸線(xiàn)和坡度的要求。調(diào)向機(jī)構(gòu)是根據(jù)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)給出的信息或指令，控制或調(diào)整TBM的推進(jìn)方向。通風(fēng)及吸塵裝置掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)要產(chǎn)生大量的熱量和粉塵。因此對(duì)通風(fēng)、降塵要求較高。一般在刀盤(pán)頭部安裝有吸塵設(shè)備和噴水裝置，掘進(jìn)時(shí)連續(xù)噴水降塵。在機(jī)房?jī)?nèi)還專(zhuān)設(shè)有通風(fēng)降溫設(shè)備。2.全斷斷面TBM開(kāi)挖挖水平洞洞室應(yīng)用全斷斷面TBM開(kāi)挖挖水平洞洞室有兩兩個(gè)基本本方案。。一是用TBM直接開(kāi)開(kāi)挖成圓圓形斷面面的洞室室；二是先用TBM開(kāi)挖挖導(dǎo)洞，，再用鉆鉆爆法擴(kuò)擴(kuò)大成需需要的斷斷面的洞洞室。全斷面TBM開(kāi)開(kāi)挖洞室室（或?qū)?dǎo)洞）施施工過(guò)程程①做好好準(zhǔn)備工工作和洞洞口工程程包括括場(chǎng)地平平整、洞洞口明塹塹、軸線(xiàn)線(xiàn)標(biāo)樁的的測(cè)設(shè)，，以及道道路、動(dòng)動(dòng)力、供供水、通通風(fēng)等輔輔助工作作設(shè)施。。②在洞口首首段，先先用鉆爆爆法開(kāi)挖挖出一段段圓形洞洞室，并并用混凝凝土襯砌砌。該段長(zhǎng)長(zhǎng)度不應(yīng)應(yīng)小于TBM的的長(zhǎng)度，，襯砌好好后洞室室的內(nèi)徑徑應(yīng)略大大于刀盤(pán)盤(pán)直徑。。這段洞洞室稱(chēng)為為起始洞，又稱(chēng)為為機(jī)窩。其作用有有：第一，，作為組組裝TBM的場(chǎng)場(chǎng)所；第第二，作作為T(mén)BM錨撐撐的起始始錨定點(diǎn)點(diǎn)；第三三，作為為T(mén)BM自動(dòng)推推進(jìn)和導(dǎo)導(dǎo)向的基基準(zhǔn)點(diǎn)。。所以，，起始洞洞的開(kāi)挖挖和支護(hù)護(hù)要嚴(yán)格格保證質(zhì)質(zhì)量，特特別是斷斷面尺寸寸、軸線(xiàn)線(xiàn)、坡度度的準(zhǔn)確確。③在起始洞洞內(nèi)組裝裝TBM，并進(jìn)進(jìn)行調(diào)試試和試運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)。④正式開(kāi)車(chē)車(chē)掘進(jìn)。破巖同同時(shí)，連連續(xù)出碴碴。圍巖巖需局部部支護(hù)時(shí)時(shí)，由附附屬設(shè)備備完成。。大直徑徑全斷面面TBM主機(jī)（（部分））的總體體性能參參數(shù)列于于表4-2-2。2.2自自由斷斷面TBM1.自由斷面面TBM法的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)①開(kāi)挖挖斷面形形狀自由由隧道道可以分分部開(kāi)挖挖，斷面面形狀和和大小可可自由選選擇，即即使遇到到局部堅(jiān)堅(jiān)硬的部部分，開(kāi)開(kāi)挖其周周?chē)螅?，還有掉掉落的可可能。在在掌子面面難以自自穩(wěn)的圍圍巖中，，可保留留核心進(jìn)進(jìn)行環(huán)向向開(kāi)挖。。②易于于適應(yīng)地地質(zhì)條件件的變化化在開(kāi)開(kāi)挖中，，局部遇遇到硬巖巖時(shí)，可可改為爆爆破開(kāi)挖挖。采用用松弛爆爆破，使使圍巖產(chǎn)產(chǎn)生裂隙隙，再采采用機(jī)械械開(kāi)挖。。為排水水和壓漿漿的鉆孔孔作業(yè)也也容易進(jìn)進(jìn)行。