TBM施工原理和施工技術(shù)

精選版課件ppt1中國(guó)水利水電

第三工程局有限公司

副總工程師

許金林

電話/p>

精選版課件ppt2開敞式及護(hù)盾式TBM的結(jié)構(gòu)原理、TBM設(shè)計(jì)與施工技術(shù)、特殊地質(zhì)條件下的處理精選版課件ppt3目錄第一部分開敞式TBM的結(jié)構(gòu)組成第二部分開敞式TBM的工作原理第三部分雙護(hù)盾TBM的結(jié)構(gòu)組成第四部分雙護(hù)盾TBM的工作原理第五部分TBM的施工技術(shù)第六部分TBM的選型及不同地質(zhì)的處理精選版課件ppt4全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)（TBM）敞開式掘進(jìn)機(jī)護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)X型支撐T型支撐單護(hù)盾雙護(hù)盾三護(hù)盾TBM分類網(wǎng)絡(luò)圖精選版課件ppt5第一部分開敞式TBM的結(jié)構(gòu)組成精選版課件ppt6開敞式TBM

精選版課件ppt7OPENROCKMACHINE

后支撐推進(jìn)油缸護(hù)盾外機(jī)架及水平支撐噴漿機(jī)械手刀盤刀具指形護(hù)盾精選版課件ppt8開敞式TBM的定義利用巖壁的反作用力，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)功能所需的反推力和反扭矩，在常溫常壓下，實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)一次成型、初期支護(hù)、出碴運(yùn)輸功能，集機(jī)、電、液、氣為一體，實(shí)現(xiàn)隧道施工自動(dòng)化、工廠化的大型綜合性施工設(shè)備。精選版課件ppt9全斷面開敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)機(jī)構(gòu)組成

全斷面開敞式硬巖掘進(jìn)機(jī)主要由主機(jī)、連接橋、后配套組成：主機(jī)部分主要有刀盤、機(jī)頭架、護(hù)盾、主驅(qū)動(dòng)、主梁前段、主梁后段、撐靴系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、后支撐等組成；后配套主要有拖車、供電、通訊、供水排水、通風(fēng)除塵、供氣、控制系統(tǒng)、激光導(dǎo)向系統(tǒng)、出碴運(yùn)輸設(shè)備系統(tǒng)組成。10精選版課件pptTBM刀盤及刀具鏟斗前刮碴板后刮碴板刀具11精選版課件ppt掌子面12精選版課件ppt單刃刀的結(jié)構(gòu)13精選版課件pptTBM楔塊卡裝式刀具剖視14精選版課件ppt單刃滾刀的安裝圖15精選版課件ppt單刃滾刀的安裝16精選版課件ppt雙刃刀的結(jié)構(gòu)形式17精選版課件ppt主軸承的安裝形式轉(zhuǎn)接座刀盤支承架主軸承外密封內(nèi)密封大齒圈精選版課件ppt18轉(zhuǎn)接座外密封大齒圈安裝位置內(nèi)密封精選版課件ppt19TBM主軸承精選版課件ppt20大齒圈精選版課件ppt21驅(qū)動(dòng)座精選版課件ppt22轉(zhuǎn)接座精選版課件ppt23撐靴的安裝精選版課件ppt24鞍架精選版課件ppt25撐靴精選版課件ppt26推進(jìn)系統(tǒng)精選版課件ppt27拱架、網(wǎng)片的安裝作業(yè)精選版課件ppt28開敞式TBM開挖出的隧道表面精選版課件ppt29錨桿鉆機(jī)鉆孔作業(yè)精選版課件ppt30Ringbeamsandmesh.Fingersmovingforward,overtheringbeam

Karahnjukar,Iceland精選版課件ppt31超前噴漿作業(yè)精選版課件ppt32噴漿作業(yè)精選版課件ppt33主驅(qū)動(dòng)電機(jī)精選版課件ppt34超前鉆孔作業(yè)精選版課件ppt35TBM皮帶機(jī)出渣運(yùn)輸精選版課件ppt36TBM的導(dǎo)向系統(tǒng)PPS終端精選版課件ppt37開敞式TBM礦車出渣精選版課件ppt38開敞式TBM連續(xù)皮帶機(jī)出渣精選版課件ppt39第二部分開敞式TBM的工作原理精選版課件ppt40開敞式TBM的工作原理在推進(jìn)油缸的推力作用下，主驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)刀盤刀具對(duì)巖石進(jìn)行滾壓，巖石達(dá)到破裂極限，逐步開裂剝落成片裝巖渣，掉落到刀盤下部，再由刀盤鏟斗將巖渣鏟起裝入皮帶機(jī)中，轉(zhuǎn)運(yùn)到碴車列車或連續(xù)皮帶機(jī)運(yùn)送到洞外；同時(shí)，TBM的支護(hù)系統(tǒng)完成隧道的初期支護(hù)工作，有后續(xù)模板臺(tái)車完成隧道二襯工作。此工作步驟循環(huán)往復(fù)，連續(xù)不斷，完成隧道的工廠化施工作業(yè)。精選版課件ppt41精選版課件ppt42精選版課件ppt43開敞式及雙護(hù)盾TBM破巖TBM刀具破巖機(jī)理刀具精選版課件ppt44Chipping精選版課件ppt45錨桿作業(yè)精選版課件ppt46掛網(wǎng)作業(yè)精選版課件ppt47鋼拱架安裝精選版課件ppt48換步狀態(tài)精選版課件ppt49換步結(jié)束開始下一循環(huán)推進(jìn)精選版課件ppt50左轉(zhuǎn)彎精選版課件ppt51右轉(zhuǎn)彎精選版課件ppt52噴漿作業(yè)精選版課件ppt53第三部分雙護(hù)盾TBM的機(jī)構(gòu)組成精選版課件ppt54雙護(hù)盾TBM刀盤及刀具前盾支撐盾伸縮盾精選版課件ppt55精選版課件ppt56前護(hù)盾

前護(hù)盾包含并支承著驅(qū)動(dòng)裝置和刀盤。前護(hù)盾通過伸縮油缸與后護(hù)盾相連接。伸縮油缸分成上下左右四組，使前護(hù)盾帶著刀盤可以朝任何想要的方向轉(zhuǎn)向。前護(hù)盾相對(duì)于后護(hù)盾的位置，由4個(gè)線性傳感器測(cè)出，并從司機(jī)室的數(shù)字顯示裝置讀出。在前護(hù)盾頂部1/4的地方有兩個(gè)液壓操縱的穩(wěn)定器，在硬巖中掘進(jìn)時(shí)用來穩(wěn)定前護(hù)盾。WIRTH掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)不需要額外的前支撐，其他公司設(shè)計(jì)的掘進(jìn)機(jī)可能需要它用于換步時(shí)起支撐作用。如同我們關(guān)于這種掘進(jìn)機(jī)工作循環(huán)的解釋中所敘述的，換步過程將借助尾盾的推進(jìn)油缸推壓管片，同時(shí)伸縮油缸向前拔拉支撐護(hù)盾。由于推進(jìn)油缸推壓著已襯砌的管片環(huán)，因此支撐護(hù)盾將總是被推向前，而不會(huì)將前護(hù)盾向后拉。精選版課件ppt57伸縮護(hù)盾伸縮護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)的伸縮部分連接著前護(hù)盾和后護(hù)盾。其功能是使掘進(jìn)機(jī)的開挖與預(yù)制混凝土管片的安裝能同時(shí)進(jìn)行。伸縮油缸連接著前、后盾，既傳遞推力又傳遞拉力。這一性能在遇到不穩(wěn)定的地層條件，而覆蓋層負(fù)荷又大時(shí)，可用以防止前護(hù)盾向下傾斜。兩個(gè)力矩裝置將刀盤的扭矩從前護(hù)盾傳給后護(hù)盾或稱支撐護(hù)盾。前、后護(hù)盾間的滾動(dòng)的調(diào)整，用力矩油缸實(shí)現(xiàn)，不需要伸縮油缸來糾正滾動(dòng)。這種糾正滾動(dòng)方式與獨(dú)立的推進(jìn)力的方式是雙護(hù)盾設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)。伸縮部分兩個(gè)殼體之間的間隙可以檢查，可以清潔。為了檢查和清潔的目的，提供了若干開口。精選版課件ppt58后護(hù)盾（支撐護(hù)盾）

