一級(jí)市政隧道工程機(jī)械化施工演示文稿

一級(jí)市政隧道工程機(jī)械化施工演示文稿本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分2第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

2、隧道的結(jié)構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)分主體建筑物和附屬建筑物。主體建筑物由洞身襯砌和洞門兩部分組成；附屬建筑物包括排水、通風(fēng)、供電、通信、信號(hào)、照明、監(jiān)控、防災(zāi)、報(bào)警等設(shè)施所需的建筑物以及避車洞和人行道等。修建隧道是為了在地下占據(jù)一定的空間，以保證車輛安全運(yùn)行?？拥辣仨毞€(wěn)定或者用足夠強(qiáng)度的支護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)保證隧道的穩(wěn)定。在通常情況下，開挖后除堅(jiān)硬、整體、耐風(fēng)化的圍巖能自身維持坑道的穩(wěn)定外，對(duì)大部分圍巖都需要修筑永久性支護(hù)坑道的結(jié)構(gòu)–襯砌。隧道襯砌的結(jié)構(gòu)有以下幾種類型：

(l）整體式襯砌（模注混凝土襯砌）。

(2）復(fù)合式襯砌，主要應(yīng)用于新奧法施工的隧道。

(3）錨噴襯砌這是一種采用錨噴支護(hù)作永久襯砌的結(jié)構(gòu)形式。

(4）拼裝式襯砌，目前在山嶺隧道中極少使用。

3第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分4第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

開挖隧道時(shí)，先開挖一段路塹，達(dá)到一定深度才開始挖坑道。路塹與坑道的交界叫洞口。保護(hù)洞口的建筑叫洞門。

洞門的結(jié)構(gòu)形式有：

(1）端墻式洞門適應(yīng)于巖體穩(wěn)定的4類及以上圍巖和地形開闊地區(qū)。

(2）翼墻式洞門適應(yīng)于巖體較穩(wěn)定的3類及3類以下的圍巖，以及需要開挖路塹的地方。

(3）柱式洞門適應(yīng)于地形較陡、圍巖穩(wěn)定性較差而設(shè)置翼墻洞門又受地形地質(zhì)條件限制的地方。

(4）環(huán)框式洞門適合于圍巖整體性好、堅(jiān)硬不宜風(fēng)化的地區(qū)。

(5）遮光棚是式洞門適應(yīng)于洞口需要遮光的情況，其入口通常外伸很遠(yuǎn)。5第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分6第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分7第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分圍巖：是隧道開挖所影響的而且對(duì)隧道穩(wěn)定性有影響的那一部分巖（土）體。圍巖分類：是針對(duì)隧道開挖、支護(hù)、編制定額等的需要，而把與之相適應(yīng)的地質(zhì)條件進(jìn)行分級(jí)，來(lái)評(píng)價(jià)工程巖體的穩(wěn)定程度，是隧道工程設(shè)計(jì)施工的基礎(chǔ)條件之一。正確的圍巖分級(jí)是隧道工程首要的技術(shù)課題。隧道長(zhǎng)度：指單洞進(jìn)出口洞門端墻面之間距，標(biāo)注為：xx米／左（右）洞。如隧道為雙洞時(shí)，則此隧道長(zhǎng)度應(yīng)標(biāo)為L(zhǎng)=L左＋L

右。隧道計(jì)量單位：一般稱“座”。隧道寬度：指單洞的建筑限界凈寬，如山嶺區(qū)高速公路隧道單洞雙車道寬度為7.5m。隧道建筑限界：包括行車道、兩側(cè)路緣帶、余寬、檢修道的總寬度。8第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分9第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

隧道的施工過(guò)程可以分成兩大步驟。一是開挖，就是把坑道挖出來(lái)并把土石運(yùn)出去；二是襯砌，就是把襯砌的材料運(yùn)進(jìn)來(lái)并把襯砌修筑好，使需要的空間能夠保持下來(lái)。目前隧道及地下工程施工方法可歸類為4種，即明挖施工法、暗挖施工法、淺埋暗挖法和沉埋管段施工法。

1、明挖法先把隧道及其上方的地層全部挖開，然后修筑襯砌，再進(jìn)行回填把隧道掩埋起來(lái)，如：修筑明洞、淺埋地鐵或地鐵車站等工程。其最大缺點(diǎn)是嚴(yán)重干擾交通，破壞環(huán)境；大面積拆遷已不可能或承受不起，目前應(yīng)用極少。

2、暗挖法全部工程作業(yè)都在地下進(jìn)行，主要施工方法有：鉆爆法（噴錨構(gòu)筑法）、盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法、液壓沖擊錘開挖法。

3、沉埋管段法隧道穿越江河海峽時(shí)，采用沉埋管段建筑的施工方法。要求裝備大型水上吊裝設(shè)備和水下挖溝裝置。

10第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分11第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分12第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分13第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

4、淺埋暗挖法是一種在離地表很近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法和盾構(gòu)法不適應(yīng)的情況下，顯示了巨大的優(yōu)越性。淺埋暗挖法施工步驟：

1）先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學(xué)漿液，使地層加固。

2）地層加固后，進(jìn)行短進(jìn)尺開挖，一般每循環(huán)在0.5–1.0米，隨后即作初期支護(hù)。

3）施作防水層。

4）完成二次支護(hù)，一般情況下，可注入混凝土，特殊情況下要進(jìn)行鋼筋設(shè)計(jì)。北京長(zhǎng)安街下的地鐵修建工程采用的就是淺埋暗挖法。14第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分15第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

§6一2鉆爆法

鉆爆法（鉆眼爆破作業(yè)法、DBM、噴錨構(gòu)筑法）是在十九世紀(jì)六十年代隨著第一臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的出現(xiàn)和黃色炸藥的發(fā)明而出現(xiàn)的施工方法，經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，有了噴錨支護(hù)、控制爆破、新奧法、門架臺(tái)車、全液壓鑿巖臺(tái)車等技術(shù)和設(shè)備，向著全斷面、大斷面、機(jī)械化、高效、快速方向發(fā)展。目前，公路和鐵路隧道開挖主要還是用這種方法。鉆爆法施工一個(gè)開挖循環(huán)的程序是：測(cè)量放線～布孔～鉆孔～鉆孔合格檢查～裝藥聯(lián)網(wǎng)～孔網(wǎng)檢查合格～起爆～通風(fēng)排煙～松動(dòng)圍巖或掉塊處理～出碴～掛網(wǎng)（視情況而定）～安裝鋼肋（視情況而定）～噴混凝土～安裝錨桿（視情況而定）。往復(fù)循環(huán)，不斷掘進(jìn)。每個(gè)循環(huán)的開挖進(jìn)尺取決于鉆孔深度。一般情況下，孔深為3.5m，進(jìn)尺可達(dá)到3.3m。16第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分17第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

