TBM設(shè)備技術(shù)與施工方案

TBM設(shè)備技術(shù)與施工方案

1TBM施工組織安排

本標(biāo)段TBM施工區(qū)間分四個(gè)區(qū)段，左右線(xiàn)隧洞全長(zhǎng)23911.4

米，其中1區(qū)段為團(tuán)島TBM始發(fā)井?XX路站?西鎮(zhèn)站?XX

站軌排井區(qū)間，TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)4536米，采用1臺(tái)TBM施工，

3號(hào)TBM自海底隧道團(tuán)島端3號(hào)風(fēng)井始發(fā)，依次通過(guò)XX路站、

西鎮(zhèn)站，至西青區(qū)間軌排井處吊出，然后返場(chǎng)至海底隧道團(tuán)

島端3號(hào)風(fēng)井二次始發(fā)，完成區(qū)間施工后，最終于西青區(qū)間

軌排井吊出。

2區(qū)段為XX站?中山路站?XX路站?XX路站?臺(tái)東站?XX

橋站區(qū)間，區(qū)段TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)9934米，采用2臺(tái)TBM施工；

4號(hào)、5號(hào)TBM先后從XX橋站始發(fā)，依次通過(guò)臺(tái)東站、XX路

站、XX路站、中山路站，過(guò)XX路后將施工場(chǎng)地轉(zhuǎn)至XX路站，

完成雙線(xiàn)區(qū)間掘進(jìn)后于XX站站后暗挖碉室內(nèi)拆解，拖回至

XX路站吊出。

3區(qū)段為XX橋站?小村莊站?北嶺站?水清溝站區(qū)間，區(qū)段

TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)6009米，采用2臺(tái)TBM施工；6號(hào)、7號(hào)TBM

先后從XX橋站始發(fā)，依次通過(guò)XX橋站、小村莊站、北嶺站，

完成雙線(xiàn)區(qū)間掘進(jìn)后于水清溝站內(nèi)拆解，拖回XX橋站吊出。

4區(qū)段為安青區(qū)間TBM始發(fā)井?安順路站?勝利橋站區(qū)間，

區(qū)段TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)3430米，采用1臺(tái)TBM施工。8號(hào)TBM自

安青區(qū)間始發(fā)井始發(fā)，空推通過(guò)安順路站，從勝利橋站大里

程端吊出，返場(chǎng)至安青區(qū)間始發(fā)井二次始發(fā)，最終完成雙線(xiàn)

施工于勝利橋站拆解并吊出。TBM施工區(qū)間區(qū)段劃分參見(jiàn)表

5.l-lo

表5.1-1TBM施工區(qū)間區(qū)段劃分

施工長(zhǎng)度

區(qū)段施工區(qū)間TBM數(shù)量備注

（米）

團(tuán)島TBM始發(fā)井?XX路

TBM由團(tuán)島始發(fā)后掘進(jìn)至軌排井

1區(qū)段站~西鎮(zhèn)站~xx站軌排45361臺(tái)

吊出，運(yùn)輸至團(tuán)島進(jìn)行二次始發(fā)

井

XX站?中山路站?XX路

2臺(tái)TBM均自XX橋始發(fā)至拆卸洞

2區(qū)段站?XX路站?臺(tái)東站?99342臺(tái)

拆解

XX橋站

2臺(tái)TBM均自XX橋始發(fā)至水清溝

XX橋站?小村莊站~北

3區(qū)段60092臺(tái)站后洞內(nèi)拆解，運(yùn)回XX橋站拆

嶺站?水清溝站

解吊出

勝利橋站?安順路站?TBM由始發(fā)井掘進(jìn)至勝利橋站后

4區(qū)段34301臺(tái)

TBM始發(fā)井吊出運(yùn)輸至始發(fā)井二次始發(fā)

2機(jī)械配置、設(shè)備選型

2.1設(shè)備選型

2.1.1工程地質(zhì)條件概述

TBM施工區(qū)間主要位于中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖，部分地段處

于強(qiáng)風(fēng)化巖層內(nèi)，局部發(fā)育有塊狀結(jié)構(gòu)碎裂帶及節(jié)理密集

帶，隧道圍巖大多為n?IV2級(jí)圍巖，局部為V級(jí)圍巖。

本區(qū)間隧道途徑市南區(qū)、市北區(qū)、李滄區(qū)，地表房屋密集、

建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，區(qū)間隧道下穿德國(guó)警察署舊址、劈柴院風(fēng)貌

建筑保護(hù)區(qū)等歷史建筑，并先后下穿XX站過(guò)街通道、XX河、

人防工程及膠濟(jì)鐵路等重要建筑，部分區(qū)間需下穿軍事區(qū)。

2.1.2本工程對(duì)TBM型式的重點(diǎn)要求

本工程TBM施工段根據(jù)限界、土建施工結(jié)構(gòu)變形、施工誤差、

測(cè)量誤差、沉降控制以及圓形預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌的要

求，最終確定TBM的直徑為6280毫米，即隧洞開(kāi)挖洞徑在

TBM刀具磨損極限時(shí)不小于6280毫米，因此所選擇的掘進(jìn)機(jī)

的刀盤(pán)（安裝新刀具）開(kāi)挖直徑要略大于6280毫米。一方

面不影響隧洞的限界、土建施工結(jié)構(gòu)變形、施工誤差、測(cè)量

誤差、沉降控制以及圓形管片襯砌的要求，同時(shí)減少管片背

后回填和回填灌漿的數(shù)量。從而更好的保證隧洞的成洞質(zhì)

量。

本工程采用TBM施工的區(qū)間隧道，采用預(yù)制管片襯砌（貴西

區(qū)間有331米雙停車(chē)線(xiàn)，采用TBM掘進(jìn)、礦山法擴(kuò)挖的方式,

根據(jù)招標(biāo)圖紙顯示，圍巖穩(wěn)定，無(wú)需系統(tǒng)支護(hù)，僅在需要時(shí)