③開(kāi)挖挖速度快快巖質(zhì)質(zhì)在自由由斷面TBM的的適應(yīng)范范圍以?xún)?nèi)內(nèi)時(shí)，開(kāi)開(kāi)挖、裝裝碴可同同時(shí)進(jìn)行行，故掘掘進(jìn)速度度快。利利用TBM的臂臂可架設(shè)設(shè)支撐和和背板。。④?chē)鷰r巖松弛少少爆破破法圍巖巖易于松松弛。機(jī)機(jī)械開(kāi)挖挖時(shí)對(duì)圍圍巖的影影響小，，可減輕輕支撐，，襯砌厚厚度也可可減小。。⑤噪聲聲、振動(dòng)動(dòng)小開(kāi)開(kāi)挖動(dòng)力力都是電電力、油油壓。故故洞內(nèi)外外噪聲、、振動(dòng)都都小。⑥輕量量、小型型、機(jī)動(dòng)動(dòng)性好即即使是是大斷面面用的大大型機(jī)，，其重量量也只有有50t。導(dǎo)導(dǎo)坑用的的小斷面面掘進(jìn)只只有12t左左右。機(jī)機(jī)械的搬搬入、搬搬出是很很容易的的。⑦人員員少，安安全性高高開(kāi)挖挖作業(yè)時(shí)時(shí)，只有有一名司司機(jī)。⑧機(jī)械械購(gòu)置費(fèi)費(fèi)低機(jī)機(jī)械購(gòu)置置費(fèi)低，，通用性性、工作作效率都都高，機(jī)機(jī)械損耗耗小，維維修費(fèi)等等也小。。2.自由由斷面TBM法法的缺點(diǎn)點(diǎn)①地質(zhì)條條件的適用用范圍小最最近的大大型自由斷斷面TBM，在抗壓壓強(qiáng)度小于于80MPa時(shí)可經(jīng)經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行行掘進(jìn)。歐歐美的掘進(jìn)進(jìn)機(jī)可達(dá)到到100MPa，，開(kāi)挖效率率，限界不不僅與巖石石的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度有關(guān)，，也與裂隙隙，石英含含量。石英英粒徑等有有關(guān)。②發(fā)生粉粉塵在抗抗壓強(qiáng)度大大于15MPa的巖巖層中開(kāi)挖挖時(shí)，粉塵塵會(huì)成為一一個(gè)問(wèn)題。。惡化視線(xiàn)線(xiàn)，降低效效率，環(huán)境境差。③有涌水水時(shí)易于泥泥化。3.適用范范圍①?gòu)牡刭|(zhì)質(zhì)條件看適適用范圍自由斷面的的TBM的的適用范圍圍，隨著技技術(shù)的提高高逐漸擴(kuò)大大。不僅用用于軟巖，，也開(kāi)始用用于硬巖。。②從機(jī)械械因素看適適用范圍自由斷面TBM與全全斷面TBM不同之之點(diǎn)是：開(kāi)開(kāi)挖反力由由機(jī)械重量量來(lái)支持。。因此，各各種的適用用范圍與開(kāi)開(kāi)挖斷面的的高度、機(jī)機(jī)體的重心心高度、機(jī)機(jī)體自重的的支持點(diǎn)距距離、刀具具的切向力力等有關(guān)。。單軸抗壓壓強(qiáng)度大于于80-100MPa后，，機(jī)體重量量急劇增加加。3.自由斷面面TBM的基基本構(gòu)造自由斷面TBM由破巖裝置、出碴裝置、移動(dòng)裝置等基本部分組組成，如圖4-2-9所所示。自由斷斷面TBM的的破巖裝置，，系安裝在液液壓伸臂上的的球狀或圓錐錐狀的銑刀頭頭，又稱(chēng)切削頭。這種TBM大多數(shù)只有有一個(gè)液壓臂臂，所以又稱(chēng)稱(chēng)為獨(dú)臂鉆。該臂能伸縮縮及在水平方方向和垂直方方向上回轉(zhuǎn)，，從而可在任任意位置上切切割破巖。自自由斷面TBM的出碴裝裝置，實(shí)質(zhì)上上就是刮板式式或蟹爪式裝裝碴機(jī)。破碎碎的石碴由刮刮板或蟹爪搜搜取經(jīng)鏈板轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輸至機(jī)后的的輸送帶，再再裝車(chē)運(yùn)走。。這種TBM的的移動(dòng)裝置有有履帶式或輪輪胎式兩種，，以履帶式采采用較多。