后護(hù)盾（支撐護(hù)盾）內(nèi)設(shè)有推進(jìn)油缸和支撐裝置。支撐布置的形狀使得支撐力作用到兩側(cè)和底部。這使得后護(hù)盾以左、右、底三點(diǎn)固定在隧道內(nèi)。支撐護(hù)盾承受著全部掘進(jìn)反力，在更換滾刀時(shí)也可將前護(hù)盾回拉。支撐護(hù)盾尺寸寬大，以減小對(duì)圍巖的壓力。這一點(diǎn)在軟弱圍巖掘進(jìn)時(shí)尤其重要。由支撐護(hù)盾產(chǎn)生的對(duì)圍巖的接觸壓力是與施加到刀盤的推進(jìn)力成正比的。當(dāng)在硬巖地層開挖時(shí)，刀盤必需有很大的推進(jìn)力，支撐系統(tǒng)必須產(chǎn)生很大的夾持力以支持這個(gè)推進(jìn)力。因此對(duì)圍巖的接觸壓力將達(dá)到較高水平。當(dāng)在軟弱地層開挖時(shí)，刀盤只需要較小的推進(jìn)力。夾持力將成正比減少，因此對(duì)圍巖的接觸壓力將比較小。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)不是屬于硬性的、不可改變的，即具有恒定不變的高夾持力和相應(yīng)的高的接觸壓力，而是能根據(jù)刀盤對(duì)推進(jìn)力的需要來提供相應(yīng)的接觸壓力。推進(jìn)油缸分成四組作用在四個(gè)壓力區(qū)，以利于當(dāng)在軟弱圍巖中掘進(jìn)不能用支撐時(shí)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。每組的推進(jìn)油缸連到一個(gè)推力靴板上。推力靴板上覆蓋的聚氨酯的靴面以保護(hù)襯砌塊。后護(hù)盾的總推力相當(dāng)大，以便施加需要的力于刀盤，并用于克服全部護(hù)盾的摩擦阻力。(單護(hù)盾模式時(shí))。推進(jìn)油缸有一共用的液壓動(dòng)力裝置。四組液壓缸的每一組均有共同的供油量控制，由掘進(jìn)機(jī)操縱手監(jiān)控。在正常掘進(jìn)模式時(shí)，即用支撐靴提供反力來推進(jìn)前護(hù)盾與刀盤。推進(jìn)液壓缸可由一個(gè)共用的油流來操作。每一液壓缸裝有測(cè)量裝置或者線性傳感器，使操作者能監(jiān)控其位置。精選版課件ppt59雙護(hù)盾TBM主機(jī)主要機(jī)構(gòu)圖精選版課件ppt60雙護(hù)盾TBM連續(xù)皮帶機(jī)出渣精選版課件ppt61雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)精選版課件ppt62主機(jī)主要機(jī)構(gòu)精選版課件ppt63雙護(hù)盾TBM精選版課件ppt64雙護(hù)盾TBM的刀盤及主驅(qū)動(dòng)精選版課件ppt65雙護(hù)盾TBM的主推進(jìn)機(jī)構(gòu)精選版課件ppt66支撐盾及撐靴機(jī)構(gòu)精選版課件ppt67裝碴及輸送機(jī)構(gòu)精選版課件ppt68輔助推進(jìn)及管片安裝機(jī)構(gòu)精選版課件ppt69管片安裝機(jī)精選版課件ppt70精選版課件ppt71雙護(hù)盾TBM整機(jī)全貌精選版課件ppt72管片生產(chǎn)精選版課件ppt73管片養(yǎng)護(hù)精選版課件ppt74精選版課件ppt75雙護(hù)盾TBM管片存放精選版課件ppt76第四部分雙護(hù)盾TBM的工作原理精選版課件ppt77雙護(hù)盾TBM工作原理工作原理在常溫常壓下，利用盾體或撐靴的支撐巖壁，克服開挖巖渣所需的推力和扭矩，主推進(jìn)或輔助推進(jìn)系統(tǒng)提供開挖巖渣所需的推力，同時(shí)主驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)刀盤刀具滾壓破巖，連續(xù)皮帶機(jī)或礦車列車將巖渣運(yùn)出洞外，管片安裝機(jī)與輔助推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)襯砌與開挖同步，伸縮護(hù)盾和主、輔助推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換步和連續(xù)隧道施工作業(yè)。（1）圍巖破碎，采用單護(hù)盾模式掘進(jìn)（類似于盾構(gòu)）；（2）圍巖自穩(wěn)性好，采用雙護(hù)盾模式掘進(jìn)，開挖與襯砌同步。

精選版課件ppt78雙護(hù)盾工作模式圖精選版課件ppt79雙護(hù)盾模式工作循環(huán)結(jié)束狀態(tài)精選版課件ppt80雙護(hù)盾TBM換步狀態(tài)圖精選版課件ppt81雙護(hù)盾TBM換步結(jié)束狀態(tài)精選版課件ppt82單護(hù)盾模式管片安裝狀態(tài)精選版課件ppt83單護(hù)盾模式掘進(jìn)狀態(tài)精選版課件ppt84雙護(hù)盾TBM的特點(diǎn)特點(diǎn)（1）開挖與襯砌同步，采用管片支護(hù)，支護(hù)速度快，隧道一次成型；（2）硬巖掘進(jìn)的適應(yīng)性同敞開式，軟弱圍巖能采用單護(hù)盾模式掘進(jìn)，比敞開式有更好的適應(yīng)性。與敞開式TBM相比，對(duì)地質(zhì)變化的適應(yīng)能力更強(qiáng)。（3）設(shè)備與人員處于TBM殼體的保護(hù)下，安全性好。精選版課件ppt85新型雙護(hù)盾此種類型的雙護(hù)盾運(yùn)用于地質(zhì)條件相對(duì)較好的地層，后面配有錨桿鉆機(jī)、網(wǎng)片安裝機(jī)及噴混系統(tǒng)，在較好的地質(zhì)條件下管片拼裝機(jī)并沒有裝在設(shè)備上，所以正常掘進(jìn)時(shí)不需要裝管片。如遇到較差的地層，則取下錨桿鉆機(jī)和網(wǎng)片安裝機(jī)，裝上管片安裝機(jī)，管片安裝機(jī)與錨桿鉆機(jī)軸向軌道相同。精選版課件ppt86控制機(jī)頭架旋轉(zhuǎn)精選版課件ppt87網(wǎng)片安裝機(jī)和錨桿鉆機(jī)在較差的地層掘進(jìn)時(shí)取下錨桿鉆機(jī)和網(wǎng)片按裝機(jī)，更換成管片安裝機(jī)進(jìn)行管片的安裝。88精選版課件ppt第五部分TBM的施工技術(shù)精選版課件ppt89TBM的組裝組機(jī)連接橋后配套精選版課件ppt90主機(jī)的主裝