一、開挖方法開挖方法的選擇主要根據(jù)隧道斷面大小、圍巖的穩(wěn)定情況，采用全斷面一次開挖或分部開挖。全斷面開挖法主要作業(yè)過(guò)程是：開挖工作利用鑿巖臺(tái)車鉆出整個(gè)面的全部炮眼，一次爆破成洞；通風(fēng)排煙后用大型裝渣機(jī)出渣；出渣完畢后就開始下一鉆爆循環(huán)。分部開挖法：當(dāng)隧洞斷面較高時(shí)，常分臺(tái)階自上而下開挖。上部斷面的布孔（鉆水平孔）與全斷法相同相同，但下部臺(tái)階的開挖則采用梯段爆破法鉆垂直炮孔，用藥量少，爆破效果好。分部開挖以導(dǎo)洞先行，有利于盡快貫穿洞身，或與豎井連接，能簡(jiǎn)化通風(fēng)系統(tǒng)；也可18第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

作為主洞的探洞，事先摸清地質(zhì)情況。此外，開挖大斷面平洞，尚有中心導(dǎo)洞輻射鉆孔法，在斷面中央用小型機(jī)械開挖中導(dǎo)洞，在導(dǎo)洞中用履帶鉆或拖式車鉆向四周鉆輻射孔，以擴(kuò)大開挖成洞。二、炮孔布置巖石隧道的鉆爆開挖，為提高爆破效率必須首先增加爆破自由面數(shù)目。因此，在斷而中部先爆破出一個(gè)缺口，然后再引爆其余炮孔。這一缺口的形成稱為掏槽。斷面上的鉆孔可分為掏槽孔和崩落孔，而崩落孔又可分為輔助孔和周邊孔。每一隧道斷面的炮孔數(shù)日和布置型式應(yīng)根據(jù)斷面大小、巖石性質(zhì)和循環(huán)進(jìn)尺等因素設(shè)計(jì)確定，并使鉆孔方便。根據(jù)掏槽型式，隧洞斷面的鉆孔布置可分為楔形掏槽和平行直孔掏槽兩種。楔形掏槽由數(shù)對(duì)對(duì)稱的相向傾斜的炮孔組成．對(duì)鉆孔質(zhì)量要求稍低。為使隧洞周邊整齊不超挖藥的空孔，周邊孔的間距、藥量應(yīng)按光面爆破要求設(shè)計(jì)。平行直孔掏槽的中間兩孔是不填藥的空孔。這種布置型式的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)現(xiàn)鉆孔自動(dòng)化，便于達(dá)到要求的循環(huán)進(jìn)尺，增大爆破深度。其缺點(diǎn)是增加了鉆孔數(shù)量，且對(duì)炮孔要求的質(zhì)量高。

19第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分20第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分21第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

三、鉆孔機(jī)械常用的有：1、液壓鑿巖臺(tái)車；

2、門架臺(tái)車；

3、汽車式簡(jiǎn)易鑿巖臺(tái)車22第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分23第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分24第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

四、新奧法（NATM)

即奧地利隧道工程建設(shè)新方法的簡(jiǎn)稱。該法1948年提出后，世界各地普遍運(yùn)用，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。

A、新奧法施工要點(diǎn)：

1、開挖作業(yè)多采用光面爆破和預(yù)裂爆破、大斷面開挖，減少擾動(dòng)。

2、根據(jù)圍巖特征采用不同的支護(hù)類型和參數(shù)，及時(shí)施作密貼于圍巖的柔性混凝土和錨桿初期支護(hù)，以控制圍巖的變形和松弛。具體作法：第一次噴混凝土3-5cm厚，安錨桿，鋪鋼筋網(wǎng)，立鋼拱架，噴二次混凝土到設(shè)計(jì)厚度。

3、通過(guò)施工中對(duì)圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)觀察測(cè)量，合理安排施工順序，進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及日常的施工管理。光面爆破：也叫修邊爆破，是一種控制巖體開挖輪廓的爆破技術(shù)，是通過(guò)一系列措施對(duì)隧道周邊部位實(shí)行正確的鉆孔和爆破，并使周邊眼最后起爆的爆破方法。爆破后，設(shè)計(jì)輪廓線內(nèi)的巖石適度破碎，而圍巖穩(wěn)定性得以保持，適用范圍廣泛，在軟巖中級(jí)巖淺孔爆破中效益明顯。25第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分26第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

預(yù)裂爆破：是在開挖輪廓上鉆互相平行的比較密集的炮眼，裝藥后使之比其他爆破眼先起爆，使爆破后各爆眼間形成相互貫通的裂隙，與原巖體分割開來(lái)，然后再起爆其他炮眼。因輪廓線上裂縫已形成，當(dāng)其他炮眼起爆時(shí)，不會(huì)引起原巖體的破壞，而形成光滑的平整壁面。預(yù)裂爆破可起較大的隔振作用，一般適用于硬巖深孔爆破。在軟弱圍巖中也可得到較好的爆破效果。隧道圍巖變形量測(cè)：在隧道開挖過(guò)程中，對(duì)圍巖一支護(hù)系統(tǒng)的變形過(guò)程所作的量測(cè)，叫作隧道圍巖變形量測(cè)。它是新奧法現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)的首要內(nèi)容。

噴錨支護(hù)是隧洞施工的重要環(huán)節(jié)，以確保施工安全和施工進(jìn)度，也是“新奧法”的一項(xiàng)主要手段。所謂噴是指用噴射方法將混凝土噴到圍巖表面及裂縫中，使其快速凝固后起到支護(hù)作用。所謂錨是指在隧洞圍巖上鉆孔安設(shè)桿件，使它錨固在巖體內(nèi)以加固圍巖。27第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分28第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分29第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

B、錨桿施工

錨固在巖體內(nèi)的桿件稱為錨桿。常用的金屬錨桿有楔縫式、脹殼式、爆固式、開縫式和水泥砂漿或樹脂式等多種。在隧洞綜合機(jī)械化施工中，鉆鑿錨桿孔的鉆機(jī)可以利用鉆車的支臂鉆機(jī)朝洞壁鉆徑向孔，而更多的是利用架設(shè)在鉆車平臺(tái)上的專門鉆錨桿孔的支臂鉆機(jī)。也有用專門設(shè)計(jì)的錨桿臺(tái)車鉆孔和安插錨桿的。30第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