第三章TBM法隧道的的支護(hù)技術(shù)第一節(jié)概述述1.1目前前沒(méi)有適用于于TBM隧道道支護(hù)設(shè)計(jì)的的設(shè)計(jì)方法的的原因①掌子面被被TBM機(jī)體體所堵塞，很很難基于掌子子面直接觀察察進(jìn)行狀況的的判斷。②拱頂下沉沉和凈空位移移等隧道動(dòng)態(tài)態(tài)量測(cè)，在開(kāi)開(kāi)挖后立即進(jìn)進(jìn)行是困難的的，因此，要要采用量測(cè)以以外的手段來(lái)判判斷圍巖的穩(wěn)穩(wěn)定性和支護(hù)護(hù)是否妥當(dāng)。。③施設(shè)支護(hù)護(hù)的位置，要要離開(kāi)掌子面面一定距離，，支護(hù)設(shè)置時(shí)時(shí)間較遲。④支護(hù)設(shè)置置位置，因TBM的形式式而異。⑤TBM的的直徑、用途途是多種多樣樣的，在同樣樣的條件下的的工程實(shí)績(jī)較較少。1.2支護(hù)護(hù)形式的基本本要素第二節(jié)TBM法隧道的的支護(hù)設(shè)計(jì)2.1在TBM法的支支護(hù)設(shè)計(jì)①為確保高高速掘進(jìn)，應(yīng)應(yīng)在盡可能短短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)進(jìn)行支護(hù)的施施設(shè)，或支護(hù)護(hù)能與掘進(jìn)平平行施工。②TBM法法的洞壁是光光滑的，松弛弛比爆破法小小，可采用輕輕型的支護(hù)形形式。③考慮開(kāi)挖挖到構(gòu)筑的時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，構(gòu)構(gòu)筑支護(hù)時(shí)對(duì)對(duì)TBM裝置置的影響，確確定合理的支支護(hù)施工位置置（與掌子面面的距離）。。④是永久的的或是暫時(shí)的的支護(hù)。⑤支承靴擠擠壓對(duì)洞壁的的影響。TBM法與爆爆破法比，圍圍巖松弛范圍圍要小些，根根據(jù)彈性波測(cè)測(cè)試和孔內(nèi)加加載試驗(yàn)，圍圍巖松弛區(qū)域域內(nèi)的彈性系系數(shù)約降低40%-60%2.2TBM法隧隧道常常用的的支護(hù)護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)方法法1.RSR值法法在歐洲洲大多多采用用Wickham提提出的的RSR（（rockstructurerating）方方法。。此方方法是是采用用表示示巖層層良好好度的的RSR值值，在在TBM隧隧道支支護(hù)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，視視隧道道直徑徑不同同，RSR值要要增值值0-20％％。。2.RQD法RQD法是是以RQD指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行行隧道道圍巖巖分級(jí)級(jí)的方方法，，其開(kāi)開(kāi)挖方方法和和支護(hù)護(hù)的關(guān)關(guān)系見(jiàn)見(jiàn)表4-3-4。。（參參見(jiàn)教教材P294）3.松松弛荷荷載法法在TBM法法中，，支護(hù)護(hù)的構(gòu)構(gòu)筑位位置與與礦山山法不不同，，是在在掌子子面后后方一一定距距離處處，作作用在在支護(hù)護(hù)上的的荷載載是松松弛荷荷載，，故可可采用用Terzhaghi的的松弛弛荷載載進(jìn)行行設(shè)計(jì)計(jì)。表表4-3-5是是按Q值的的支護(hù)護(hù)分類(lèi)類(lèi)。表表4-3-6是是按坑坑道壁壁的崩崩落情情況的的支護(hù)護(hù)分類(lèi)類(lèi)。4.破破巖和和巖層層動(dòng)態(tài)態(tài)法最近有有人提提出，，根據(jù)據(jù)TBM的的機(jī)械械破巖巖數(shù)據(jù)據(jù)和圍圍巖狀狀態(tài)來(lái)來(lái)決定定支護(hù)護(hù)的方方法的的建議議。