弧形鋼板定位---吊裝前支撐---吊裝機(jī)頭架及主軸承總成---安裝前主梁---安裝中間主梁及鞍架---安裝后支撐及門架---安裝主機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)---吊裝側(cè)支撐---安裝主驅(qū)動(dòng)---安裝刀盤中心塊---安裝刀盤邊塊并焊接---安裝頂側(cè)護(hù)盾---安裝頂護(hù)盾---安裝連接橋部件等精選版課件ppt91主機(jī)的安裝精選版課件ppt92刀盤的安裝精選版課件ppt93安裝后支承精選版課件ppt94TBM的步進(jìn)精選版課件ppt95步進(jìn)原理西秦嶺隧道長(zhǎng)大距離空載步進(jìn)采用油缸推進(jìn)、弧形滑道步進(jìn)方案。該方案步進(jìn)原理是：弧形鋼板和弧形滑道的摩擦力大于TBM刀盤及總成與弧形鋼板間的摩擦力，且弧形鋼板與混凝土弧形滑道的接觸面積大于弧形鋼板與刀盤及總成的接觸面積。精選版課件ppt96TBM的生產(chǎn)管理調(diào)度協(xié)調(diào)管理優(yōu)化軌道布置，提高運(yùn)輸效率有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾砑茏雨?duì)管理全員培訓(xùn)例行強(qiáng)制保養(yǎng)精選版課件ppt97調(diào)度協(xié)調(diào)管理為實(shí)現(xiàn)工區(qū)之間、隧道工作面與洞外、掘進(jìn)施工與材料運(yùn)輸?shù)葏^(qū)域之間的全方位、信息化的協(xié)同調(diào)度管理，在隧道洞口設(shè)置調(diào)度控制中心，通過程控電話、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、無線通信相結(jié)合的調(diào)度體統(tǒng)，由調(diào)度人員整體把握整個(gè)施工系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行，提高施工效率。精選版課件ppt98有軌運(yùn)輸優(yōu)化軌道布置，提高運(yùn)輸效率

通過對(duì)洞外場(chǎng)地進(jìn)行有效的規(guī)劃，形成運(yùn)輸車輛編組、重車始發(fā)軌道、空車等待軌道。行車有規(guī)律的車輛運(yùn)行策略，利用洞外車場(chǎng)視頻監(jiān)控和對(duì)講機(jī)的實(shí)時(shí)調(diào)度，提高行車密度，減少堵車時(shí)間，最大限度的保證TBM施工所需的物資供應(yīng)。洞內(nèi)有軌運(yùn)輸堅(jiān)持“重車左道進(jìn)洞、輕車右道出洞”的原則，每1000m設(shè)置一處渡線道岔。精選版課件ppt99調(diào)度室視頻監(jiān)控系統(tǒng)有軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾怼曨l監(jiān)控系統(tǒng)在TBM重點(diǎn)施工部位和場(chǎng)地外重要部位安裝了攝像頭，攝像頭視頻信號(hào)通過光纜匯總到調(diào)度室，調(diào)度室根據(jù)視頻了解洞外場(chǎng)地內(nèi)和TBM施工狀況，并根據(jù)施工需要對(duì)機(jī)車和材料供應(yīng)及機(jī)車行走軌線進(jìn)行合理調(diào)配，確保隧道內(nèi)所需施工物資的及時(shí)供應(yīng)。

安裝的監(jiān)控?cái)z像頭精選版課件ppt100有軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾怼獙?duì)講機(jī)系統(tǒng)為使調(diào)車員的指令能迅速反饋給機(jī)車司機(jī)，每臺(tái)機(jī)車的司機(jī)和調(diào)車員都配備有一對(duì)對(duì)講機(jī)，每臺(tái)機(jī)車對(duì)講機(jī)單獨(dú)使用對(duì)應(yīng)機(jī)車號(hào)的通話頻率（如4號(hào)機(jī)車，機(jī)車通話采用4頻道）。為使調(diào)度室與每號(hào)機(jī)車之間、機(jī)車與機(jī)車之間聯(lián)系方便，機(jī)車使用的對(duì)講機(jī)頻道可調(diào)，調(diào)度室可直接將聯(lián)系到每輛車。此外，所有調(diào)車員配置強(qiáng)光電筒、口哨各1支，以備急需。精選版課件ppt101有軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾怼囕d系統(tǒng)利用車載系統(tǒng)在不影響對(duì)講機(jī)通話的情況下調(diào)度室可以同時(shí)向所有運(yùn)行的、停止的機(jī)車發(fā)布指令，各號(hào)機(jī)車也可通過利用車載系統(tǒng)向其他機(jī)車和調(diào)度室傳遞消息，避免干擾對(duì)講機(jī)造成調(diào)車員與機(jī)車司機(jī)指令不暢通。精選版課件ppt102有軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾怼苿?dòng)通信系統(tǒng)在隧道內(nèi)安裝移動(dòng)通信發(fā)射器，使整條隧道都有移動(dòng)通信信號(hào)，隧道內(nèi)外作業(yè)人員與調(diào)度室、調(diào)度室與機(jī)車、作業(yè)人員與機(jī)車之間可以通過移動(dòng)手機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，保證了施工順利進(jìn)展。洞口的移動(dòng)通信信號(hào)基站和發(fā)射器TBM上的移動(dòng)通信信號(hào)發(fā)射器精選版課件ppt103有軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸?shù)男畔⒒芾怼芯€電話系統(tǒng)若隧道內(nèi)停電，隧道內(nèi)外的通信將中斷。為保證隧道內(nèi)外通訊暢通，在調(diào)度室、TBM重要的施工部位、襯砌工區(qū)臺(tái)車處、拌合站等處安裝了有線電話，保障了隧道施工的正常進(jìn)行。精選版課件ppt104架子隊(duì)管理實(shí)行架子隊(duì)管理，提高施工人員的積極性。掘進(jìn)隊(duì)實(shí)行架子隊(duì)管理,實(shí)行人員定員、責(zé)任到人的內(nèi)部承包管理模式。施工人員的收入與施工進(jìn)度、工序質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)安全和文明施工直接掛鉤精選版課件ppt105全員培訓(xùn)提高全員“質(zhì)量保安全、安全促生產(chǎn)、設(shè)備保進(jìn)度”意識(shí)。提高全員質(zhì)量意識(shí)，每班安排專職值班工程師全過程參與工序質(zhì)量控制,嚴(yán)控支護(hù)質(zhì)量，使掘進(jìn)施工順利開展。通過提高工序質(zhì)量，有效的控制了圍巖變形、塌方掉塊等安全隱患的發(fā)生，并對(duì)施工人員進(jìn)行“TBM掘進(jìn)施工三級(jí)技術(shù)交底”，“TBM掘進(jìn)塌方防止技術(shù)交底”的培訓(xùn)?！夹g(shù)交底培訓(xùn)↑三級(jí)技術(shù)交底精選版課件ppt106強(qiáng)制保養(yǎng)

每班例行保養(yǎng)

1）查看液壓（潤(rùn)滑）油箱的油量和油溫。2）檢查泵、馬達(dá)和閥是否有噪音，否則停機(jī)，找出原因并修復(fù)

3）檢查液壓系統(tǒng)油溫達(dá)到操作溫度后有無泄漏，禁止徒手檢查。

4）檢查液壓油過濾器，確保過濾器指示在綠色范圍。5）檢查潤(rùn)滑油過濾器，確保過濾器指示在綠色范圍。在TBM運(yùn)行初期，每500h更換過濾器，并檢查油溫是否正常。6）查看各類儀表是否指示正常。

7）查看液壓油箱、潤(rùn)滑油箱和減速器油箱的呼吸器是否干凈和正常。每500h更換一次。8）刀具檢查：查看刀圈、刀體、刀座的磨損和損壞情況；檢查刀具安裝螺栓緊固扭矩；刀具拆卸后，觀察螺紋孔是否損壞，改進(jìn)鎖定狀況。