人工隨機(jī)支護(hù)，如掘進(jìn)揭露圍巖與設(shè)計(jì)變化較大，需要系統(tǒng)

支護(hù)，則安裝管片），預(yù)制管片結(jié)構(gòu)為控制TBM開(kāi)挖直徑的

結(jié)構(gòu)形式，該種結(jié)構(gòu)形式其內(nèi)直徑5.4米、外直徑0米，線(xiàn)

路最小曲線(xiàn)半徑350米，線(xiàn)路最小豎曲線(xiàn)半徑3000米，最

大縱坡27%。。TBM應(yīng)能滿(mǎn)足該種斷面及線(xiàn)型設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)本工程的地質(zhì)條件，TBM掘進(jìn)地段大部分為微風(fēng)化地層,

局部為中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化地層，局部微風(fēng)化巖層最大單軸抗壓

強(qiáng)度極高。要求選用的TBM應(yīng)對(duì)此地層有足夠的適應(yīng)性（如

刀盤(pán)及刀具配置、動(dòng)力配置、機(jī)械配置、掘進(jìn)參數(shù)選擇等）。

針對(duì)設(shè)計(jì)文件相關(guān)要求，TBM應(yīng)具有對(duì)地層進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)

報(bào)（超前鉆探等）及超前預(yù)支護(hù)（超前注漿加固地層及止水

等）能力；應(yīng)具備在掘進(jìn)過(guò)程中同步安裝管片的能力。

要求選擇的TBM應(yīng)能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)文件中提供的土建預(yù)留條件、

施工場(chǎng)地條件、工程籌劃條件等，并能滿(mǎn)足建設(shè)單位的安全、

投資、工期控制等其他要求。

2.1.3選型的原則與依據(jù)

TBM的性能及其對(duì)地質(zhì)條件和工程施工特點(diǎn)的適應(yīng)性是隧洞

施工成敗的關(guān)鍵。本工程的TBM選型按照性能可靠、技術(shù)先

進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用相統(tǒng)一的原則，依據(jù)招標(biāo)文件、招標(biāo)文件提供

的地質(zhì)資料，并參考國(guó)內(nèi)外已有TBM工程實(shí)例及相關(guān)的技術(shù)

規(guī)范，結(jié)合在XX2號(hào)線(xiàn)TBM施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理選型。

2.1.4TBM選型的確定

根據(jù)XX地鐵2號(hào)線(xiàn)一期工程TBM的前期專(zhuān)題研究報(bào)告、全

線(xiàn)初步設(shè)計(jì)及專(zhuān)家審查意見(jiàn)，本工程TBM施工地段采用能適

應(yīng)軟硬巖地層掘進(jìn)的雙護(hù)盾TBM進(jìn)行施工。TBM主機(jī)部分如

圖5.2-1所示

圖5.2-1雙護(hù)盾TBM主機(jī)圖

2.1.5擬選用的TBM對(duì)本工程的適應(yīng)性

2.1.5.1刀盤(pán)及刀具配置的適應(yīng)性

本工程TBM掘進(jìn)區(qū)間圍巖強(qiáng)度變化大，要求TBM刀盤(pán)設(shè)計(jì)和

刀具配置既能適應(yīng)微風(fēng)化花崗巖及變質(zhì)巖等飽和單軸抗壓

強(qiáng)度極大的硬巖掘進(jìn)，又能適應(yīng)強(qiáng)風(fēng)化區(qū)段及破碎帶飽和單

軸抗壓強(qiáng)度偏小的軟巖掘進(jìn)要求。擬選的TBM在刀盤(pán)設(shè)計(jì)和

刀具配置時(shí)有很強(qiáng)的針對(duì)性，主要表現(xiàn)在：

采用19英寸背裝式滾刀以及合理的刀間距布置，使TBM在

硬巖條件下破巖效率更高，換刀頻次大為減少；

鏟斗斗齒采用采用大塊合金設(shè)計(jì)，大大提高了斗齒的耐磨性

能以及耐沖擊性，并使其在軟巖中作業(yè)中也具有高效性和較

低的磨損率。如圖5.2-2所示。

大容量的鏟斗設(shè)計(jì)能處理高速掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的大量巖渣

刀盤(pán)面板和外周加焊耐磨鋼板，其余易磨損部位有耐磨堆焊

層保護(hù)；

通過(guò)添加墊塊，可以利用邊刀增大開(kāi)挖直徑，以利于在圍巖

收斂較大的地段防止卡盾。

刀盤(pán)面板上設(shè)置液壓磨損檢測(cè)裝置，能自動(dòng)監(jiān)控重要區(qū)域的

刀具磨損程度。

2.1.5.2驅(qū)動(dòng)功率配置的適應(yīng)性

7臺(tái)防護(hù)等級(jí)為IP67的315千瓦驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)，動(dòng)力強(qiáng)勁，

滿(mǎn)足本工程硬巖掘進(jìn)的需要；

2.1.5.3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及超前注漿的適應(yīng)性

支撐護(hù)盾周邊布置DN100導(dǎo)向套管，方便鉆機(jī)打超前孔、排

水孔、注漿止水和加固圍巖，如圖5.2-3所示。

前盾和刀盤(pán)設(shè)置預(yù)留孔，液壓鉆機(jī)可以通過(guò)預(yù)留孔在掌子面

鉆孔勘探地質(zhì)或進(jìn)行注漿加固地層，如圖5.2-4所示。

2.1.5.4管片襯砌的適應(yīng)性

圖5.2-3導(dǎo)向套管示意圖

圖5.2-4預(yù)留孔示意圖

在管片襯砌區(qū)間以典型雙護(hù)盾TBM的理念來(lái)掘進(jìn)，配置了管

片拼裝機(jī)和兩套推進(jìn)系統(tǒng)，使掘進(jìn)和管片拼裝工序能同時(shí)進(jìn)