表表4-3-7表表示根根據(jù)地質(zhì)狀狀況（（坑壁壁觀察察、RSR、RMR、Q值等等）、、坑坑壁擠擠出和和崩塌塌狀況況、TBM的機(jī)機(jī)械數(shù)數(shù)據(jù)等選擇擇支護(hù)護(hù)時(shí)的的基本本要素素。5.圍圍巖分分級(jí)法法我國(guó)在在修建建秦嶺嶺隧道道中，，提出出以TBM法施施工圍圍巖劃劃分等等級(jí)來(lái)來(lái)確定定支護(hù)護(hù)參數(shù)數(shù)，我我國(guó)TBM法施施工圍圍巖分分級(jí)如如表4-3-8所示示。根根據(jù)表表4-3-8列列出的的圍巖巖級(jí)別別，直直徑8.8m的TBM隧道道的支支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)類(lèi)類(lèi)型及及參數(shù)數(shù)列于于表4-3-9和表表4-3-10。。（參參見(jiàn)教教材P297）2.3TBM法隧隧道支支護(hù)實(shí)實(shí)施例例1.以以鋼支支撐為為主體體的實(shí)實(shí)施例例表4-3-11所示示是以以鋼支支撐為為主的的支護(hù)護(hù)示例例，鋼支支撐撐是是TBM法法采采用用最最多多的的一一種種支支護(hù)護(hù)形形式式，其理理由由是是：材材料料便便宜宜，，可可在在短短時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)架架設(shè)設(shè)，，視視圍圍巖巖狀狀況況易易變變更更設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，常常采采用用100-150的的H鋼鋼支支撐撐，，與與噴噴層層和和錨錨桿桿比比，，可可立立即即發(fā)發(fā)揮揮支支護(hù)護(hù)效效果果，，這這對(duì)對(duì)掘掘進(jìn)進(jìn)速速度度快快的的TBM法法是是很很有有利利的的，，在在松松弛弛荷荷載載較較大大時(shí)時(shí)，，可可采采用用鋼鋼背背板板。。2.以仰仰拱管片片為主的的支護(hù)示示例仰拱管片片的支護(hù)護(hù)形式主主要采用用在盾構(gòu)式式TBM法。采用的理理由是：設(shè)置簡(jiǎn)簡(jiǎn)單；不不損害路路基；鋪鋪設(shè)鋼軌軌精度高高；支承承靴無(wú)效效時(shí)，可可用盾構(gòu)構(gòu)千斤頂頂為反力力。管片的種種類(lèi)有鋼鋼和RC兩種。。管片上上部的支支護(hù)多采采用鋼支支撐和噴噴層。3.全周管片片示例金屬管片多用用于盾構(gòu)式TBM中，通通常因材料的的價(jià)格高，而而限于在大量量涌水區(qū)段和和膨脹性圍巖巖地段或支承承靴無(wú)效的圍圍巖區(qū)段采用用。材料一般般是鋼制的，在大斷斷面隧道和水水路隧道中，，也采用RC制的。此時(shí)，，RC管片一般般是作為永久久支護(hù)采用的的，全周管片片的支護(hù)特征征可舉出以下下幾點(diǎn)。①可適應(yīng)大大地壓、大量量涌水。②支承靴無(wú)無(wú)效時(shí)，可用用盾構(gòu)千斤頂頂為反力。③因可在盾盾構(gòu)內(nèi)組裝，，安全性高。。④可在盾構(gòu)構(gòu)內(nèi)組裝，作作業(yè)容易。⑤在支承靴靴可能推進(jìn)的的地點(diǎn)，能與與TBM掘進(jìn)進(jìn)平行作業(yè)，，故可縮短工工期。⑥對(duì)掉塊、、崩塌等事故故的適應(yīng)性好好。4.噴錨支護(hù)護(hù)示例采用噴錨支護(hù)護(hù)，盡可能地地接近掌子面面構(gòu)筑支護(hù)對(duì)對(duì)圍巖穩(wěn)定是是有利的。但但在TBM法法中不能像礦礦山法那樣進(jìn)進(jìn)行構(gòu)筑，通通常是在TBM主體的后后部構(gòu)筑噴錨錨支護(hù)。在敞開(kāi)式TBM中，最最接近掌子面面構(gòu)筑支護(hù)的的位置是在刀刀盤(pán)后，大約約距掌子面１１暢５m左左右。盾構(gòu)式式TBM，在在盾構(gòu)的后部部距掌子面約約10m左右右。