9）操作期間檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)的流量和壓力是否正常。

10）齒輪減速器：通過油量指示器檢查油量。

11）護(hù)盾機(jī)構(gòu)：觀察運(yùn)行是否無阻礙，清除堆積的巖屑。

12）密封潤(rùn)滑系統(tǒng)：檢查系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，確保系統(tǒng)有足夠的油供應(yīng)內(nèi)外密封，否則調(diào)整流量閥。精選版課件ppt107新技術(shù)革新弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)連續(xù)皮帶機(jī)出碴技術(shù)連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌技術(shù)連續(xù)分碴器自動(dòng)分流裝車技術(shù)連續(xù)皮帶無損快速收放技術(shù)仰拱預(yù)制塊生產(chǎn)預(yù)埋道釘技術(shù)仰拱預(yù)制塊空中翻轉(zhuǎn)技術(shù)蒸汽養(yǎng)護(hù)數(shù)字傳感式溫度控制技術(shù)油水檢測(cè)技術(shù)精選版課件ppt108弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)

工藝綜述弧形滑道步進(jìn)方法作為TBM施工的一種新型、快捷的步進(jìn)方法，在西秦嶺隧道施工中成功應(yīng)用，此方法關(guān)鍵是弧形滑道的施工，作為TBM步進(jìn)的重要工序，其施工質(zhì)量、施工周期直接影響到整個(gè)步進(jìn)的工期。

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)劃分，第1段出口鉆爆段長(zhǎng)度為2113m，第2段羅家理斜井鉆爆段長(zhǎng)度為4715m，TBM的步進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到6828m，即弧形滑道施工需6828米。精選版課件ppt109弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)

弧形滑道施工關(guān)鍵點(diǎn)要保證弧形滑道較快的施工速度和較高的施工精度，應(yīng)注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):1)實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)灌注，同時(shí)能保證在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)模板的快速周轉(zhuǎn)和安裝。

2)混凝土為兩邊厚中間薄的縱向結(jié)構(gòu)，要保證混凝土能順利入模，且振搗密實(shí)，弧面無空洞、蜂窩和麻面。

3)弧面的弧度應(yīng)嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)要求，在縱向無錯(cuò)臺(tái)。模板的安裝精度和抗浮能力要求很高。精選版課件ppt110弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)

弧形滑道施工方案根據(jù)弧形滑道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用滑模施工，以形同人工抹面的方式來施工弧形滑道。在邊基上鋪設(shè)軌道，軌道上設(shè)置行走支架，在支架上設(shè)置一個(gè)縱向長(zhǎng)12m，寬60cm左右的鋼模板，整個(gè)滑模在軌道上行走，對(duì)軌道進(jìn)行定位后，滑動(dòng)模板擺動(dòng)的范圍為弧形滑道弧面，在弧形滑道內(nèi)沿隧道的法線方向左右擺動(dòng)，抹光混凝土弧形滑道的弧面?；炷敛剂虾突∶娉尚慰梢酝瑫r(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了弧形滑道的連續(xù)作業(yè)，由于模板面積小、混凝土塌落度小，模板無需抗浮要求。精選版課件ppt111弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)精選版課件ppt112弧形步進(jìn)滑道滑模施工技術(shù)施工效果

西秦嶺隧道出口鉆爆段自2010年1月20日開始進(jìn)行弧形槽施工，至2月16日完成整個(gè)2113m的施工任務(wù)，耗時(shí)26d，比原計(jì)劃提前4天完成，期間包括滑模調(diào)試和邊基施工。換算成月進(jìn)度2438m，施工期間最高日進(jìn)度為160m，有力地保證了TBM組裝和步進(jìn)的開展。精選版課件ppt113連續(xù)皮帶機(jī)出碴技術(shù)

總體方案第一掘進(jìn)階段，連續(xù)皮帶機(jī)承載碴體后穿越1#、2#同步襯砌臺(tái)車直接輸送至隧道出口，通過轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)橫跨整個(gè)洞外作業(yè)場(chǎng)地轉(zhuǎn)運(yùn)至分碴器位置，利用連續(xù)分碴器自動(dòng)分流裝車后由轉(zhuǎn)運(yùn)工程車運(yùn)輸至棄碴場(chǎng)。第二掘進(jìn)階段時(shí)，4#連續(xù)皮帶機(jī)承載碴體后穿越1#、2#、3#同步襯砌臺(tái)車將碴體輸送至斜井“三岔口”位置，通過5#斜井轉(zhuǎn)載皮帶機(jī)穿越羅家理斜井輸送至洞外，經(jīng)6#洞外翻山皮帶機(jī)直接翻越山體，并經(jīng)7#延伸皮帶機(jī)被輸送至棄碴場(chǎng)。

6#翻山皮帶機(jī)橫跨河流、施工便道，最大爬升坡度21°，翻越山頂后以7%下坡，總長(zhǎng)度約284m。

6#翻山皮帶機(jī)和7#延伸皮帶機(jī)為項(xiàng)目自行選線和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與TBM、正洞連續(xù)皮帶和斜井皮帶聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程連鎖控制，運(yùn)行情況良好。精選版課件ppt114連續(xù)皮帶機(jī)出碴技術(shù)精選版課件ppt115連續(xù)皮帶機(jī)出碴技術(shù)精選版課件ppt116連續(xù)皮帶機(jī)出碴技術(shù)六大亮點(diǎn)亮點(diǎn)1：連續(xù)皮帶洞內(nèi)掘進(jìn)出碴實(shí)現(xiàn)與同步襯砌體系、材料有軌運(yùn)輸體系互不干擾亮點(diǎn)2：碴體輸送至洞外后利用連續(xù)分碴器實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)運(yùn)工程車無縫銜接從而減少了二次裝碴作業(yè)亮點(diǎn)3：第一掘進(jìn)段結(jié)束后皮帶機(jī)整體轉(zhuǎn)場(chǎng)期間利用皮帶收放裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)皮帶快速無損傷收放亮點(diǎn)4：整體轉(zhuǎn)場(chǎng)階段實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)主驅(qū)動(dòng)、皮帶倉(cāng)等超大件有軌運(yùn)輸進(jìn)洞及洞內(nèi)組裝亮點(diǎn)5：實(shí)現(xiàn)連續(xù)皮帶機(jī)在長(zhǎng)距離、大坡度斜井內(nèi)合理布置并成功實(shí)現(xiàn)正洞連接斜井出碴亮點(diǎn)6：第二掘進(jìn)階段實(shí)現(xiàn)連續(xù)出碴皮帶翻山跨河直接輸送至棄碴場(chǎng)內(nèi)部精選版課件ppt117連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌技術(shù)