行，提高了掘進(jìn)效率，保障了管片拼裝質(zhì)量。如圖5.2-5所

不O

圖5.2-5管片拼裝示意圖

2.1.5.5在操作性方面的適應(yīng)性

TBM的操作充分考慮人性化和自動(dòng)化設(shè)計(jì)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，

提

高勞動(dòng)效率，降低了人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)。

在不同地質(zhì)條件下，TBM的推力、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和刀盤(pán)扭矩等掘

進(jìn)參數(shù)是不同的，根據(jù)不同的地質(zhì)條件可以及時(shí)地調(diào)整TBM

的掘進(jìn)參數(shù)，以使TBM安全、高效地通過(guò)本標(biāo)段不同的地質(zhì)

地段。

TBM在掘進(jìn)過(guò)程中，掘進(jìn)主參數(shù)（推進(jìn)速度、推力、扭矩、

刀盤(pán)轉(zhuǎn)速和撐靴支撐力）會(huì)隨圍巖變化而產(chǎn)生波動(dòng)，皮帶輸

送機(jī)的渣量、渣粒也會(huì)隨圍巖變化而出現(xiàn)明顯的變化。據(jù)此

變化可大致判斷TBM刀盤(pán)工作面的圍巖狀況并采用人工手動(dòng)

調(diào)節(jié)操作模式，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，或及時(shí)采取針對(duì)性的應(yīng)

對(duì)措施。

2.1.5.6出渣方面的適應(yīng)性

綜合考慮工期、投資額、環(huán)境控制、施工安全、施工效率和

成本控制等方面的因素，在TBM出渣方面選用通用的洞內(nèi)有

軌運(yùn)輸與洞外龍門(mén)吊垂直運(yùn)輸相結(jié)合的出渣方式。

2.2TBM機(jī)械配置

2.2.1擬選TBM主要部件功能描述

2.2.1.1TBM主機(jī)

TBM采用最新、最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)。TBM主機(jī)主要由刀盤(pán)、

主軸承及驅(qū)動(dòng)組件、前盾、伸縮盾、支撐盾、盾尾及其輔助

設(shè)備組成。主機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.2-6所示。

2.2.1.1.1刀盤(pán)

刀盤(pán)為封閉面板式箱型結(jié)構(gòu)，刀盤(pán)開(kāi)挖直徑為6280?6310

毫米，采用背裝式19英寸滾刀，刀盤(pán)上安裝中心刀、正滾

刀、邊滾刀等各類(lèi)型刀具，刀具根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行了合理的

選型和配置。盤(pán)型滾刀刀具更換在刀盤(pán)里進(jìn)行，保證了換刀

人員的安全。刀盤(pán)表面焊接了具有優(yōu)良耐磨性能的Hardox

鋼板，保證刀盤(pán)在硬巖掘進(jìn)時(shí)抗耐磨方面的可靠性。

前盾.穩(wěn)定器.驅(qū)動(dòng)電機(jī)主推進(jìn)油輔助推進(jìn)油

多功能鉆，

支撐盾1

盾尾、管片安裝梁

住機(jī)皮帶［伸縮護(hù)盾

圖5.2-6TBM主機(jī)機(jī)構(gòu)圖

刀盤(pán)上設(shè)計(jì)有用于噴水降塵的噴嘴，高壓水噴出形成水霧對(duì)

刀具降溫和降塵。

刀盤(pán)設(shè)有人孔，人員可以通過(guò)人孔進(jìn)入掌子面，排除障礙物。

刀盤(pán)偏心15毫米布置，增大了隧洞拱頂?shù)拈_(kāi)挖直徑和上部

開(kāi)挖尺寸，為T(mén)BM快速通過(guò)圍巖變形區(qū)預(yù)留了變形量。

刀盤(pán)設(shè)計(jì)液壓式刀具磨損自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，使刀具磨損量能被

監(jiān)控，以保證刀盤(pán)不因刀具超量磨損、損壞而遭到嚴(yán)重磨損

或損壞。

刀盤(pán)上的溜渣槽采用耐磨設(shè)計(jì)，將渣料導(dǎo)流到主機(jī)皮帶機(jī)

上，在刀盤(pán)肋板及出溜渣槽上，留有用于漏水的孔使渣水分

離，利于皮帶機(jī)運(yùn)輸。刀盤(pán)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.2-7所示。

圖5.2-7刀盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.1.1.2刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)方式為變頻驅(qū)動(dòng)，共配置7臺(tái)315千瓦的變頻電機(jī),

最大轉(zhuǎn)速為9轉(zhuǎn)/分鐘，最高轉(zhuǎn)速扭矩為2220千牛米（9轉(zhuǎn)/

分鐘），脫困扭矩為5700千牛米。刀盤(pán)可以雙向旋轉(zhuǎn)，順時(shí)

針旋轉(zhuǎn)為掘進(jìn)出渣方向，在換刀和脫困時(shí)反向旋轉(zhuǎn)。刀盤(pán)轉(zhuǎn)

速可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和掘進(jìn)狀態(tài)而相應(yīng)改變。

在檢查刀盤(pán)或更換刀具的時(shí)候，刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)的操作模式需轉(zhuǎn)換

為由刀盤(pán)后的控_攀、制板手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)操作，

此時(shí)TBM主機(jī)的其"NI：'個(gè)他任何操作都會(huì)被

禁止。&您i?遹

每個(gè)主電機(jī)都安遏煙胭囤藪廚回哥裝扭矩限制器，保證

了設(shè)備及零部件工作在安全區(qū)域內(nèi)；

2.2.L1.3主軸承喝曾/

主軸承采用大直徑、高承載力、長(zhǎng)壽

命的三軸式設(shè)計(jì)。雙軸承支座驅(qū)動(dòng)小齒輪與齒圈嚙合，支承

穩(wěn)固的驅(qū)動(dòng)齒輪可最大限度地減小齒輪的磨損，主軸承與大

齒圈設(shè)計(jì)壽命均超過(guò)15000小時(shí)。驅(qū)動(dòng)小齒輪和減速器、變

頻電機(jī)連于一體，結(jié)構(gòu)緊湊。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.2-8所示。