由于TBM法施工時(shí)時(shí)，刀盤(pán)和支支承靴間有主主馬達(dá)和千斤斤頂?shù)妊b置，，對(duì)構(gòu)筑噴錨錨支護(hù)的空間間有限制，同同時(shí)噴混凝土土的粉塵和回回彈對(duì)裝置也也有影響。采用噴錨支護(hù)護(hù)時(shí)，要注意意以下幾點(diǎn)。。①粉塵和回回彈對(duì)裝置的的影響。②裝置和后后方設(shè)備的清清掃。③開(kāi)挖斷面面和錨桿長(zhǎng)度度及位置。④支護(hù)效果果發(fā)現(xiàn)的時(shí)間間。⑤粉塵對(duì)洞洞內(nèi)環(huán)境的影影響。⑥支承靴對(duì)對(duì)噴層的損害害。⑦開(kāi)挖石粉粉在洞壁的附附著。第四章TBM法隧道的的施工技術(shù)第一節(jié)TBM法隧道的施施工流程1.1全斷斷面TBM的的掘進(jìn)循環(huán)作作業(yè)①掘進(jìn)開(kāi)始始作業(yè)開(kāi)始時(shí)，，主支撐架相相對(duì)主機(jī)架處處在前位，主主支撐靴撐緊緊洞壁。TBM調(diào)整方向向定位后，后后支撐靴提起起。切削刀盤(pán)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，推進(jìn)進(jìn)液壓缸伸出出，TBM向向前掘進(jìn)。推推進(jìn)液壓缸全全部伸出，TBM掘進(jìn)向向前移動(dòng)一個(gè)個(gè)行程。②掘進(jìn)終了了準(zhǔn)備換步切削刀盤(pán)停止止轉(zhuǎn)動(dòng)，后支支撐靴伸出抵抵到仰拱上以以承受機(jī)器后后端重力，前前支撐與底面面接觸以承受受機(jī)械前端重重力。主支撐撐靴回縮。③換步開(kāi)始始當(dāng)主支撐靴回回縮后，使推推進(jìn)裝置的推推進(jìn)液壓缸反反向進(jìn)油，則則活塞桿縮回回帶動(dòng)主支承承架與主支撐撐靴一起相對(duì)對(duì)主機(jī)架向前前移動(dòng)一個(gè)行行程。④換步終了了換步時(shí)推進(jìn)液液壓缸活塞桿桿全部縮回，，則換步終了了，可以進(jìn)行行下一個(gè)掘進(jìn)進(jìn)循環(huán)，即主主支撐靴伸出出，再與巖壁壁接觸撐緊，，提起后支撐撐靴離開(kāi)仰拱拱，使前支撐撐靴處于浮動(dòng)動(dòng)狀態(tài)。TBM定位找找正，開(kāi)始工工作。1.2自由由斷面TBM的掘進(jìn)循①為了有利于切割和落巖，切削頭首先從開(kāi)挖斷面的中央下部開(kāi)始切割，如圖4-4-2所示。②自下而上分層切割。液壓臂達(dá)到最大距離或伸長(zhǎng)，即完成一個(gè)切削行程后，液壓臂收縮，移動(dòng)裝置也隨之推進(jìn)。③切削頭重新從開(kāi)挖斷面的中央下部開(kāi)始切割，是連續(xù)作業(yè)，如圖4-4-3所示。第二節(jié)TBM法隧道施施工技術(shù)要點(diǎn)點(diǎn)2.1TBM法破巖巖技術(shù)要點(diǎn)TBM切削破破碎巖石是在在掘進(jìn)時(shí)盤(pán)型型刀沿巖石開(kāi)開(kāi)挖面滾動(dòng)，，并通過(guò)刀盤(pán)盤(pán)上滾刀均勻勻地對(duì)巖面施施加壓力，形形成滾動(dòng)擠壓切削削而實(shí)現(xiàn)破巖巖。刀盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)一圈，將貫貫入巖面一定定深度，在刀刀刃與巖石接接觸處，巖石石被粉碎成巖巖石?；驍D壓壓成粉末，從從這個(gè)區(qū)域開(kāi)開(kāi)始，裂縫向向相鄰的切割割槽擴(kuò)展，進(jìn)進(jìn)而形成片狀狀石碴。不同的巖石需需要設(shè)置不同同的盤(pán)型刀的的刀間距和壓壓入巖石的最最低壓強(qiáng)值，，才能達(dá)到較較理想的貫入入深度。貫入深度在在堅(jiān)硬和裂隙隙很少的巖石石中，一般為為2.5-3.5mm／r，在中中等堅(jiān)硬和裂裂隙較多的巖巖石中，一般般為5-9mm／r。。