C、噴混凝土

噴混凝土施工是將砂、石、水泥和速凝劑等材料用高速氣流輸送和噴射到隧洞圍巖表面和裂縫中，使其快速凝固起到支護(hù)作用。除采用壓縮空氣作為噴射動(dòng)力外，也有利用機(jī)械拋射原理的噴射機(jī)。噴射混凝上所用材料中，一般采用500號(hào)以上的普通硅酸鹽水泥。平均粒徑為0.35一0.5mm的粗砂，粒徑不大于20（碎石）mm與25（卵石）mm的粗骨料·以及摻量為水泥用量的2％一8％的速凝劑，按照一定的配比摻合應(yīng)用。為了提高噴混凝土的強(qiáng)度，一種在混凝土中摻入1％一2％鋼絲的鋼纖維噴混凝土方法逐漸得到推廣應(yīng)用。一般使用直徑0.4mm、長(zhǎng)度不短于12.5mm的短鋼絲，它由專用的鋼纖維機(jī)制作，而且一還制成螺旋狀或其他鉤狀。噴混凝土施工工藝可分為干式和濕式兩種。干式噴射是將粗、細(xì)骨料和水泥干拌后，經(jīng)噴射機(jī)由壓縮空氣輸送到噴嘴處再加水噴射，如需加入速凝劑應(yīng)在噴射前加入。濕式噴射是將水、水泥、粗細(xì)骨料一次拌和好，用噴射機(jī)輸送到噴嘴加入速凝劑后噴射。31第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

干式噴射的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸送距離長(zhǎng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，耐用。但施工粉塵較大，回彈率達(dá)15-50%。干噴作業(yè)產(chǎn)生的粉塵危害健康。濕式噴射的優(yōu)點(diǎn)是：1）粉塵?。?）生產(chǎn)率高，10m3/h。3）回彈率低，10%以下。4）質(zhì)量高。但設(shè)備較復(fù)雜，操作及維修不及干噴機(jī)方便，需用的液體速凝劑售價(jià)高，尚不能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)。國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家推行濕式噴射，我國(guó)主要采用干式噴射。32第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

五、機(jī)械化出碴根據(jù)隧道斷面的大小不同，出碴方式分為有軌（軌道式）和無(wú)軌式兩種。

類別

鉆孔臺(tái)車

裝巖設(shè)備

運(yùn)輸設(shè)備有軌運(yùn)輸軌道式鉆車（門架臺(tái)車）1、立爪式裝載機(jī)2、反鏟挖裝機(jī)1、礦車2、梭車無(wú)軌運(yùn)輸1、液壓鑿巖臺(tái)車；

2、汽車式簡(jiǎn)易鑿巖臺(tái)車1、輪式裝載機(jī)2、履帶式裝載機(jī)3、短臂挖掘機(jī)1、后卸、整體（鉸接）車架自卸車2、單軸牽引運(yùn)輸車33第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分德國(guó)SchaeffITC312H型挖裝機(jī)34第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

1、有軌運(yùn)輸形式有軌運(yùn)輸適用于單線鐵路長(zhǎng)隧道出碴運(yùn)輸，運(yùn)輸設(shè)備的選定應(yīng)結(jié)合隧道端面、圍巖等級(jí)，施工工期、鉆孔設(shè)備能力等因素確定。有軌運(yùn)輸大多采用電瓶車或內(nèi)燃機(jī)車牽引，采用礦車或梭式礦車運(yùn)石渣，是一種適應(yīng)性較強(qiáng)也較為經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。有軌運(yùn)輸采用四軌三線制，即在隧道內(nèi)輔設(shè)四根鋼軌形成兩條運(yùn)輸線（輕車線、重車線）的同時(shí)，使兩線的相鄰兩條鋼軌滿足構(gòu)成第三運(yùn)輸線（中線）的條件，其核心是使用一組特制的雙開對(duì)稱道岔。門架式臺(tái)車行走在外側(cè)兩根鋼軌上，出碴時(shí)運(yùn)輸車輛穿過(guò)門架式臺(tái)車在中線（第三線）位置裝碴，并經(jīng)特制對(duì)稱道岔分別輕、重車線進(jìn)出。三線均采用900mm軌距模式，門架式臺(tái)車的軌距為2840mm，均為43kg/m鋼軌。35第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分配合進(jìn)行裝渣作業(yè)挖裝機(jī)與梭式礦車配合進(jìn)行裝渣作業(yè)36第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

37第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分38第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

2、無(wú)軌運(yùn)輸方式無(wú)軌運(yùn)輸主要指采用輪胎式運(yùn)輸車輛運(yùn)輸出碴。無(wú)軌運(yùn)輸多數(shù)采用輪胎式裝載機(jī)或履帶式裝載機(jī)向車輛裝渣。在隧洞施工工作面窄、高度有限、地面巖石尖銳和泥水橫流的惡劣條件下，選用的輪胎式裝載機(jī)應(yīng)配有耐磨防滑的鏈條輪胎和廢氣凈化裝置，鏟斗除前卸外尚能側(cè)卸。只有在工作面寬度大于12m時(shí)，才可使用前卸鏟斗向車廂裝載。履帶式裝載機(jī)一般也是鏟斗前卸式的。如果兩履帶能分別驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向時(shí)，其操縱靈活性并不亞于鉸接轉(zhuǎn)向的輪胎式裝載機(jī)，使用起來(lái)仍很方便，況且在不平的巖面上工作，履帶底盤的穩(wěn)定性和耐磨性也比輪胎式的優(yōu)越在大斷面地下洞室施工中，尚可采用短臂正鏟挖掘機(jī)向車輛裝渣，但生產(chǎn)率較低。此外，履帶式的和輪胎式的蟹立爪裝巖機(jī)亦可用來(lái)向輪胎車輛裝渣，包括自卸汽車和輪胎式梭車等。在隧洞施工中，從避炮和轉(zhuǎn)移工作面的要求考慮時(shí)，輪胎式裝渣機(jī)械要比履帶式的機(jī)動(dòng)。39第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

適于隧洞運(yùn)輸出渣的車輛包括短軸距、后卸或側(cè)卸的重型自卸汽車、后卸的鉸接轉(zhuǎn)向的自卸汽車、還有單軸牽引車拖帶的后卸式半拖車等。這些車輛中應(yīng)選用低污染或帶有廢氣凈化裝置的。地下工程使用的裝載機(jī)斗容一般為1.5-5m3

，與之配套汽車的載重量為10-32t，以維持其斗容關(guān)系為1:3一1:5。選用單向行駛自卸汽車時(shí)，需在洞中設(shè)置調(diào)向轉(zhuǎn)盤，因此，最好選用能雙向行駛的自卸汽車。雙向行駛的汽車備有兩套轉(zhuǎn)向裝置．欲倒向行駛只需將坐倚轉(zhuǎn)180即可，使駕駛員駕車進(jìn)出隧洞都可面朝前方，無(wú)需在洞內(nèi)調(diào)車。選用短軸距的和鉸接轉(zhuǎn)向的自卸汽車是因其轉(zhuǎn)彎半徑小。選用后卸式半拖車出渣是比較理想的，因?yàn)檐噹麍?jiān)實(shí)耐沖擊，且排出大塊巖渣比底卸的車輛順暢。鉸接轉(zhuǎn)向的車身轉(zhuǎn)彎容易，而且兩軸軸距還可采用弓起車廂方法縮短，從而進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)彎半徑，．出入隧洞更為方便。在采用無(wú)軌運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)隧洞施工中，如棄渣地點(diǎn)很遠(yuǎn)，則車輛運(yùn)輸循環(huán)時(shí)間就很長(zhǎng)。為加速處理工作面上的堆渣，也可將巖渣光堆放洞內(nèi)某處·再作第二次搬運(yùn)。40第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分41第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