圖5.2-8驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

主軸承密封包括外密封和內(nèi)密封兩套密封系統(tǒng)。內(nèi)外密封系

統(tǒng)均由帶有迷宮環(huán)的三道唇形密封組成，前兩道密封防止雜

物進(jìn)入主軸承和齒輪腔內(nèi)（第一道密封為油脂潤(rùn)滑密封，第

二道密封用來(lái)控制泄漏），第三道唇形密封可以防止主軸承

潤(rùn)滑油的流失。這種高可靠度主驅(qū)動(dòng)唇形密封設(shè)計(jì)，以及可

移動(dòng)的密封耐磨環(huán)，確保了主軸承齒輪油潤(rùn)滑系統(tǒng)的正常工

作，主軸承外密封詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5.2-9。

圖5.2-9主軸承外密封示意圖

主軸承和驅(qū)動(dòng)裝置采用強(qiáng)制式循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑系統(tǒng)

與主驅(qū)動(dòng)連鎖，并先于主驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障不

能啟動(dòng)或停止運(yùn)行時(shí)，刀盤(pán)將無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸承潤(rùn)滑油與齒

輪箱潤(rùn)滑油的循環(huán)管路相互隔離，以防止齒輪磨損的顆粒進(jìn)

入主軸承。所有潤(rùn)滑油液均流入驅(qū)動(dòng)部件的油槽底部，過(guò)濾

后回到循環(huán)系統(tǒng)中。循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置有傳感器以監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑油

的壓力、流量和溫度。

2.2.1.1.4前盾

前盾支撐刀盤(pán)和刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)主推進(jìn)油缸與支撐盾相

連，主要部件有：用于安裝主驅(qū)動(dòng)的法蘭盤(pán)、出渣區(qū)域的防

塵裝置及鏈條、穩(wěn)定器支撐裝置、推進(jìn)油缸接頭、除塵風(fēng)管

的接頭裝置等。

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)換步時(shí)提供拖拉所需的撐緊力。前盾底部120度范圍

內(nèi)長(zhǎng)距離掘進(jìn)所需的耐磨設(shè)計(jì)。

前盾結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)5.2-10o

2.2.LL5伸縮護(hù)盾

伸縮護(hù)盾連接前盾和支撐盾，外伸縮盾與前盾相連接，內(nèi)伸

縮盾與支撐盾相連接。伸縮內(nèi)盾與伸縮外盾之間留的間隙方

便它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其功能是使TBM的掘進(jìn)與管片的安裝能

同時(shí)進(jìn)行。

伸縮護(hù)盾區(qū)域布置兩個(gè)反扭矩油缸，將掘進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩從

前盾傳遞給支撐盾，同時(shí)當(dāng)前盾與支撐盾之間發(fā)生滾動(dòng)時(shí)，

反扭矩油缸可以給予調(diào)整。

圖5.2-10前盾結(jié)構(gòu)示意圖

伸縮區(qū)域內(nèi)、外盾之間的間隙可以檢查和清潔，TBM設(shè)計(jì)時(shí),

為檢查圍巖狀況和清潔提供了4個(gè)開(kāi)口。

2.2.1.L6支撐盾

支撐盾內(nèi)設(shè)有輔助推進(jìn)油缸和TBM支撐裝置。撐靴布置的形

狀使得支撐力作用到兩側(cè)圍巖上，提供掘進(jìn)反推力，在換刀

時(shí)也可將前盾向后收回。撐靴面積大，對(duì)圍巖的接地比壓只

有3baro

沿支撐盾圓周布置了貫穿盾殼的DN100圓孔，使TBM能實(shí)現(xiàn)

360度的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和地層加固等地層處理工作。

支撐盾底部設(shè)有耐磨柵條，滿(mǎn)足耐磨要求。

2.2.1.1.7主推進(jìn)系統(tǒng)

主推進(jìn)油缸連接前盾和支撐盾，采用較接式，既傳遞推力又

傳遞拉力。油缸分成上下左右四組，通過(guò)有選擇地對(duì)各組油

缸進(jìn)行加壓來(lái)使TBM實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。每組作用油缸的行程及壓力

能同步在TBM主控室的顯示器上顯示。主推進(jìn)系統(tǒng)共配置10

根推進(jìn)油缸，最大總推力為33965千牛，能保證TBM在雙護(hù)

盾模式掘進(jìn)時(shí)給刀盤(pán)提供足夠的推力。

2.2.1.L8輔助推進(jìn)系統(tǒng)

輔助推進(jìn)油缸分成上下左右四組作用在四個(gè)壓力區(qū)，以利于

TBM在軟弱圍巖中掘進(jìn)不能用支撐時(shí)TBM進(jìn)行轉(zhuǎn)向。輔助推

進(jìn)油缸共用的一套液壓動(dòng)力裝置，每一組液壓缸均能由TBM

主司機(jī)獨(dú)立操作，在采用雙護(hù)盾模式掘進(jìn)時(shí)，四組推進(jìn)油缸

可以同步操作。每一組油缸裝有行程傳感器，使TBM主司機(jī)