如果刀間距距太大，盤(pán)型型刀產(chǎn)生的壓壓力達(dá)不到與與相鄰盤(pán)型刀刀的影響范圍圍相接，必定定開(kāi)挖不出片片狀石碴，從從而使開(kāi)挖效效率降低。反反之則會(huì)使石石碴塊太小，，從而浪費(fèi)了了設(shè)備的功率率。單個(gè)盤(pán)型型刀的使用壽壽命，與軸承承使用壽命、、刀圈材質(zhì)和和加工質(zhì)量以以及它在大刀刀盤(pán)上的位置置有關(guān)。目前前刀圈的形狀狀已趨于常斷斷面型，它的的優(yōu)點(diǎn)是刀圈圈尖端寬度在在磨損后仍保保持不變，因因此確保了即即使它承受的的荷載有變化化，也將是具具有良好的貫貫入速度和深深度，從而提提高了切割速速度并降低刀刀具的消耗。。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)指出出，TBM破巖施施工不僅要注注意巖石的抗抗壓強(qiáng)度，還還應(yīng)注意巖石石的磨蝕性以以及巖體的裂裂隙程度，當(dāng)當(dāng)巖體節(jié)理裂裂隙面間距較較大時(shí)，切割割也就越困難難。表4-4-1是通用于于世界的裂隙隙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。。2.2TBM施工管理理技術(shù)要點(diǎn)采用TBM開(kāi)開(kāi)挖隧道，實(shí)實(shí)現(xiàn)了隧道施施工的工廠化化，這是一個(gè)個(gè)大的管理系系統(tǒng)工程。提高施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)管理和設(shè)備備管理水平，，是提高TBM施工效率率和效益的基基礎(chǔ)。從圖4-4-4可以看看出，使用同同一型號(hào)的TBM，在相相同地質(zhì)條件件下，管理水水平的好壞，，其TBM純純掘進(jìn)時(shí)間有有較大的差異異。如材料供供應(yīng)不及時(shí)，，就有可能造造成仰拱不能能及時(shí)鋪設(shè)，，延誤軌道的的延伸，進(jìn)而而影響到TBM下一個(gè)循循環(huán)的進(jìn)行。。任何設(shè)備的的故障都會(huì)直直接影響到TBM的正常常掘進(jìn)。1.TBM的純掘進(jìn)時(shí)時(shí)間TBM開(kāi)挖隧隧道的有效的的作業(yè)時(shí)間不不等于純掘進(jìn)進(jìn)時(shí)間，TBM通常工作作時(shí)間包括換換步和更換支支撐時(shí)間、檢檢查和更換刀刀具時(shí)間、維維修保養(yǎng)時(shí)間間、對(duì)圍巖進(jìn)進(jìn)行支護(hù)時(shí)間間、作業(yè)造成成的停機(jī)時(shí)間間以及供料和和出碴造成的的停機(jī)和工地地組織造成的的停機(jī)等。據(jù)國(guó)外統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，在一般般地質(zhì)條件下下，TBM純純掘進(jìn)時(shí)間在在40%-50%左右是是較為理想的的。提高設(shè)備備完好率是保保證提高純掘掘進(jìn)時(shí)間的基基礎(chǔ)。強(qiáng)化維修保養(yǎng)養(yǎng)，建立預(yù)防防性維修和關(guān)關(guān)鍵部件的修修理制度，是是保證TBM高效利用率率的重要手段段。2.TBM刀具的管理理加強(qiáng)TBM工工作的管理，，十分重要的的是刀具的管管理，這是因因?yàn)榈毒呦暮恼紦?jù)隧道開(kāi)開(kāi)挖成本的很很大部分。如適當(dāng)?shù)靥崽岣咄屏?，雖雖可提高凈開(kāi)開(kāi)挖速度，但但刀具費(fèi)用會(huì)會(huì)急劇增長(zhǎng)。。因此選擇合合理的掘進(jìn)匹匹配系數(shù)可以以節(jié)省刀具費(fèi)費(fèi)用的支出。。此外，除進(jìn)進(jìn)行定時(shí)刀具具檢查外，有有經(jīng)驗(yàn)的操作作員應(yīng)掌握刀刀具的磨損規(guī)規(guī)律，及時(shí)進(jìn)進(jìn)行更換和調(diào)調(diào)換。