3、出渣運(yùn)輸方式的選擇主要根據(jù)開挖斷面大小、隧洞長(zhǎng)度和隧洞襯砌方法進(jìn)行選擇。有軌運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：適于各種斷面的開挖；對(duì)通風(fēng)的要求比無(wú)軌運(yùn)輸?shù)偷枚啵m于長(zhǎng)隧洞施工；采用門架式軌道鉆車，既允許出渣列車穿過(guò)其下，而且鉆車本身的多層平臺(tái)能為裝藥、打設(shè)錨桿、噴混凝土、安裝鋼絲網(wǎng)、鋼筋和通風(fēng)管等工作提供方便；全部采用軌道式設(shè)備時(shí)，對(duì)選擇襯砌程序比較方便；而且還有多種軌道式混凝土襯砌設(shè)備可供選用。有軌運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)是：設(shè)備調(diào)動(dòng)和轉(zhuǎn)移不便，常固定在一個(gè)工作面上使用；出洞卸渣僅限于洞口附近，不及自卸汽車遠(yuǎn)送方便；設(shè)備在完工后轉(zhuǎn)讓價(jià)值有限。

無(wú)軌運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：輪胎式設(shè)備具有良好的機(jī)動(dòng)性，一套設(shè)備能為兩三個(gè)工作面服務(wù)；出渣地點(diǎn)運(yùn)距不受限制，能送到道路所及的渣場(chǎng)而無(wú)需中轉(zhuǎn)；設(shè)備的通用性好，能用于其他工程。42第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

無(wú)軌運(yùn)輸?shù)娜秉c(diǎn)是：設(shè)備用量和尺寸一般均較大，工作寬度也大，要求有較大的通過(guò)空間和較寬的路基，為此因設(shè)置避車和停放洞室所引起的附加工程量也是較大的；設(shè)備中柴油機(jī)車輛數(shù)量增多，要求的通風(fēng)量增加，通風(fēng)管道和動(dòng)力費(fèi)用加大；對(duì)設(shè)備的維修管理比軌道式的要求高；給以后隧洞襯砌工作帶來(lái)一些困難和問(wèn)題。

六、風(fēng)水電供應(yīng)

1、施工通風(fēng)分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)是依靠洞內(nèi)外溫差是空氣對(duì)流而起通風(fēng)作用。長(zhǎng)度在200m以內(nèi)的短隧道或長(zhǎng)隧道在洞門以內(nèi)不足100m的地段可采用。機(jī)械通風(fēng)常用的有風(fēng)管式和巷道式。

a、風(fēng)管式：采用通風(fēng)機(jī)和與之相連的風(fēng)管。根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工作方式可分為壓入式、吸出式和混合式。對(duì)于隧道施工，要求通風(fēng)機(jī)風(fēng)量大，尺寸小，重量輕，調(diào)整方便，便于裝卸和運(yùn)輸?shù)龋虼硕嗖捎幂S流式風(fēng)機(jī)。43第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分44第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

b、巷道式通風(fēng)利用巷道作為循環(huán)風(fēng)流通道的一種通風(fēng)方式。整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)是由一個(gè)主風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)和一個(gè)或一個(gè)以上的局部風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)組成。45第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

２、壓縮空氣供應(yīng)在隧道施工中，以壓縮空氣為動(dòng)力的風(fēng)動(dòng)機(jī)具主要有：風(fēng)鉆臺(tái)車、噴射混凝土機(jī)具、鍛釬機(jī)、壓漿機(jī)等。要保證這些風(fēng)動(dòng)機(jī)具的正常工作，需有足夠的壓縮空氣供應(yīng)，即要有足夠的風(fēng)量和風(fēng)壓供應(yīng)給各個(gè)風(fēng)動(dòng)機(jī)具，同時(shí)還應(yīng)盡量減少壓縮空氣在管路輸送過(guò)程中的風(fēng)壓和風(fēng)量損失，以達(dá)到即能保證風(fēng)動(dòng)機(jī)具進(jìn)行正常工作，又能達(dá)到降低消耗、節(jié)約能源、降低成本及保證施工質(zhì)量的目的?？諌簷C(jī)站供風(fēng)能力計(jì)算壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)供應(yīng)。空氣壓縮機(jī)有內(nèi)燃及電動(dòng)等類型，空壓機(jī)通常集中安設(shè)在洞口附近，稱為空壓機(jī)站?？諌簷C(jī)站的供風(fēng)能力Q值，取決于由儲(chǔ)氣筒到風(fēng)動(dòng)機(jī)具設(shè)備沿途的損失、各風(fēng)動(dòng)機(jī)具的耗風(fēng)量、以及風(fēng)動(dòng)機(jī)具的同時(shí)工作系數(shù)和備用系數(shù)，即：空壓機(jī)站的生產(chǎn)能力（或供風(fēng)能力）Q可用式計(jì)算：

46第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

Q=（1+K備）（∑qK+q漏）km

式中：K——同時(shí)工作系數(shù)

K備——空壓機(jī)的備用系數(shù)，一般采用75﹪～90﹪

∑q——風(fēng)動(dòng)機(jī)具所需風(fēng)量，m3/min,

q漏——管路及附件的漏耗損失，其值為：

q漏=d×∑L,m3/min;

d—每公里漏風(fēng)量，平均為

1.5m3/min～2.0m3/min，L——管路總長(zhǎng)（㏎）。

km——空壓機(jī)所處海拔高度對(duì)空壓機(jī)生產(chǎn)能力的影響系數(shù)壓風(fēng)管道的選擇，應(yīng)不小于0.5Mpa的要求，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣的壓力一般為0.7～0.8Mpa左右。為保證風(fēng)動(dòng)機(jī)具的風(fēng)壓，要求鋼風(fēng)管終端的風(fēng)壓不得小于0.6Mpa，這樣通過(guò)膠皮管輸送至風(fēng)動(dòng)機(jī)具的工作風(fēng)壓才不小于0.5Mpa。47第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

３、隧道施工供水隧道施工期間的生產(chǎn)用水和生活用水主要用途包括：鑿巖機(jī)用水、噴霧灑水防塵用水、襯砌施工用水、混凝土養(yǎng)護(hù)施工用水、壓機(jī)冷卻用水、浴池用水、施工人員的生活用水等，因此需要設(shè)置相應(yīng)的供水設(shè)施和排水溝。隧道施工供水基本要求：水質(zhì)要求、用水量大小、水壓及供水設(shè)施等應(yīng)能滿足工程和生活用水的要求。４、隧道施工供電隧道施工供電，包括生產(chǎn)用電及生活用電等。隨著隧道施工機(jī)械化程度的提高，相應(yīng)機(jī)械化施工耗電量越來(lái)越大，為了保證施工質(zhì)量和施工安全，對(duì)隧道施工供電的可靠性要求也越來(lái)越高，因此隧道施工供電顯得非常重要。隧道供電首先要確定總用電量，以便選用合適的發(fā)電機(jī)、變壓器、各類配電開關(guān)設(shè)備和線路導(dǎo)線，以做到安全、可靠地供電、節(jié)約用電、減少投資等。一般施工現(xiàn)場(chǎng)總用電量，常采用估算式進(jìn)行計(jì)算確定。48第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