同步襯砌體系根據(jù)襯砌凈空設(shè)計(jì)，同步襯砌臺(tái)車及作業(yè)臺(tái)架通過尺寸優(yōu)化采用不占用仰拱預(yù)制塊上運(yùn)輸軌道，在邊墻基礎(chǔ)單獨(dú)設(shè)行走軌道的進(jìn)行設(shè)計(jì)，與運(yùn)輸線路互不干擾。襯砌臺(tái)車及作業(yè)臺(tái)架下部?jī)艨諠M足雙線機(jī)車通行要求；風(fēng)管設(shè)在襯砌臺(tái)車及作業(yè)臺(tái)架中上部的Φ2.2m風(fēng)管滑行托盤中，滿足隨時(shí)通風(fēng)的需要。為滿足TBM通過時(shí)對(duì)隧道凈空的要求，出口鉆爆段及羅家理斜井鉆爆段在隧道開挖結(jié)束后只施作初期支護(hù)，待TBM步進(jìn)通過后才可以進(jìn)行二次襯砌作業(yè)，因此，在第二階段TBM正常掘進(jìn)期間不僅要緊跟TBM進(jìn)行軟弱圍巖襯砌支護(hù)、還要進(jìn)行TBM預(yù)備洞的襯砌施工。根據(jù)生產(chǎn)及工期需要，共投入襯砌臺(tái)車6部，其具體配置情況詳見續(xù)表。精選版課件ppt118連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌技術(shù)襯砌施工與皮帶機(jī)出碴的矛盾在第二掘進(jìn)段TBM連續(xù)出碴皮帶機(jī)必須穿過1#、2#、3#同步襯砌臺(tái)車及配套作業(yè)臺(tái)架，因此，同步襯砌臺(tái)車及臺(tái)架、穿越臺(tái)車的風(fēng)、水、管、線路要設(shè)計(jì)合理，不影響防水材料鋪設(shè)、襯砌混凝土澆筑及皮帶修補(bǔ)與出碴互不干擾解決方案同步襯砌臺(tái)車、臺(tái)架行走時(shí)需拆除位于其前方的皮帶機(jī)支架，臺(tái)車、臺(tái)架設(shè)計(jì)時(shí)，在二者之間設(shè)置具有縱向自由度的拉門式伸縮臺(tái)架，并在伸縮臺(tái)架上設(shè)置托架軸承滑道，作為臺(tái)車行走時(shí)皮帶機(jī)支架，臺(tái)車前行時(shí)拉伸拉門式臺(tái)架，行至下一襯砌段并和作業(yè)臺(tái)架完成施工任務(wù)后，收縮拉門式臺(tái)架，當(dāng)最后一組臺(tái)架前行至與其尾部的第一組皮帶機(jī)支架距離達(dá)到4.5m時(shí)，安裝一組皮帶機(jī)支架。這樣，無論襯砌臺(tái)車和作業(yè)臺(tái)架是在行走狀態(tài)還是作業(yè)期間，均不會(huì)影響正常的皮帶機(jī)出碴，達(dá)到真正的同步。精選版課件ppt119連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌技術(shù)精選版課件ppt120連續(xù)皮帶機(jī)出碴下的同步襯砌技術(shù)精選版課件ppt121洞內(nèi)皮帶位置精選版課件ppt122電纜與皮帶穿過模板臺(tái)車精選版課件ppt123連續(xù)分碴器自動(dòng)分流裝車技術(shù)

方法對(duì)比（a）連續(xù)分碴器自動(dòng)切換裝車技術(shù)（b）傳統(tǒng)挖掘機(jī)、裝載機(jī)配合裝車技術(shù)VS精選版課件ppt124連續(xù)分碴器自動(dòng)分流裝車技術(shù)1－連續(xù)給料裝置(出碴口)2－主分碴器受料接口3－主分碴器切換液壓油缸4－主分碴器切換板5－切換軸端密封6－結(jié)構(gòu)鋼架7－主分碴器梭槽8－子分碴器受料口9－子分碴器切換液壓油缸10－子分碴器切換板11－限位板12－子分碴卸料口13－外覆電加熱板14－應(yīng)急卸料口15－混凝土防撞護(hù)墩16－轉(zhuǎn)運(yùn)工程車精選版課件ppt125連續(xù)皮帶無損快速收放技術(shù)

總體方案西秦嶺隧道第二階段施工所需皮帶必須通過第一階段皮帶拆除后重復(fù)利用，提高連續(xù)皮帶收方效率是提高施工進(jìn)度的途徑，經(jīng)過設(shè)計(jì)由2部相同的皮帶收放機(jī)組成，每臺(tái)皮帶收放機(jī)都具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，代替以往傳統(tǒng)的機(jī)車拖動(dòng)支架收方皮帶。精選版課件ppt126連續(xù)皮帶無損快速收放技術(shù)精選版課件ppt127連續(xù)皮帶無損快速收放技術(shù)精選版課件ppt128連續(xù)皮帶無損快速收放技術(shù)精選版課件ppt129仰拱預(yù)制塊生產(chǎn)預(yù)埋道釘技術(shù)

工藝流程模具在設(shè)計(jì)制造時(shí)，取消承軌槽位置預(yù)留道釘孔用的立柱模型，在原設(shè)計(jì)位置設(shè)置螺旋道釘孔及用于螺旋道釘卡緊用橡膠墊圈的預(yù)留槽。施工時(shí)，在預(yù)留槽內(nèi)安入橡膠墊圈，將螺旋道釘螺絲端向下卡入橡膠墊圈中心孔內(nèi)，道釘預(yù)埋工作完成。待脫模翻轉(zhuǎn)后取下橡膠墊圈，以便重復(fù)使用。精選版課件ppt130仰拱預(yù)制塊生產(chǎn)預(yù)埋道釘技術(shù)①—模具預(yù)留及橡膠墊圈預(yù)埋槽；②—橡膠墊圈、成品道釘及橡膠墊圈安入預(yù)留槽的情景；③—道釘螺絲端向下卡入橡膠墊圈的情景；④—脫模后的情景；⑤—去掉橡膠墊圈后的情景；⑥—吊桿預(yù)埋脫模后的情景預(yù)埋道釘技術(shù)實(shí)施過程圖精選版課件ppt131仰拱預(yù)制塊空中翻轉(zhuǎn)技術(shù)

綜述

為解決長(zhǎng)久以來真空吸吊翻轉(zhuǎn)機(jī)不適用于仰拱預(yù)制塊脫模及翻轉(zhuǎn)、地面翻滾仰拱預(yù)制塊技術(shù)落后且弊端明顯等問題，適應(yīng)TBM快速高效的施工節(jié)奏，西秦嶺隧道首次引入仰拱預(yù)制塊液壓起吊翻轉(zhuǎn)機(jī)。仰拱塊翻轉(zhuǎn)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷輕便、造價(jià)低廉、輸送能力強(qiáng)、機(jī)械化程度高、操作簡(jiǎn)便，只需1人輔助天車司機(jī)作業(yè)便可實(shí)現(xiàn)預(yù)制塊脫模、翻轉(zhuǎn)同步完成，極大地減輕了人員勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)及對(duì)行吊的占用時(shí)間、真正實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)“零損傷”。精選版課件ppt132仰拱預(yù)制塊空中翻轉(zhuǎn)技術(shù)液壓起吊翻轉(zhuǎn)機(jī)在預(yù)制塊翻轉(zhuǎn)中的優(yōu)勢(shì)1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)捷輕便，造價(jià)低廉，輸送能力可達(dá)25t，有充足的安全富余量；

2）翻轉(zhuǎn)油缸伸縮一次可帶動(dòng)夾緊頭旋轉(zhuǎn)180°，脫模平移后即可進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，操作簡(jiǎn)便；

3）充分發(fā)揮仰拱預(yù)制塊結(jié)構(gòu)尺寸相一致、中心位置厚度較大的特點(diǎn)，在預(yù)制塊上前后兩側(cè)各預(yù)留兩個(gè)夾緊用翻轉(zhuǎn)孔來抵抗預(yù)制塊脫模、翻轉(zhuǎn)期間的剪力，有效防止預(yù)制塊松脫；

4）以仰拱預(yù)制塊1.8m長(zhǎng)度方向?yàn)橹行妮S進(jìn)行翻轉(zhuǎn)作業(yè)，作業(yè)空間小。精選版課件ppt133仰拱預(yù)制塊空中翻轉(zhuǎn)技術(shù)液壓吸吊翻轉(zhuǎn)機(jī)脫模、翻轉(zhuǎn)工藝精選版課件ppt134蒸汽養(yǎng)護(hù)數(shù)字傳感式溫度控制技術(shù)