如果只只換上一把新新刀，而它周周?chē)牡毒吣ツp已超過(guò)限限度，則新刀刀就會(huì)更多地地承擔(dān)刀盤(pán)傳傳給它的推力力，使其磨損損加快。由于設(shè)備類(lèi)型型不同，使用用的刀具不同同，隧道圍巖巖變化多樣，，因而掘進(jìn)選選用的操作參參數(shù)也不同。。因此很難確確切提出刀具具消耗定量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（在當(dāng)前前物價(jià)條件下下每開(kāi)挖1m３巖石，刀具消消耗費(fèi)在1-10美元，，可供參考））。3.TBM配件供應(yīng)管管理TBM施工中中，配件供應(yīng)和管理也是保證掘進(jìn)進(jìn)主要的方面面。一般應(yīng)弄弄清TBM的的易損件和故故障較多配件件的名稱(chēng)和更更換周期，確確定一個(gè)合理理的配件儲(chǔ)備備量，避免急急用時(shí)無(wú)配件件或造成配件件倉(cāng)庫(kù)。4.施工人員員的管理與鉆爆法相比比工作人員大大量減少。國(guó)國(guó)外一般每作作業(yè)班只配3-16人（（我國(guó)也許要要略多）。。工作人員必必須明確崗位位及崗位工作作內(nèi)容和職責(zé)責(zé)。按標(biāo)準(zhǔn)化化作業(yè)規(guī)程進(jìn)進(jìn)行施工操作作。工作人員員一般要有高高中或大專(zhuān)以以上的文化技技術(shù)水平。工工作班之間的的交接制度要要嚴(yán)格執(zhí)行。。不把上一班班存在的問(wèn)題題遺留到下一一班，如有遺遺留，必須相相互交接清楚楚。5.工工程程地地質(zhì)質(zhì)和和監(jiān)監(jiān)控控量量測(cè)測(cè)管管理理對(duì)地地質(zhì)質(zhì)施施工工描描述述應(yīng)應(yīng)加加強(qiáng)強(qiáng)，，按按地地質(zhì)質(zhì)變變化化隨隨機(jī)機(jī)應(yīng)應(yīng)變變。特特別別要要做做好好不不同同圍圍巖巖情情況況下下的的初初期期支支護(hù)護(hù)或或臨臨時(shí)時(shí)支支護(hù)護(hù)，，不不允允許許冒冒險(xiǎn)險(xiǎn)作作業(yè)業(yè)。。加加強(qiáng)強(qiáng)地地質(zhì)質(zhì)超超前前預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)，，可可用用超超前前鉆鉆機(jī)機(jī)、、地地震震波波反反射射法法以以及及地地質(zhì)質(zhì)雷雷達(dá)達(dá)法法等等物物探探方方法法，，對(duì)對(duì)洞洞內(nèi)內(nèi)掌掌子子面面前前方方30-50m范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的地地質(zhì)質(zhì)條條件件做做出出預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)，，以以提提前前安安排排做做業(yè)業(yè)措措施施（（這這一一點(diǎn)點(diǎn)要要比比鉆鉆爆爆法法重重要要得得多多））。。對(duì)對(duì)隧隧道道的的控控制制測(cè)測(cè)量量和和施施工工測(cè)測(cè)量量要要提提高高精精度度等等級(jí)級(jí)要要求求，，這這是是因因?yàn)闉閳A圓形形斷斷面面——旦旦形形成成，，很很難難再再調(diào)調(diào)整整中中心心線(xiàn)線(xiàn)和和標(biāo)標(biāo)高高。。6.供供電電設(shè)設(shè)施施管管理理TBM施施工工對(duì)對(duì)電電力力供供應(yīng)應(yīng)及及實(shí)實(shí)施施的的要要求求比比鉆鉆爆爆法法要要高高得得多多，，因因此此必必須須建建立立專(zhuān)專(zhuān)門(mén)門(mén)的的電電力力供供應(yīng)應(yīng)機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)，，確確保保供供電電質(zhì)質(zhì)量量。。