能監(jiān)控其行程。輔助推進(jìn)系統(tǒng)共配置12根推進(jìn)油缸，最大

總推力為32813千牛，能克服全部護(hù)盾的摩擦阻力，保證TBM

在單護(hù)盾模式掘進(jìn)時(shí)給刀盤(pán)提供足夠的掘進(jìn)推力。

2.2.1.L9盾尾

盾尾與支撐盾剛性相連，全圓桶形設(shè)計(jì)。

雙護(hù)盾TBM模式掘進(jìn)時(shí)，為防止管片背后回填材料在TBM向

前移動(dòng)時(shí)流到TBM前方，在盾尾尾部外側(cè)安裝彈簧鋼片；為

防止回填材料從盾尾間隙處流入隧洞，在盾殼尾部?jī)?nèi)側(cè)安裝

1排彈簧板密封。

2.2.1.1.10管片安裝機(jī)

管片安裝機(jī)為單體回轉(zhuǎn)式，其移動(dòng)可以精確地進(jìn)行控制，以

保證管片安裝位置的準(zhǔn)確性。管片安裝機(jī)控制分有線(xiàn)控制和

無(wú)線(xiàn)控制兩種，施工中主要采用無(wú)線(xiàn)遙控器安裝管片，有線(xiàn)

控制器作為其出現(xiàn)故障時(shí)的備件使用。

安裝機(jī)在兩個(gè)方向都可旋轉(zhuǎn)220度，其支撐和驅(qū)動(dòng)裝置由一

個(gè)單座球軸承、內(nèi)齒圈、兩個(gè)小齒圈、行星齒輪減速箱與液

壓馬達(dá)組成。驅(qū)動(dòng)為無(wú)級(jí)變速，能產(chǎn)生足夠的扭矩以安裝沉

重的管片。管片通過(guò)一個(gè)機(jī)械式鎖定系統(tǒng)連接到安裝機(jī)機(jī)

頭，安裝機(jī)機(jī)頭共有6個(gè)自由度，管片安裝機(jī)機(jī)頭用兩個(gè)液

壓缸使它沿徑向伸出，兩液壓缸能分別伸出。安裝機(jī)機(jī)頭上

裝有球面軸承，能向三個(gè)平面轉(zhuǎn)動(dòng)，保證管片正確定位。

管片安裝機(jī)具有緊急狀況的自鎖能力，確保施工中的安全。

2.2.1.1.11管片吊機(jī)

管片吊機(jī)包括管片運(yùn)輸小車(chē)和吊機(jī)組成，管片吊機(jī)懸掛于2

號(hào)皮帶機(jī)下部軌道梁上，通過(guò)齒輪齒條系統(tǒng)前后移動(dòng)，管片

吊機(jī)將管片運(yùn)輸平板車(chē)上的管片起吊后運(yùn)輸至管片拼裝工

位，有管片安裝機(jī)抓取后進(jìn)行拼裝。管片運(yùn)輸平板車(chē)由列車(chē)

編組每次運(yùn)輸一整環(huán)管片至吊裝位置。

2.2.1.1.12出渣皮帶機(jī)

本TBM包含主機(jī)皮帶機(jī)、后配套皮帶機(jī)和布料皮帶機(jī)共3條

皮帶機(jī)，皮帶寬度均為800毫米；主機(jī)皮帶機(jī)能夠在滑槽的

作用下前后伸縮，主機(jī)皮帶機(jī)先將石渣運(yùn)送到后配套皮帶機(jī)

上，然后通過(guò)布料皮帶機(jī)將石渣分布于4節(jié)礦車(chē)內(nèi)，礦車(chē)由

內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引至洞外，通過(guò)龍門(mén)吊吊運(yùn)至地面棄渣場(chǎng)。

2.2.1.2TBM主機(jī)輔助設(shè)備

2.2.1.2.1超前鉆機(jī)

超前鉆探和超前地質(zhì)加固是TBM必備的輔助施工手段，TBM

配置超前鉆機(jī)用于地質(zhì)超前探測(cè)和不良地質(zhì)的處理。當(dāng)鉆探

孔時(shí)，鉆機(jī)固定安裝在管片拼裝機(jī)后面的支座上；當(dāng)鉆灌漿

孔時(shí)，鉆機(jī)能安裝在管片拼裝機(jī)上，沿著護(hù)盾圓周的14個(gè)

貫穿盾殼的預(yù)留孔實(shí)現(xiàn)360度鉆孔作業(yè)。超前鉆機(jī)由獨(dú)立的

液壓裝置操作，額定功率為18千瓦，鉆孔直徑為64-76毫

米，鉆孔深度可達(dá)80米。超前鉆機(jī)工作示意圖見(jiàn)圖5.2-11。

圖5.2-11超前鉆機(jī)工作示意圖

2.2.1.2.2液壓系統(tǒng)

除刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)以外，所有主機(jī)的輔助功能部件均為液壓操作。

所有功能部件運(yùn)行所需的液壓動(dòng)力裝置都置于后配套的平

臺(tái)車(chē)上。

動(dòng)力裝置包括泵、馬達(dá)、濾清器、冷卻器和油箱并帶有所有

檢測(cè)設(shè)備，動(dòng)力裝置與相應(yīng)機(jī)械設(shè)備之間通過(guò)鋼管或軟管連

接，考慮到圍巖的高溫以及對(duì)隧洞中溫度的影響，冷卻器的

尺寸設(shè)計(jì)留有較大的富余量。液壓系統(tǒng)設(shè)有便于測(cè)量壓力的

快速接頭，所有軟管都要安裝得很結(jié)實(shí)以承受惡劣的地下工

作條件。

液壓泵站設(shè)機(jī)械式壓力表，同時(shí)設(shè)置壓力傳感器、溫度傳感

器將液壓油壓力和溫度等信號(hào)傳遞給PLC,并在主控室顯示。

主油箱設(shè)循環(huán)過(guò)濾回路，濾清器的過(guò)濾精度為5納米。為便

于添加液壓油，配置1臺(tái)氣動(dòng)加油泵。

2.2.L2.3注脂及潤(rùn)滑系統(tǒng)