供電線路電壓等級(jí)隧道施工供電電壓，一般采用三相四線400/230（V）。長(zhǎng)大隧道施工，可用6kv～10kv，動(dòng)力機(jī)械的電壓標(biāo)準(zhǔn)是380v；成洞地段的照明可采用220v。工作地段照明和手持電動(dòng)工具，應(yīng)按規(guī)定選用安全電壓供電。隧道施工作業(yè)地段照明，必須使用安全變壓器配電，其容量：輸入電壓為220V，輸出電壓宜用36V，32V，24V，12VL四個(gè)等級(jí)，便于根據(jù)作業(yè)工作面安全要求選用照明電壓（成洞段和不作業(yè)地段可用220V，瓦斯地段不得超過(guò)110V，一般作業(yè)地段不宜大于36V，手提作業(yè)燈為12~24V）；

隧道施工中的“三管兩線”：高壓風(fēng)管、低壓風(fēng)管、高壓水管、電線（高壓、低壓）、運(yùn)輸線。49第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第49頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分50第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第50頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

七、輔助坑道利用輔助坑道增辟新的工作面開解決工期問(wèn)題。輔助坑道按其與隧道位置的相互關(guān)系和運(yùn)輸方式的特點(diǎn)，可分為橫洞、平行導(dǎo)坑、斜井和豎井四種類型。

1、橫洞在隧道的傍側(cè)、與正洞基本上處于同一水平面并與正洞相連的一種輔助坑道。根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w條件，橫洞可以修成與正洞正交或斜交（交角不小于40°）。51第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第51頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

對(duì)傍山沿河或側(cè)面覆蓋層較薄的隧道，設(shè)置橫洞來(lái)增加新的工作面或作為運(yùn)輸通道是很有利的。有時(shí)，遇到在隧道洞口處橋隧相連，或洞口的地質(zhì)條件不好、地形不利或路塹開挖量很大，一時(shí)不能進(jìn)洞時(shí)，也可用開辟橫洞的辦法搶先進(jìn)洞，使正洞施工和洞口路塹工程同時(shí)進(jìn)行，互不干擾。

橫洞的運(yùn)輸采用單道還是雙道，一般按正洞的來(lái)定，其斷面尺寸一般也與導(dǎo)坑的單、雙道斷面尺寸相同。橫洞的縱坡，一端與正洞相接，向外有不小于3°的下坡，以利于排水和運(yùn)輸。除了長(zhǎng)隧道的橫洞以外，橫洞的長(zhǎng)度一般不超過(guò)100米。

橫洞的開挖和支撐，與一般隧道導(dǎo)坑相同。不作為永久通風(fēng)或排水用的橫洞，一般不襯砌，隧道完工后，在其兩端用漿砌片石封閉掉。52第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第52頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

2．平行導(dǎo)坑（平導(dǎo)）在隧道一側(cè)（或兩側(cè)）相隔一定距離與正洞相平行的一種輔助坑道。有時(shí)由于地形限制，其洞口端與正洞不能保持平行。在平行導(dǎo)坑與正·洞之間用橫通道相連。53第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第53頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

越嶺的長(zhǎng)隧道，由于受地形條件時(shí)，可以采用平行導(dǎo)坑來(lái)增辟工作面動(dòng)力設(shè)備和運(yùn)輸?shù)缆返认拗疲y于采用其他輔助坑道時(shí)，可以采用平行導(dǎo)坑來(lái)增辟工作面，其方法是使平行導(dǎo)坑超前于正洞，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)開挖橫通道進(jìn)入正洞，開辟新的工作面。平行導(dǎo)坑還可以起到以下幾種作用：

(1）平行導(dǎo)坑超前于正洞，可以起到地質(zhì)勘探的作用，為正洞施工進(jìn)一步提供更為詳盡的地質(zhì)資料；提前打通了平行導(dǎo)坑，有利于控制正洞的貫通誤差；

(2）平行導(dǎo)坑可以作為排水、通風(fēng)和運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃欣诮鉀Q正洞的排水、通風(fēng)和運(yùn)輸干擾；

(3）作為施工人員的安全通路；

(4）作為分期修建雙線隧道的導(dǎo)坑。

54第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第54頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

實(shí)踐證明，長(zhǎng)隧道設(shè)置平行導(dǎo)坑后，可以使正洞的施工效率提高50-60%，但由于要多開挖一個(gè)導(dǎo)坑，隧道的造價(jià)會(huì)增加20-30%，因此一般認(rèn)為，只有長(zhǎng)度在3000米以上，且不宜采用其他輔助坑道的隧道，或者有時(shí)每隔3、4個(gè)橫通道設(shè)置一個(gè)反向橫通道。

平行導(dǎo)坑一般采用單車道斷面，每隔適當(dāng)距離（300米左右）設(shè)一會(huì)車道。55第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第55頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

3、斜井相當(dāng)于一個(gè)有明顯坡度的橫洞，長(zhǎng)度大于2000米、埋置不深的或深埋而地表旁側(cè)適宜位置有低洼地形，且地質(zhì)條件較好的隧道，可以采用斜井作為輔助坑道。56第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第56頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

斜井的平面位置，可以與正洞斜交或正交，斜交時(shí)與隧道中線的水平交角（β）不小于40度。井底與隧道的接頭處，有時(shí)需要用一段平道連接，平道的長(zhǎng)度一般為15-25米。斜井的斷面尺寸取決于運(yùn)輸軌道數(shù)、斗車尺寸、設(shè)備布置、人行道寬度（不小于0.7米）等，斜井的高度（h）通常為2.6米，其寬度（b）有雙軌單道2.6米、三軌雙道3·4米。57第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第57頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

4、豎井是在隧道的旁側(cè)或洞頂開挖的一種豎直井筒。埋置較深的長(zhǎng)大隧道，如果沒有設(shè)置橫洞或斜井的條件時(shí)，可在洞頂覆蓋較薄、地質(zhì)條件較好的適當(dāng)位置，采用豎井作為輔助坑道。58第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第58頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

隧道豎井的深度一般不超過(guò)150米。當(dāng)?shù)匦蔚刭|(zhì)條件許可時(shí)，可結(jié)合運(yùn)輸和通風(fēng)的需要，盡量采用簡(jiǎn)易豎井，簡(jiǎn)易豎井的深度一般不超過(guò)40米。如果沒有技術(shù)上的依據(jù)，豎井的位置宜設(shè)在隧道的一側(cè)，其中線與隧道中線的距離為15-20米。