多多次次停停電電、、電電壓壓不不穩(wěn)穩(wěn)、、電電壓壓降降太太大大等等，，都都會(huì)會(huì)影影響響工工作作。。7.TBM施施工準(zhǔn)備備要作好TBM施施工的準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作，特別別是洞口口平縱面面條件、、作業(yè)場(chǎng)場(chǎng)地條件件、大型型臨時(shí)工工程等，，都比鉆鉆爆法復(fù)復(fù)雜，而而這些準(zhǔn)準(zhǔn)備工作作如果有有任何一一個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)不完成成，就不不能正式式開(kāi)挖作作業(yè)，因因此必須須統(tǒng)籌安安排，具具體設(shè)計(jì)計(jì)，組織織施工，，在正式式開(kāi)挖前前全部做做到位。。2.3襯襯砌砌施工技技術(shù)要點(diǎn)點(diǎn)用TBM施工的的隧道，，其襯砌砌結(jié)構(gòu)一一般是由由臨時(shí)或或初期支支護(hù)和二二次襯砌砌組成。。初期或臨臨時(shí)支護(hù)護(hù)是隧道道開(kāi)挖中中保證掘掘進(jìn)期圍圍巖穩(wěn)定定和TBM順利利掘進(jìn)所所不可缺缺少的。。采用TBM施施工時(shí)，，由于開(kāi)開(kāi)挖工作作面被TBM主主體充塞塞，對(duì)圍圍巖很難難進(jìn)行直直接觀察察和判斷斷，而且且造成進(jìn)進(jìn)行支護(hù)護(hù)的位置置相對(duì)開(kāi)開(kāi)挖面滯滯后一段段距離，，因此不不同形式式的TBM，也也要求采采用不同同的支護(hù)護(hù)形式。。一般在充分分進(jìn)行地質(zhì)質(zhì)勘探后，，在隧道設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)，就就應(yīng)確定基基本支護(hù)形形式。例如引水水隧道，為為保證輸水水的可靠性性，要求支支護(hù)對(duì)圍巖巖有密封性性，所以大大都采用護(hù)護(hù)盾式TBM進(jìn)行管管片襯砌的的結(jié)構(gòu)形式式；而對(duì)于于一般公路路、鐵路隧隧道，除進(jìn)進(jìn)行臨時(shí)支支護(hù)外，視視地質(zhì)情況況采用二次次噴射混凝凝土或二次次模注混凝凝土作為永永久襯砌。。1.管片式式襯砌使用護(hù)盾TBM時(shí)，，一般采用用圓形全周周管片式襯襯砌。其優(yōu)點(diǎn)是：：適合軟弱圍圍巖，特別別是當(dāng)圍巖巖允許承載載力很低，，撐靴不能能支撐巖面面時(shí)，可利利用尾部推推力千斤頂頂，頂推已已安裝的管管片獲得推推進(jìn)反力；；當(dāng)撐靴可可以支撐巖巖面時(shí)，雙雙護(hù)盾TBM可以使使掘進(jìn)和換換步同時(shí)進(jìn)進(jìn)行，提高高了循環(huán)速速度；利用用管片安裝裝機(jī)安裝管管片速度快快、支護(hù)效效果好，安安全性強(qiáng)，，但是它的的造價(jià)高。。為了防水水的需要，，每塊之間間要安裝止止水條，并并需在管片片外圓和洞洞壁間隙壓壓入碎石和和注漿。管片預(yù)制一一般在工地地建設(shè)混凝凝土預(yù)制品品工廠來(lái)完完成。2.二次模模注混凝土土使用開(kāi)敞式式TBM，，一般是隨隨開(kāi)挖先施施作臨時(shí)支支護(hù)，然后后進(jìn)行二次次模注混凝凝土永久性性襯砌（圖4-4-5）。。這是為為了保證TBM的高高速度掘進(jìn)進(jìn)，而不可可能使開(kāi)挖挖作業(yè)與模模注混凝土土襯砌作業(yè)業(yè)同時(shí)進(jìn)行行。此外，，在機(jī)械上上部進(jìn)行襯襯砌作業(yè)，，會(huì)給TBM設(shè)備帶帶來(lái)嚴(yán)重的的混凝土污污染，因此此只在刀盤(pán)盤(pán)后部進(jìn)行行必要的如如錨桿、噴噴射混凝土土、架鋼