注脂及潤(rùn)滑系統(tǒng)包括主軸承密封系統(tǒng)、主軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)和其

它部分。潤(rùn)滑及密封系統(tǒng)以壓縮空氣為動(dòng)力源，靠油脂泵油

缸將油脂輸送到各個(gè)部位。

主軸承密封可以通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定油脂的注入量（次/分）,

并可以從外面檢查密封系統(tǒng)是否正常。當(dāng)油脂泵站的油脂用

完后油脂控制系統(tǒng)可以向操作室發(fā)出指示信號(hào)，并鎖定操作

系統(tǒng)，直到重新?lián)Q上油脂，這樣可以充分保證油脂系統(tǒng)的正

常工作。

主軸承潤(rùn)滑采用強(qiáng)制潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油通過(guò)循環(huán)過(guò)濾后，對(duì)主軸

承和齒輪進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，PLC系統(tǒng)對(duì)潤(rùn)滑情況進(jìn)行監(jiān)控。

其它部分主要包括各系統(tǒng)油缸、管片安裝機(jī)、管片輸送器等

部分的注脂及潤(rùn)滑，主要采用集中的自動(dòng)或半自動(dòng)潤(rùn)滑方

式。為減輕工作強(qiáng)度，配置1臺(tái)便攜式氣動(dòng)油脂泵，對(duì)需要

手動(dòng)潤(rùn)滑的地方進(jìn)行潤(rùn)滑。

2.2.1.2.4電氣系統(tǒng)

TBM配置2臺(tái)變壓器，容量為1600X2+1500=4700千伏安。

高壓電纜經(jīng)隧洞接入TBM,供電電壓為10千伏，動(dòng)力電壓為

690伏，控制和照明電壓為230伏。同時(shí)TBM備有緊急照明

應(yīng)急燈，該燈備用電池可使用1小時(shí)。

TBM電氣控制系統(tǒng)的核心部分為PLC系統(tǒng)，對(duì)TBM主要功能

進(jìn)行控制。它安裝在帶有遠(yuǎn)程接口的操作臺(tái)上，并接入位于

操作臺(tái)的工業(yè)計(jì)算機(jī)。所有軟件都可以防止未授權(quán)的登陸，

所有系統(tǒng)都有失效保護(hù)功能，包括在錯(cuò)誤情況下的錯(cuò)誤操作

引起的電路互鎖保護(hù)和斷路保護(hù)以防設(shè)備啟動(dòng)。所有的主要

設(shè)備如果需要均設(shè)置預(yù)先報(bào)警系統(tǒng)及遠(yuǎn)程的懸垂或拉線(xiàn)、按

鈕以提供人身安全保障。緊急的安全電路用硬線(xiàn)獨(dú)立接到

PLC上，PLC系統(tǒng)上安裝的USV功能能夠保護(hù)其數(shù)據(jù)。電氣

系統(tǒng)具有無(wú)功功率補(bǔ)償功能，補(bǔ)償后的功率因素能達(dá)到0.9

以上。TBM變壓器具有調(diào)壓功能，調(diào)壓范圍+10%?-15%,

滿(mǎn)足供電穩(wěn)定的需要。

2.2.1.2.5氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

TBM上安裝有氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，共設(shè)置5個(gè)探測(cè)點(diǎn)，分別布置

在主機(jī)皮帶機(jī)進(jìn)渣口、伸縮盾頂部、除塵系統(tǒng)出口處、主機(jī)

皮帶機(jī)卸渣口以及后配套皮帶機(jī)的卸渣口。

后配套臺(tái)車(chē)上安裝1個(gè)箱式氣體報(bào)警裝置，氣體報(bào)警裝置由

一個(gè)外部配電柜提供電源，負(fù)責(zé)收集所有傳感器檢測(cè)的數(shù)

據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳至PLC控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)值會(huì)實(shí)時(shí)地在屏幕上顯示，達(dá)到一級(jí)濃度

時(shí)，警報(bào)將通過(guò)無(wú)電勢(shì)接觸點(diǎn)在喇叭及閃爍燈上發(fā)布信號(hào)。

同時(shí)將警報(bào)傳遞給TBM操作人員。達(dá)到二級(jí)濃度時(shí)，TBM將

停機(jī)，只有防爆部件（應(yīng)急發(fā)電機(jī)、二次通風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明、

通訊系統(tǒng)和排水系統(tǒng)）仍處于工作狀態(tài)。

2.2.1.2.6電視監(jiān)視系統(tǒng)

電視監(jiān)視系統(tǒng)由攝像機(jī)和顯示器組成。攝像機(jī)設(shè)計(jì)為防塵、

防水和防震動(dòng)，顯示器為彩色電視顯示器，具有多視窗顯示

功能，安設(shè)在主控室內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)可通過(guò)光纜通訊系統(tǒng)接引

至洞外監(jiān)控設(shè)備上。為滿(mǎn)足監(jiān)控整個(gè)TBM施工區(qū)域的需要，

在TBM的下列位置安設(shè)了監(jiān)視裝置：

TBM主機(jī)內(nèi)

主機(jī)皮帶機(jī)尾部卸渣處

后配套皮帶機(jī)尾部卸渣處

后配套臺(tái)車(chē)尾部的軌道系統(tǒng)

2.2.1.2.7數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可采集、處理、儲(chǔ)存、顯示、評(píng)估與TBM有關(guān)

的數(shù)據(jù)。所有測(cè)量數(shù)據(jù)都通過(guò)被時(shí)鐘脈沖控制的測(cè)量傳感器

連續(xù)的采集和顯示。所有必須記錄的測(cè)量值都以圖形的形式

顯示在PDV的監(jiān)測(cè)器上。屏幕上的內(nèi)容均按功能分頁(yè)顯示，

主要包括內(nèi)容：

掘進(jìn)的相關(guān)參數(shù)：主推進(jìn)油缸與輔助推進(jìn)油缸推進(jìn)力、刀盤(pán)