豎井的結(jié)構(gòu)主要包括：鎖口圈、井壁、壁座、聯(lián)接段和井下集水坑等部分。豎井通常采用圓形斷面，圓形斷面受力條件較好，開挖及支撐較簡(jiǎn)單，通風(fēng)阻力也較在穩(wěn)定的、壓力不大的圍巖里，可以采用矩形斷面。矩形斷面有利于施工設(shè)備的布置，施工也比較方便，不過(guò)支撐和襯砌的受力條件較差。

59第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第59頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

輔助坑道的設(shè)置原則:1、先斜井，后平導(dǎo)、橫洞，最后再考慮豎井；

2、減少輔助坑道的數(shù)量，增大設(shè)備的投入是今后隧道的發(fā)展方向。60第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第60頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分61第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第61頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

工程實(shí)例：西合線東秦嶺隧道（12.268km)：?jiǎn)味措p線，鐵一、十八局施工。施工斷面91-101m2。采用貫通式平導(dǎo)(4.8x6.15+4x4.5m；平均28m2)實(shí)際貫通工期：2000.3.11-2002.7.28

主要施工設(shè)備：造價(jià)：開挖170元/m3；襯砌800元/m3。正洞3.2-3.3萬(wàn)元/米鉆眼：瑞典ATLAS353E三臂鑿巖臺(tái)車(3x45KW)800萬(wàn)元/臺(tái)挪威AMV三臂鑿巖臺(tái)車（3x55KW）1038萬(wàn)元/臺(tái)裝碴：BROYT（博依特）EP600T履帶式鏟裝機(jī)3.4m3590萬(wàn)元/臺(tái)小松常林WA470-3裝載機(jī)(3m3,214KW)176萬(wàn)元/臺(tái)德國(guó)ITC312H4挖裝機(jī)(電動(dòng)75KW，柴油63KW）580萬(wàn)元/臺(tái)運(yùn)碴：青島STARE20T自卸車40.2萬(wàn)元/臺(tái)(7臺(tái))

瑞典VOLVOA25C25T鉸接自卸車191.6萬(wàn)元/臺(tái)(8臺(tái))62第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第62頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

§6一3TBM法全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)，簡(jiǎn)稱TBM(TunnelBoringMachine）是二十世紀(jì)五十年代在美國(guó)發(fā)展起來(lái)的地下工程施工機(jī)械，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種具有高科技水平的隧道（洞）施工機(jī)械。它由主機(jī)和后配套兩部分組成：主機(jī)主要有刀盤、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、支撐推進(jìn)系統(tǒng)、皮帶輸送機(jī)等，用于破碎巖石、集碴轉(zhuǎn)載；后配套主要有管片安裝機(jī)械手、豆粒石灌注機(jī)、運(yùn)碴機(jī)車與車廂、翻碴機(jī)、弓型管片運(yùn)輸車等，用于出碴和支護(hù)。

63第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第63頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分64第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第64頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分65第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第65頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分66第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第66頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

1、TBM法施工的掘進(jìn)過(guò)程是：支撐系統(tǒng)把主機(jī)架牢固地鎖定在已開挖的隧道洞壁上，推進(jìn)油缸以支撐系統(tǒng)為支點(diǎn)，把推力施加給主機(jī)架和刀盤，而刀盤上裝有滾刀并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在強(qiáng)大的推力和扭矩的作用下，滾刀剪切擠碎巖石而一次性形成圓型斷面。崩落在隧底的巖碴被隨刀盤旋轉(zhuǎn)的均布在刀盤上的鏟斗、刮板收集在皮帶機(jī)上，通過(guò)皮帶機(jī)運(yùn)送到運(yùn)碴車卸碴，然后運(yùn)到洞外出碴。

67第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第67頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

2、TBM法施工的一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)是：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)～實(shí)施超前加固（視情況而定）～掘進(jìn)、卸碴出碴（包括底部清碴）、初期支護(hù)、仰拱塊鋪設(shè)、軌道延伸～換步、調(diào)向～進(jìn)入下一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)。推進(jìn)油缸推進(jìn)一個(gè)行程，掘進(jìn)機(jī)就掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)。如TB880E的每一個(gè)循環(huán)行程是1.8m。

TBM是超大型的綜合系統(tǒng)，設(shè)備的特點(diǎn)決定了TBM施工與鉆爆法施工不同：

(l）超大型綜合設(shè)備

(2）隧道工廠化施工，要求較安全的運(yùn)輸通道和組裝場(chǎng)地及配套設(shè)備；

(3）施工速度快，l-3.5m/h，要求材料、配件的供給儲(chǔ)存必須滿足需要；

(4）設(shè)備復(fù)雜，要求配套設(shè)施齊全，且布局合理；對(duì)地質(zhì)較敏感，靈活性小，對(duì)前期配套工程的依賴性強(qiáng)；

(5）施工環(huán)節(jié)多，相互協(xié)調(diào)要求高；

(6）用水量、用電量、刀具消耗量大。68第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第68頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

3、TBM前期配套工程由于TBM的施工特點(diǎn)，決定了前期工程必須滿足施工需要，否則將影響施工效率和工程效益。一般來(lái)說(shuō)，前期工程應(yīng)有：

(l）運(yùn)輸通道；在新線工程設(shè)計(jì)時(shí)，考慮TBM施工的先決條件，必須能夠順利將TBM運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，而且運(yùn)輸路程較短（指工程便道）、造價(jià)低。

(2）組裝場(chǎng)地、臨時(shí)存放場(chǎng)地、預(yù)備洞室、起步洞室；起步洞室的長(zhǎng)短、大小取決于TBM的刀盤直徑及刀盤前面到TBM前外凱的距離。大于該距離也能滿足施工要求，但易造成施工浪費(fèi)。

(3）仰拱塊預(yù)制工廠、混凝土拌合站、仰拱塊存放場(chǎng)地；

(4）刀具、機(jī)車、材料車、碴車維修存放、倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地；

(5）運(yùn)輸軌線及翻車機(jī)安裝工程；

(6）供電、供水設(shè)施場(chǎng)地；

(7）機(jī)械加工、維修場(chǎng)地；

(8）材料、配件倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)地；

(9）員工生活區(qū)工程。69第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第69頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

4、TBM法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）快速：掘進(jìn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)掘進(jìn)，能同時(shí)完成破巖、出碴、支護(hù)（襯砌）等作業(yè)，流水線作業(yè)一次成洞，速度快，效率高。在引大入秦38號(hào)隧洞（Ф5.53m）施工中，平均月成洞1100m，最高月成洞1400m，最高日成洞75.2m。TBM掘進(jìn)速度是鉆爆法的5-20倍。

2）優(yōu)質(zhì)：TBM開挖是機(jī)械破巖，避免了隧洞圍巖因爆破而受到破壞，開挖洞壁完整光滑。

3）經(jīng)濟(jì)：TBM施工長(zhǎng)隧洞減少了鉆爆法長(zhǎng)洞短挖所需的支洞及臨建設(shè)施的投資。TBM超挖量小，可節(jié)省支護(hù)襯砌量33-67%。在人員數(shù)量上，一般比鉆爆法少30-40%。