采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的仰拱預(yù)制塊，如果混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)過程中升、降溫速度控制不嚴(yán)格，極易造成混凝土表面急驟過熱或降溫，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面或溝槽出現(xiàn)溫度裂縫。為更加準(zhǔn)確掌握混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度變化情況，我部仰拱預(yù)制塊生產(chǎn)溫度控制采用數(shù)字傳感式溫度計(jì)，混凝土澆筑完成靜養(yǎng)至注漿棒拔出后，將傳感探頭放入注漿孔內(nèi)、將傳感線接出至養(yǎng)生篷布外，通過手持式數(shù)字溫度計(jì)掌控蒸汽養(yǎng)護(hù)升降溫變化情況。該方法與傳統(tǒng)的煤油溫度計(jì)、指針溫度計(jì)、紅外溫度計(jì)測(cè)溫法相比，由于測(cè)點(diǎn)位于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確、更具施工指導(dǎo)意義，同時(shí)該方法減輕了試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了測(cè)量周期，便于溫控調(diào)節(jié)。精選版課件ppt135油水檢測(cè)技術(shù)

西秦嶺油水檢測(cè)室設(shè)備配置測(cè)溫槍溫度監(jiān)測(cè)便攜式振動(dòng)儀振動(dòng)監(jiān)測(cè)噪音計(jì)噪音監(jiān)測(cè)頻譜分析儀振動(dòng)頻譜監(jiān)測(cè)油液監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)記錄壓力、流量、電壓、電流等聽診器聽診精選版課件ppt136油水檢測(cè)技術(shù)

油水檢測(cè)室設(shè)備配置鐵譜顯微鏡鐵譜測(cè)量讀數(shù)器鐵譜分析儀精選版課件ppt137油水檢測(cè)技術(shù)油水檢測(cè)室設(shè)備配置污染度測(cè)試儀粘度測(cè)試儀精選版課件ppt138第六部分

TBM的選型及不同地質(zhì)的處理精選版課件ppt139一、西秦嶺項(xiàng)目掌子面坍塌段地質(zhì)情況本段圍巖為變砂巖，設(shè)計(jì)為三類圍巖，巖層夾雜較多石英巖脈，節(jié)理較發(fā)育。采集巖石樣本進(jìn)行抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)為110MPa。掘進(jìn)時(shí)掌子面坍塌嚴(yán)重，縱向坍塌最深達(dá)2米多，大石塊較多，掘進(jìn)效率偏低，平均掘進(jìn)速度為50cm/h，拉急停撿石塊占掘進(jìn)時(shí)間的70%左右。刀圈常常被大石塊砸斷或砸裂，擋渣塊也時(shí)常被大石塊砸掉甚至砸斷。大石塊對(duì)皮帶的損傷也非常嚴(yán)重，經(jīng)常劃破皮帶。精選版課件ppt140掌子面情況加焊擋碴板1加焊擋碴板2精選版課件ppt141經(jīng)過皮帶的石塊精選版課件ppt142對(duì)刀牙進(jìn)行改造

刀牙的改造計(jì)劃采用新制做的刀牙更換原有刀盤上部分刀牙，增加刀牙強(qiáng)度。新制做的采用和原刀牙一樣的16Mn材料，不同的是新做的刀牙將若干刀牙做為一整體，如下圖所示：精選版課件ppt143二、

某項(xiàng)目TBM脫困情況處理

TMB掘進(jìn)進(jìn)入F5斷層范圍，在斷層內(nèi)掘進(jìn)約20m后，圍巖在高應(yīng)力情況下發(fā)生收斂，將盾殼抱住，TBM被困。F5斷層情況：根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)設(shè)計(jì)圖紙描述，F(xiàn)5斷層長(zhǎng)度約300m，最大埋深694m，母巖為加里東期侵入的石英閃長(zhǎng)巖，受構(gòu)造影響石英閃長(zhǎng)巖總體較破碎，局部為碎裂巖并有輕微蝕變。局部有地下水發(fā)育。通過這幾次TBM脫困揭露的圍巖情況來看，基本與圖紙描述一致。TBM脫困情況介紹精選版課件ppt144第一次脫困施工經(jīng)歷時(shí)間：26天地質(zhì)情況：侵入石英閃長(zhǎng)巖，石英含量高，圍體完整性差，無水。被困原因：該段圍巖微節(jié)理裂隙發(fā)育，在高地應(yīng)情況下，盾體部位圍巖發(fā)生收斂，且收斂速度快，幅度大，收斂圍巖將整個(gè)盾殼抱死，掌子面及刀盤頂部圍巖發(fā)生坍塌，塌腔最高處達(dá)3m，以上兩方面因素導(dǎo)致TBM無法前進(jìn)，TBM被困。

脫困方案及過程：將盾殼大跨以上周邊巖體清除，并采用鋼筋網(wǎng)片＋木板＋方木＋工字鋼臨時(shí)支護(hù)形成一個(gè)高1.2米的空間，以釋放盾殼壓力，幫助TBM脫困。精選版課件ppt145圍巖發(fā)生收斂，緊貼盾殼

精選版課件ppt146人工風(fēng)鎬開挖，木板＋鋼筋網(wǎng)片＋方木臨時(shí)支護(hù)

精選版課件ppt147第二次脫困施工

經(jīng)歷時(shí)間：56天地質(zhì)情況：侵入石英閃長(zhǎng)巖，石英含量高，圍體完整性差，開始無水，處理過程拱部有淋雨?duì)畛鏊?。被困原因：TBM盾殼周邊收斂巖體清除后，TBM往前掘進(jìn)，掘進(jìn)時(shí)掌子面發(fā)生較大坍塌，刀盤及前盾被卡。掘進(jìn)時(shí)由于盾殼移動(dòng)，第一次脫困施作的臨時(shí)支護(hù)垮塌，盾殼處圍巖亦發(fā)生坍塌。精選版課件ppt148脫困方案及過程

通過約一周刀盤及伸縮盾開孔處往外掏碴，沒有收到成效；便從已安裝倒數(shù)第二環(huán)管片頂部開孔，進(jìn)入尾盾，從后向前采用人工風(fēng)鎬開挖＋鋼支撐超前小導(dǎo)管錨噴網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行開挖，開挖過程拱部出現(xiàn)淋雨?duì)畛鏊?，地下水將拱部塌體浸泡成泥質(zhì)流體，本段采用密插小導(dǎo)管通過。開挖支護(hù)至刀盤前1.1米（刀盤中心部位），將刀盤周邊巖體掏空，并便刀盤試轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)掌子面進(jìn)行刷坡，開挖支護(hù)施工完成后，進(jìn)行TBM掘進(jìn)。精選版課件ppt149TBM掘進(jìn)后，施作的臨時(shí)支撐已全部破壞，圍巖發(fā)生坍塌

精選版課件ppt150鋼支撐超前超前小導(dǎo)管錨噴網(wǎng)支護(hù)

精選版課件ppt151開挖過程中拱部出現(xiàn)了淋雨?duì)畛鏊?/p>

采用密插小導(dǎo)管渡過該段

精選版課件ppt152第三次脫困施工

經(jīng)歷時(shí)間：60天地質(zhì)情況：侵入石英閃長(zhǎng)巖，石英含量高，圍巖微解理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍塌，無水。被困原因：TBM脫困掘進(jìn)時(shí)，因圍巖破碎，穩(wěn)定性極性，在刀盤擾動(dòng)下，支護(hù)拱架直腳處圍巖失穩(wěn)坍塌，并從支護(hù)背后流出，導(dǎo)致刀盤前支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)坍塌，將刀盤卡住，TBM被卡。處理方案及過程：將未發(fā)生破壞的支護(hù)結(jié)構(gòu)加固；刀盤部及前方塌方段進(jìn)行全斷面開挖，開挖長(zhǎng)度為進(jìn)入未塌方部份3～5m，底部施作噴射砼仰拱，TBM步進(jìn)通過該段，開挖掌子面周邊打設(shè)5m超前管棚支護(hù)，以保障TBM重新進(jìn)洞時(shí)掌子面的穩(wěn)定。精選版課件ppt153塌方將原拱架結(jié)構(gòu)破壞精選版課件ppt154鋼支撐超前超前小導(dǎo)管錨噴網(wǎng)支護(hù)