扭矩、超挖裝置超挖量等參數(shù)顯示與記錄

各關(guān)鍵部位、系統(tǒng)的溫度顯示與記錄，如：液壓系統(tǒng)、主軸

承潤(rùn)滑系統(tǒng)等

錯(cuò)誤信息顯示與記錄

操作員可在這些屏幕頁(yè)之間切換并從中獲取需要的數(shù)據(jù)。通

過(guò)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)收集到的信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)TBM狀態(tài)的

實(shí)時(shí)信息化管理。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、電話(huà)拔號(hào)網(wǎng)以及數(shù)據(jù)采集系

統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可以將當(dāng)前的TBM掘進(jìn)狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送至建設(shè)單

位、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及施工等相關(guān)部門(mén)，為整個(gè)工程的信息化管

理提供重要信息來(lái)源。

2.2.1.2.8導(dǎo)向系統(tǒng)

TBM配置了一套VMT導(dǎo)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)BM在掘進(jìn)中

的各種姿態(tài)、以及TBM掘進(jìn)的方向和位置關(guān)系進(jìn)行精確的測(cè)

量和顯示。操作人員可以根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)提供的信息，快速、

實(shí)時(shí)地對(duì)TBM的掘進(jìn)方向及姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，減小掘進(jìn)偏差。

VMT導(dǎo)向系統(tǒng)和隧道掘進(jìn)軟件連續(xù)不斷地提供TBM的三維坐

標(biāo)和定向的、連續(xù)的動(dòng)態(tài)信息。導(dǎo)向系統(tǒng)附帶的通信裝置能

夠接收數(shù)據(jù)，由隧道掘進(jìn)軟件計(jì)算TBM的方位和坐標(biāo)，并以

圖表和數(shù)字表格的形式準(zhǔn)確的顯示TBM的位置。

2.2.1.2.9TBM主控室

主控室位于第2節(jié)后配套臺(tái)車(chē)上。主司機(jī)在主控室內(nèi)可以進(jìn)

行大部分TBM設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作，通過(guò)主控室內(nèi)各個(gè)顯

示屏，主司機(jī)能隨時(shí)掌握TBM的狀態(tài)，并能根據(jù)需要做出調(diào)

整。主控室具有良好的隔音效果，并安裝空調(diào)以保護(hù)PLC控

制系統(tǒng)和保證主司機(jī)有良好的工作環(huán)境。

2.2.1.2.10安全和控制系統(tǒng)

TBM安全控制系統(tǒng)包括人員安全保護(hù)和TBM設(shè)備安全保護(hù)。

人員安全保護(hù)包括以下幾項(xiàng)：

緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)安裝在司機(jī)控制臺(tái)和靠近刀盤(pán)的前盾處，緊急

情況下可用來(lái)切斷TBM的電力供應(yīng)。

在主電氣線(xiàn)路開(kāi)關(guān)上安裝有接地保護(hù)裝置。

在照明及輸出線(xiàn)路開(kāi)關(guān)上安裝有接地保護(hù)裝置。

瓦斯監(jiān)測(cè)及報(bào)警裝置。

所有移動(dòng)的設(shè)備涂有醒目的標(biāo)記。

設(shè)備啟動(dòng)時(shí)能看到或聽(tīng)到自動(dòng)警報(bào)。

TBM設(shè)備安全保護(hù)體現(xiàn)在TBM聯(lián)鎖功能的設(shè)置和TBM相關(guān)參

數(shù)的顯示兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)同步顯示能保證主司機(jī)隨時(shí)掌握

TBM狀態(tài)并做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整；TBM聯(lián)鎖功能保證了設(shè)備不具

備安全使用條件時(shí)不因誤操作而動(dòng)作，從而避免導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)

重?fù)p壞的可能性。

2.2.1.3TBM后配套

2.2.1.3.1連接橋

連接橋位于TBM主機(jī)后面。連接橋下留有足夠的空間用于管

片吊機(jī)運(yùn)輸管片和儲(chǔ)存、鋪設(shè)鐵軌，連接橋上安有皮帶輸送

機(jī)、新鮮空氣的通風(fēng)管道、管片吊機(jī)、安裝工作平臺(tái)運(yùn)行的

軌道。連接橋的長(zhǎng)度滿(mǎn)足延伸軌道的要求。

2.2.1.3.2后配套臺(tái)車(chē)

后配套臺(tái)車(chē)共10節(jié)，每節(jié)的長(zhǎng)度在10米左右。臺(tái)車(chē)采用開(kāi)

式門(mén)形結(jié)構(gòu)，在鋪設(shè)的專(zhuān)用軌道上行走，軌距2200毫米。

在中間布置軌距為900毫米的運(yùn)輸軌道，軌道兩旁以及臺(tái)車(chē)

上方平臺(tái)兩側(cè)合理布置皮帶輸送機(jī)、通風(fēng)管、集中油脂潤(rùn)滑

系統(tǒng)、豆礫石回填系統(tǒng)、水泥漿攪拌注入系統(tǒng)、電氣控制柜、

液壓動(dòng)力裝置、變壓器、空壓機(jī)、人員休息室與衛(wèi)生間、水

系統(tǒng)以及電纜卷筒、水管卷筒等TBM配套設(shè)備。

2.2.1.3.3后配套皮帶機(jī)

后配套皮帶機(jī)寬800毫米，驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)。皮帶機(jī)沿

后配套臺(tái)車(chē)上方布置，將從TBM主機(jī)皮帶機(jī)轉(zhuǎn)載的巖渣轉(zhuǎn)運(yùn)

至布料皮帶機(jī)上。

2.2.1.3.4吊機(jī)及材料運(yùn)輸系統(tǒng)

根據(jù)施工需要，TBM配置下列起重和提升設(shè)備：

運(yùn)輸管片的管片吊機(jī)