4）安全。對(duì)圍巖擾動(dòng)小，圍巖出露后能及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，使圍巖失穩(wěn)和發(fā)生塌方的幾率減少到最小。

5）施工環(huán)境好。開挖灰塵量大大降低，本身配有強(qiáng)大的除塵、降溫、通風(fēng)和空氣監(jiān)控系統(tǒng)，使施工環(huán)境大大改善；又因機(jī)械化程度高，是工人的勞動(dòng)強(qiáng)度不高。

70第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第70頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

缺點(diǎn)：

1）一次性投資大，重量大，運(yùn)輸安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力。秦嶺隧道引進(jìn)的TB880E型掘進(jìn)機(jī)（Ф8.80m)，光主機(jī)就是3500萬(wàn)美元/臺(tái)，950噸重。組裝、調(diào)試至少要三個(gè)月時(shí)間。

2）能源消耗大，比鉆爆法多30％以上。

3）對(duì)圍巖地質(zhì)條件要求比較高，對(duì)地質(zhì)條件變化的適應(yīng)性差。而深埋長(zhǎng)大隧道必然要穿過(guò)不同地質(zhì)巖層，這就使TBM的使用受到限制。TBM對(duì)中硬巖或軟巖最適宜，對(duì)硬巖可以使用，但由于刀具磨損太快，工效要受到影響。對(duì)于斷層破碎帶嚴(yán)重的地層，巖溶發(fā)育地區(qū)、地下水豐沛地段，不宜使用TBM。作好地質(zhì)條件超前預(yù)報(bào)，對(duì)于TBM施工是十分重要的。

4）由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定，開挖成形的隧道截面只能是圓形，所以犯M適用于設(shè)計(jì)為圓截面的隧洞。

5）開挖直徑可調(diào)范圍不大，只能按工程設(shè)計(jì)專門定作TBM。這就造成了使用的專用性和制造時(shí)的單臺(tái)或小批量生產(chǎn)。使制造成本和售價(jià)居高不下。在施工結(jié)束后，專門制造的TBM的后續(xù)使用就可能成為問(wèn)題。有可能閑置不用，造成浪費(fèi)。

71第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第71頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分72第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第72頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

§6一4盾構(gòu)法（shield）一、概述盾構(gòu)是一種集開挖、支護(hù)和襯砌等多種作業(yè)于一體的大型隧道施工機(jī)械，是用鋼板作成圓筒形的結(jié)構(gòu)物，在開挖隧道時(shí)，作為臨時(shí)支護(hù)，并在筒形結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝開挖、運(yùn)渣、拼裝隧道襯砌的機(jī)械手及動(dòng)力站等裝置，以便能安全地作業(yè)。它主要用于軟弱、復(fù)雜等地層的鐵路隧道、公路隧道、城市地下鐵道、上下水道等的隧道施工。使用盾構(gòu)機(jī)械來(lái)建筑隧道的方法稱為盾構(gòu)施工法。施工程序是：建造豎井或基坑，將盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)吊入井內(nèi)并安裝就位；在盾構(gòu)前部盾殼下挖土（機(jī)械挖土或人工挖土），一面挖土，一面用千斤頂向前頂進(jìn)盾體，頂至一定長(zhǎng)度后（一般為一片襯砌圈的寬度），再在盾尾拼裝預(yù)制好的襯砌塊，并以此作為下次頂進(jìn)的基礎(chǔ)，繼續(xù)挖土頂進(jìn)。在挖土的同時(shí)，將土屑運(yùn)出盾構(gòu)，如此不斷循環(huán)直至修完隧道為止。

73第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第73頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

盾構(gòu)法于1825年在英國(guó)倫敦泰晤士河下首次使用，經(jīng)過(guò)170多年的技術(shù)開發(fā)，已能適應(yīng)在各種復(fù)雜地層條件和施工環(huán)境中使用。

由于城市的發(fā)展，地下鐵道及其他城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)急劇增加，以及城市環(huán)境保護(hù)和城市人口過(guò)度密集等條件的制約，明挖法所遇到的限制越來(lái)越多。隨著土壓式盾構(gòu)、泥水加壓式盾構(gòu)的出現(xiàn)，對(duì)于不良地質(zhì)地段和防止地面下沉的措施日益完善，盾構(gòu)法已從特殊施工方法成為一般施工方法，并將逐步取代明挖法。

盾構(gòu)法是現(xiàn)階段世界上修建隧道最先進(jìn)的施工方法之一。當(dāng)前已完工或正在施工的三大海底隧道工程：英法海峽隧道、丹麥海峽隧道、東京灣海底隧道。74第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第74頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分75第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第75頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

我國(guó)從90年代以來(lái)，已成功地研制了直徑3.8～6.34m的土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)10余臺(tái)，用于地鐵隧道、引排水隧道、電纜隧道工程，技術(shù)水平已接近國(guó)際先進(jìn)，在隧道導(dǎo)向技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)方面的研究也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)。但由于我國(guó)液壓泵和閥件的加工制造水平與國(guó)外相比尚存在一定差距，在一些盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中適量采用了國(guó)外的零部件。在直徑1.2～3m的頂管掘進(jìn)機(jī)方面，我國(guó)已經(jīng)先后研制了先進(jìn)的反鏟頂管機(jī)、土壓平衡頂管機(jī)和泥水加壓頂管機(jī)，國(guó)內(nèi)已完全有能力制造國(guó)產(chǎn)機(jī)械，替代進(jìn)口設(shè)備。最近，上海已研制了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)3.8m×3.8m組合刀盤土壓平衡式矩形頂管機(jī)，完成了2條62m長(zhǎng)的地下人行通道，使我國(guó)在異形盾構(gòu)的開發(fā)研究方面擠入世界先進(jìn)行列。在微型隧道掘進(jìn)機(jī)方面，我國(guó)也已研制了直徑600～800mm的中心螺桿出土頂管機(jī)、夯管頂管機(jī)和水平定向鉆機(jī)等設(shè)備。76第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第76頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

二、盾構(gòu)的分類和特點(diǎn)

1、盾構(gòu)的分類按盾構(gòu)斷面形狀的不同，可將盾構(gòu)分為圓形、拱形、矩形和馬蹄形4種；

按開挖方式的不同，可分為手工挖掘式、半機(jī)械挖掘式、機(jī)械化挖掘式3種；

按盾構(gòu)前部構(gòu)造的不同，可分為全部開口形、部分開口形、密閉形3種。

按平衡地層土壓方式可分為：氣壓式、局部氣壓式、水壓式、泥水加壓式和土壓平衡式等。

2．機(jī)械化盾構(gòu)的特點(diǎn)

l）機(jī)械化盾構(gòu)施工的優(yōu)點(diǎn)