精選版課件ppt155第四次脫困施工經(jīng)歷時(shí)間：60天地質(zhì)情況：侵入石英閃長(zhǎng)巖，石英含量高，圍巖微解理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，無水。被困原因：TBM第三次脫困后，在步進(jìn)進(jìn)程中，進(jìn)行往右下調(diào)向，并由于底部仰拱經(jīng)水浸泡后已喪失承載力及姿態(tài)發(fā)生偏差后PPS導(dǎo)向系統(tǒng)無法正常工作，TBM步進(jìn)及掘進(jìn)后，姿態(tài)發(fā)生嚴(yán)重失控，成洞軸線與設(shè)計(jì)軸線發(fā)生較大偏差導(dǎo)致管片無法安裝，TBM在停機(jī)時(shí)間過長(zhǎng)的情況下，因圍巖收斂，造成TBM被困。精選版課件ppt156處理方案及過程：采用人工風(fēng)鎬開挖＋鋼支撐超前小導(dǎo)管錨噴網(wǎng)支護(hù)進(jìn)行開挖，幫助TBM脫困，開挖掌子面超前刀盤面約2.5m，TBM脫困后在掌子面施作砼反力墻，采用方木加工反力架，TBM在雙護(hù)盾模式下實(shí)現(xiàn)整體后退約9m，后退后在刀盤與掌子面之前施作砼鋼軌導(dǎo)向臺(tái)，以進(jìn)行TBM調(diào)向。掌子面施作砼封閉環(huán)，以保障TBM始發(fā)掘進(jìn)時(shí)掌子面圍巖的穩(wěn)定。精選版課件ppt157噴射砼封閉環(huán)

精選版課件ppt158第五次脫困施工時(shí)間：30天地質(zhì)情況：侵入石英閃長(zhǎng)巖，石英含量高，圍巖微解理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍塌，暫時(shí)無水。被困原因：TBM調(diào)向掘進(jìn)后，姿態(tài)處于可控狀態(tài)，但由于地質(zhì)破碎，拱頂發(fā)生較大規(guī)模坍塌（塌腔最高處約10m），周邊圍巖收斂變形，將盾殼抱死，TBM被困。處理方案及過程：從倒數(shù)第五環(huán)管片C片鋼管片開口進(jìn)入盾殼處，并從后向前自大跨下50cm以上部份開挖收斂圍巖及塌體，并進(jìn)行鋼支撐超前小導(dǎo)管錨噴網(wǎng)支護(hù)，如塌體過高，用從塌體上方通過的方式。計(jì)劃開挖至掌子面前1.5m，將掌子面加固后進(jìn)行TBM掘進(jìn)。本次脫困施期間，塌腔仍不時(shí)有掉塊，塌腔有繼續(xù)擴(kuò)大的可能。精選版課件ppt159掌子面圍巖及刀盤處塌腔

精選版課件ppt160伸縮盾部位塌腔

精選版課件ppt161尾盾處塌腔

精選版課件ppt162尾盾支護(hù)施工且塌腔在進(jìn)一步擴(kuò)大

精選版課件ppt163三、某項(xiàng)目TBM的脫困處理某項(xiàng)目自發(fā)生大卡機(jī)以來，共歷時(shí)551個(gè)日歷天，施工進(jìn)度完成1456.6m，平均日進(jìn)度2.6m。施工過程中遇到的主要問題是地質(zhì)問題，因地質(zhì)原因?qū)е耇BM頻繁卡機(jī)，影響工程推進(jìn)。TBM掘進(jìn)以來各年度完成情況如下表所示精選版課件ppt164年度年度掘進(jìn)（m）年度平均月進(jìn)度（m）開累完成（m）開累平均月進(jìn)度（m)備注928.5309.5928.5309.5其中含步進(jìn)466.5m3062.72553991.2266444.4374435.6163.581.1274516.9150.5精選版課件ppt1652．卡機(jī)情況

（1）卡機(jī)現(xiàn)象TBM在施工過程中，發(fā)生的卡機(jī)現(xiàn)象主要有以下幾種情況：①卡刀盤掌子面圍巖破碎不能自穩(wěn)引起坍塌，大量破碎的石塊、石碴夾泥水涌入刀盤，皮帶機(jī)出碴量劇增，刀盤扭矩和電機(jī)電流急劇上升，最終導(dǎo)致刀盤無法轉(zhuǎn)動(dòng)及皮帶機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)入2011年后，圍巖變化的范圍更短、更頻繁，有時(shí)掘進(jìn)2m圍巖即發(fā)生變化，因掌子面坍塌發(fā)生TBM刀盤被卡的情況最多，如下圖所示。②卡前盾由于圍巖大變形，圍巖破碎應(yīng)力作用在盾殼上產(chǎn)生的

精選版課件ppt166卡機(jī)情況刀盤被破碎圍巖卡死刀盤內(nèi)涌入大量石渣精選版課件ppt167摩擦力大于主推進(jìn)油缸的最大推力（系統(tǒng)壓力上升至最大推進(jìn)壓力345bar），掘進(jìn)機(jī)無法前進(jìn)，前盾被卡，最嚴(yán)重時(shí)將前盾與外伸縮盾的連接螺栓拉斷一次，如下圖所示。

前盾被破碎圍巖卡死（下圖前盾被圍巖抱死（上圖）精選版課件ppt168③卡支撐盾

圍巖變形量大，擠壓支撐盾，掘進(jìn)機(jī)換步時(shí)輔推油缸壓力持續(xù)增大，達(dá)到最大極限值700bar時(shí)仍不能克服圍巖作用在支撐盾上的壓力，支撐盾不能前移、無法實(shí)現(xiàn)換步。具體如下圖所示。

支撐盾被破碎圍巖壓死支撐盾被圍巖抱死精選版課件ppt169④卡尾盾圍巖在地應(yīng)力作用下持續(xù)收斂變形，擠壓尾盾向內(nèi)收縮，尾盾與管片之間沒有間隙，甚至管片楔形塊都不能安裝到位。在圍巖收斂速度比較快時(shí)，圍巖和管片的共同擠壓作用將尾盾死死地夾住，造成支撐盾換步時(shí)輔推油缸壓力達(dá)到極限仍無法前移，嚴(yán)重時(shí)將尾盾與支撐盾的連接螺栓拉斷，尾盾與支撐盾脫開。圍巖的擠壓也導(dǎo)致尾盾變形，侵占管片安裝凈空，導(dǎo)致管片安裝成型質(zhì)量極差，局部地段被迫采取型鋼支護(hù)后再澆混凝土襯砌的方式進(jìn)行施工支護(hù)，勉強(qiáng)確保TBM后配套順利通過。（2）卡機(jī)統(tǒng)計(jì)

TBM掘進(jìn)以來，共發(fā)生大小卡機(jī)22次，TBM一直處于卡機(jī)→脫困→緩慢掘進(jìn)幾環(huán)→再卡機(jī)→脫困施工之中。全年卡機(jī)時(shí)間299天，占全年施工時(shí)間的82%。TBM掘進(jìn)以來發(fā)生的卡機(jī)情況如下表所示。