(l）提高工效，縮短工期一般日挖進(jìn)能力在砂質(zhì)土壤為人工的兩倍，砂和亞粘土為人工盾構(gòu)的3一5倍，粘性土為人工的5一8倍；

(2）減少塌方，生產(chǎn)安全無(wú)論哪一種盾構(gòu)都具有防止工作面塌方，平衡地下水壓及減少塌方的優(yōu)點(diǎn)。而且施工人員無(wú)需直接在掌子面操作，安全性高；

77第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第77頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分78第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第78頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

(3）由于工期能縮短，節(jié)省勞力，因而可降低施工成本，經(jīng)濟(jì)性高；

(4）施工環(huán)境好，施工人員無(wú)需在氣壓下工作，改善了惡劣的施工條件；

(5）隨著土層地質(zhì)的變化，能變化挖進(jìn)方法。2）機(jī)械化盾構(gòu)施工的缺點(diǎn)

(l）機(jī)械造價(jià)高，質(zhì)量大，較普通盾構(gòu)質(zhì)量大1.5一2.0倍，適用于長(zhǎng)距離施工。由于質(zhì)量大，因此，在特軟地層施工時(shí)容易發(fā)生沉陷；

(2）任何一部分機(jī)械出故障，都必須全部停工檢修。機(jī)械檢修和準(zhǔn)備作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)械利用率低；

(3）設(shè)計(jì)加工制造時(shí)間長(zhǎng)；

(4）掌子面局部塌方（頂部），如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)而繼續(xù)掘進(jìn)，會(huì)引起沉陷、局部超挖和加固操作困難；

(5）更換磨損刀具困難。79第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第79頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

三、盾構(gòu)的原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介盾構(gòu)種類較多，其施工方法也各不同，現(xiàn)介紹如下：

（一）手工挖掘式盾構(gòu)

手工挖掘式盾構(gòu)是盾構(gòu)的最基本形式，其他形式的盾構(gòu)都是由此而發(fā)展起來(lái)的。手工挖掘式盾構(gòu)雖然在性能上有許多缺點(diǎn)，使用范圍也受到一定程度的限制，但由于它所具有的優(yōu)點(diǎn)，卻仍受到重視而在繼續(xù)使用。

1．手工挖掘式盾構(gòu)構(gòu)造

手工挖掘式盾構(gòu)主要由盾殼、支護(hù)結(jié)構(gòu)、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、拼裝機(jī)構(gòu)、附屬裝置等5部分組成。

1）盾殼

盾殼是由鋼板焊制而成的圓形殼體結(jié)構(gòu)。它的主要作用是承受地層壓力，起臨時(shí)支護(hù)作用，保護(hù)設(shè)備及操作人員的安全；承受千斤頂?shù)乃酵屏?，使盾?gòu)在土層中頂進(jìn)。同時(shí)，也是其他機(jī)構(gòu)的骨架和基礎(chǔ)。盾殼主要由切口環(huán)、支承環(huán)、盾尾等組成。80第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第80頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分81第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第81頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分82第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第82頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

(l）切口環(huán)切口環(huán)為一圓環(huán)，前端帶有刃口，長(zhǎng)出的部分稱為前檐，其內(nèi)焊有鍥形的縱向加強(qiáng)肋，數(shù)塊斜板與切口環(huán)刃口組成內(nèi)錐形的切口。

(2）支承環(huán)支承環(huán)在盾構(gòu)的中部，連接切口環(huán)與盾尾，使盾構(gòu)構(gòu)成整體。它由外殼、環(huán)狀加強(qiáng)肋和縱向加強(qiáng)肋組成。

(3）盾尾及密封裝置：

①盾尾盾尾在盾殼的尾部，由環(huán)狀外殼與安裝在內(nèi)側(cè)的密封裝置構(gòu)成。其作用是支承坑道周邊，防止地下水與注漿材料被擠入盾構(gòu)內(nèi)，同時(shí)也是進(jìn)行襯砌組裝的地方。

②密封裝置為防止泥水和水泥砂漿從盾構(gòu)外流入盾構(gòu)內(nèi)和盾構(gòu)內(nèi)壓氣向地層中漏泄，在盾尾內(nèi)壁與襯砌之間設(shè)有密封裝置。

(4）鋼板束與蓋板鋼板束用兩層板鉚接而成，依盾構(gòu)直徑大小分塊包在支承環(huán)與切口環(huán)外面，在鋼板束各塊間的接縫處包有蓋板。

(5）立柱、橫梁及工作平臺(tái)在支承環(huán)內(nèi)附兩根垂直立柱，水平方向上有兩條水平橫梁并與立柱垂直相交。其作用是支承盾構(gòu)體的結(jié)構(gòu)，提高盾構(gòu)殼體的承壓能力。在支承環(huán)內(nèi)，立柱、橫梁將盾構(gòu)斷面分成上下、左右各3部分，構(gòu)成兩層水平工作臺(tái)。這樣便于工作人員進(jìn)行開挖、運(yùn)土等作業(yè)。83第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第83頁(yè)；編輯于星期二\23點(diǎn)41分

2）支護(hù)結(jié)構(gòu)

支護(hù)結(jié)構(gòu)一般由活動(dòng)前檐、活動(dòng)工作平臺(tái)和支護(hù)擋土板等構(gòu)成。

3）推進(jìn)機(jī)構(gòu)

推進(jìn)機(jī)構(gòu)主要由千斤頂、千斤頂支座及液壓動(dòng)力站等組成。千斤頂?shù)耐屏εc臺(tái)數(shù)是根據(jù)盾構(gòu)外徑、總推力大小、襯砌構(gòu)件構(gòu)造、隧道平面形狀等條件來(lái)決定。一般為小斷面采用20-30臺(tái)，大斷面用31一38臺(tái)。千斤頂?shù)闹ё怯勉q接形式與千斤頂端部相連接的。這樣可使千斤頂?shù)耐屏δ芫鶆虻胤植荚谝r砌的端面上，尤其是在曲線段施工時(shí)，鉸接支座更有必要。

4）拼裝機(jī)構(gòu)

(1）拼裝機(jī)構(gòu)的作用隨著盾構(gòu)向前頂進(jìn)，隧道的永久支護(hù)需要同時(shí)進(jìn)行拼裝。拼裝機(jī)構(gòu)的作用就是將運(yùn)輸?shù)蕉芪矁?nèi)的管片，逐片地進(jìn)行拼裝以構(gòu)成隧道的永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)。管片通常在地面預(yù)制好，運(yùn)輸?shù)蕉軜?gòu)尾部。因此，拼裝機(jī)構(gòu)需要具備以下3個(gè)動(dòng)作：即襯砌管片的提升、繞盾構(gòu)軸線的回轉(zhuǎn)和沿盾構(gòu)軸向方向的平移。相應(yīng)的拼裝機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置起升裝置、平移裝置和回轉(zhuǎn)裝置。

84第六章隧道工程機(jī)械化施工本文檔共91頁(yè)；當(dāng)前第84頁(yè)；編輯于