精選版課件ppt170卡機(jī)原因卡機(jī)次數(shù)累計(jì)影響時(shí)間（d）備注卡刀盤689前盾壓死8165支撐盾壓死13116支撐盾尾盾同時(shí)壓死尾盾壓死13116支撐盾尾盾同時(shí)壓死前盾抱死465支撐盾抱死598支撐盾尾盾同時(shí)抱死尾盾抱死598支撐盾尾盾同時(shí)抱死精選版課件ppt171

（3）卡機(jī)原因①卡刀盤

由于本工程洞線穿越地層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，硬質(zhì)巖中夾軟質(zhì)巖，巖性變化頻率非常快，TBM進(jìn)入斷裂破碎及影響帶，其巖體被多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)切割揉皺后極為破碎，也是基巖裂隙水的賦存區(qū)。掘進(jìn)開挖后，圍巖初始應(yīng)力場(chǎng)在開挖界面失去平衡，應(yīng)力重分布后，破碎的巖體強(qiáng)度和變形能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)，在開挖后很短時(shí)間內(nèi)隧洞掌子面喪失穩(wěn)定，出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，加之?dāng)嗔褞жS富的地下水起“催化劑”作用，坍腔發(fā)展越來越大、坍塌碴體在刀盤上方越積越多，最后導(dǎo)致出碴不及，刀盤無法有效轉(zhuǎn)動(dòng)。②卡前盾

本工程區(qū)域經(jīng)多次的地質(zhì)構(gòu)造影響，構(gòu)造應(yīng)力大，且最大主應(yīng)力方向與隧洞走向幾近垂直。隧洞開挖應(yīng)力重分布后，其二次位移量大于隧洞開挖輪廓與盾殼的間隙，盾

精選版課件ppt172殼相當(dāng)于一個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)約束了這種變形。圍巖二次應(yīng)力分布的殘余應(yīng)力作用在盾殼上，增加了掘進(jìn)阻力。殘余應(yīng)力小，TBM主推力可以克服時(shí)，掘進(jìn)時(shí)表現(xiàn)為推進(jìn)力大，但尚可緩慢掘進(jìn)；殘余應(yīng)力大至主推進(jìn)力無法有效克服時(shí)，則表現(xiàn)為卡機(jī)。③卡支撐盾圍巖的變形隨時(shí)間增長(zhǎng)，通常情況下，在開挖后三天內(nèi)這種增長(zhǎng)近似于線性關(guān)系。支撐盾距刀盤約6m（支撐盾長(zhǎng)3.5m，支撐盾尾距刀盤9.5m），在不良地質(zhì)段，受坍塌清碴影響，進(jìn)度緩慢。支撐盾處的圍巖開挖后在無支護(hù)狀態(tài)下暴露了較長(zhǎng)時(shí)間，支撐盾已作為一種支護(hù)，約束了圍巖變形，與圍巖形成了一個(gè)共同受力的結(jié)構(gòu)體系，此時(shí)已是一種平衡的三次應(yīng)力狀態(tài)。此時(shí)，若巖體分配在盾殼上的力較小，TBM在換步時(shí)加大推力則可實(shí)現(xiàn)支撐盾向前滑動(dòng)；若巖體分配在盾殼上的力大，輔助推力達(dá)到設(shè)備

精選版課件ppt173限值亦無法換步時(shí)，則需要在支撐盾外沿稍加擴(kuò)挖后換步或是停機(jī)全面擴(kuò)挖脫困處理。④卡尾盾尾盾是距離刀盤最遠(yuǎn)的部分（尾部距刀盤13m，尾盾全長(zhǎng)3.45m），與其對(duì)應(yīng)的圍巖開挖后暴露的時(shí)間更長(zhǎng)，圍巖對(duì)尾盾的作用機(jī)理跟支撐盾一樣，其分配給尾盾的力較支撐盾處更大；另一方面，本臺(tái)TBM所設(shè)計(jì)的理論盾尾間隙為6mm，在不良地質(zhì)段，由于圍巖對(duì)尾盾的作用導(dǎo)致尾盾產(chǎn)生變形，還未脫離尾盾的管片則作為約束阻止這種變形，相當(dāng)于又施加到尾盾上一個(gè)反力。這種里外擠壓，導(dǎo)致TBM換步時(shí)尾盾難以抽出，被卡后被迫采取措施脫困。

精選版課件ppt1743.采取的施工措施

（1）超高壓換步

TBM配備了一套高達(dá)700bar的超高壓泵站，增加輔推油缸壓力，以克服盾殼壓力，順利換步防止受困。（2）超前化學(xué)灌漿加固在圍巖破碎、自穩(wěn)能力差的洞段采用超前灌漿提前加固改良地層。主要做法是利用改裝后的YT28風(fēng)鉆，在刀盤內(nèi)通過刮板孔、刀孔、人孔鉆孔注漿，鉆孔采取自進(jìn)式玻璃鋼鉆桿、自進(jìn)式錨桿、六方鉆孔套鉆（1.5m、2.5m、3.5m、4m、4.5m、5m）成孔，鉆孔角度受刀盤空間影響，仰角及外插角在45°～60°之間，一次加固時(shí)在刀盤周邊及掌子面前方共計(jì)鉆孔10～12個(gè)注漿加固。注漿材料選用方面，項(xiàng)目部曾對(duì)CS雙液漿、精選版課件ppt175瑞夫斯固化劑、化學(xué)漿液三種灌漿材料的應(yīng)用效果進(jìn)行驗(yàn)證，最終選定化學(xué)漿液。CS雙液漿及固化劑在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中主要問題在于漏漿，由于暢通的圍巖裂隙的存在，加之水泥基材料漿液的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間受地下水影響非常大，在地下水作用下，漿液隨裂隙回流，灌漿效果難以保證。具體試驗(yàn)情況如下圖所示：

刀盤內(nèi)鉆孔刀盤固化劑漏漿精選版課件ppt176

選用的化學(xué)漿液主要為馬麗散系列材料及瑞米加固堵水1號(hào)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用效果來看，主要有粘度低可灌性好、凝結(jié)時(shí)間可控、膨脹倍數(shù)可調(diào)節(jié)、固定進(jìn)料配比操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，化學(xué)漿液在巖石單體強(qiáng)度較高、圍巖節(jié)理裂隙間刀盤固化劑漏漿無夾泥現(xiàn)象、地下水較豐富情況下灌漿效果較好，灌漿施工時(shí)擴(kuò)散半徑約1.0～1.5m，平均延米灌漿量約0.2～0.5t；若裂隙間夾泥現(xiàn)象突出、炭質(zhì)片巖條件及圍巖遇水泥化情況下灌漿效果差，可灌性略差，其擴(kuò)散半徑約為0.2～0.6m，平均延米灌漿量在0.02～0.1t。具體情況如下圖所示：

化學(xué)灌漿強(qiáng)度試驗(yàn)掌子面化學(xué)灌漿固結(jié)效果精選版課件ppt177

（3）人工擴(kuò)挖以伸縮盾3個(gè)觀察窗和尾盾頂部臨時(shí)割開的方孔為通道，采用風(fēng)鎬和撬棍向支撐盾、前盾和尾盾方向?qū)鷰r擠壓的區(qū)域人工擴(kuò)挖，用方木、木板和扒釘搭建臨時(shí)支撐，擴(kuò)挖尺寸60～80cm，將盾殼半圓以上部位全部掏空，如圖所示。盾殼擴(kuò)挖后支撐情況（上圖）人工擴(kuò)挖施工（下圖）精選版課件ppt178

（4）邊刀外墊，增大開挖直徑將刀盤的21－25號(hào)刀具依次用墊塊墊高5mm、10mm、15mm、20mm、25mm，使25號(hào)邊刀外伸25mm，刀盤開挖直徑加大50mm。