豆礫石罐用吊機(jī)

通風(fēng)存儲(chǔ)箱用吊機(jī)

2.2.1.3.5除塵系統(tǒng)

TBM除塵系統(tǒng)主要作用是清理來(lái)自刀盤(pán)的粉塵，然后將過(guò)濾

的空氣送回到后配套后部，以保持后配套區(qū)和隧洞的空氣質(zhì)

量良好，吸入風(fēng)管位于前盾，將主機(jī)皮帶機(jī)進(jìn)料口區(qū)域的空

氣抽走形成負(fù)壓，使部分新鮮空氣流向TBM前端，同時(shí)防止

含粉塵的空氣逸入隧洞內(nèi)。除塵系統(tǒng)配置有消聲和排塵裝

置。

2.2.1.3.6空氣壓縮系統(tǒng)

豆礫石泵、除塵器的灰塵收集器、風(fēng)動(dòng)工具的風(fēng)源及油脂潤(rùn)

滑系統(tǒng)的動(dòng)力由空氣壓縮系統(tǒng)提供。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備配置

包括：1個(gè)1立方米儲(chǔ)風(fēng)罐；1臺(tái)no千瓦，20立方米/分鐘，

8巴的水冷空壓機(jī)，1臺(tái)18.5千瓦，3立方米/分鐘，8巴的

風(fēng)冷空壓機(jī)。

2.2.1.3.7豆礫石填充系統(tǒng)

后配套臺(tái)車(chē)上布置豆礫石回填系統(tǒng)，通過(guò)壓縮空氣將豆礫石

吹入預(yù)先在管片上預(yù)置的開(kāi)口進(jìn)行豆礫石充填。豆礫石泵

具有遙控操作功能，可以遙控操作。TBM配置的豆礫石填充

系統(tǒng)包括：2臺(tái)豆礫石泵（其中1臺(tái)備用）和1個(gè)容量為7.5

立方米的豆礫石儲(chǔ)存罐。

2.2.1.3.8水泥漿攪拌及注入系統(tǒng)

水泥漿現(xiàn)場(chǎng)攪拌及注入系統(tǒng)設(shè)置在后配套臺(tái)車(chē)上，利用有列

車(chē)編組運(yùn)輸?shù)乃酀{罐車(chē)將水泥漿導(dǎo)入攪拌機(jī)中，砂漿泵將

攪拌好的水泥漿液通過(guò)注入口注入管片背后的空隙中。

2.2.1.3.9高壓電纜卷筒

在TBM后配套設(shè)置電纜卷筒，電纜卷筒由氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，置

于后配套系統(tǒng)的尾部，可以存放400米長(zhǎng)的高壓電纜。

2.2.1.3.10應(yīng)急發(fā)電機(jī)

TBM配置150千瓦應(yīng)急發(fā)電機(jī)，在電力供應(yīng)發(fā)生中斷時(shí)，柴

油發(fā)電機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)。為避免瓦斯影響，應(yīng)急發(fā)電機(jī)按防爆

設(shè)計(jì)。應(yīng)急發(fā)電機(jī)主要用于以下項(xiàng)目的供電：

主機(jī)和后配套的照明

操作站內(nèi)的儀表盤(pán)和配電盤(pán)

后配套通風(fēng)系統(tǒng)和除塵器

PLC（可編程邏輯控制器）及其它控制回路

各級(jí)供排水泵

2.2.1.3.11供排水系統(tǒng)

供水系統(tǒng)

隧洞內(nèi)合理布置水泵從隧洞洞口向TBM水箱供水，最大供水

量為60立方米/小時(shí)。TBM后配套臺(tái)車(chē)設(shè)置儲(chǔ)存能力為30米

的水管卷筒，新鮮水經(jīng)過(guò)水管卷筒補(bǔ)充到一個(gè)帶有流量控制

器的5立方米水箱，所有冷卻裝置的用水以及現(xiàn)場(chǎng)用水都從

這個(gè)水箱提取。

冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)按洞口水溫為25攝氏度的條件設(shè)計(jì)，新鮮水流經(jīng)

各冷卻裝置后，變熱的冷卻水由設(shè)置在TBM后配套臺(tái)車(chē)上5

立方米的熱水箱收集，除塵系統(tǒng)、刀盤(pán)噴水和以及鉆機(jī)、沖

洗等用水都從熱水箱抽取。

排水系統(tǒng)

TBM主機(jī)區(qū)域設(shè)置1臺(tái)30千瓦自吸泵，將主機(jī)區(qū)域聚集的污

水抽至TBM后配套配置的5立方米的污水箱內(nèi)，沉淀后的污

水經(jīng)污水箱內(nèi)排污泵通過(guò)直徑120的管道排放至隧洞外的三

級(jí)沉淀池，經(jīng)處理后排放于城市污水系統(tǒng)。

緊急排水

TBM伸縮盾區(qū)域與支撐盾區(qū)域各設(shè)置1臺(tái)潛水泵，在涌水量

大的情況下將水抽至污水箱。后配套設(shè)置2臺(tái)（備用1臺(tái)）

水泵。

2.2.1.3.12消防系統(tǒng)

在TBM共安裝了5個(gè)煙霧傳感器，分別布置在：后配套尾部、

變壓器、主控室、支撐盾和伸縮護(hù)盾區(qū)域。如果出現(xiàn)火情，

TBM將發(fā)出視聽(tīng)警報(bào)，主控室的顯示屏將指示警報(bào)的部位。

在TBM煙霧傳感器及臨近區(qū)域布置了手持式滅火器，總共有

15臺(tái)。

2.2.1.3.13二次通風(fēng)系統(tǒng)

TBM配置風(fēng)管從1號(hào)臺(tái)車(chē)延伸直至整個(gè)后配套系統(tǒng)用來(lái)排除

撐靴區(qū)域及液壓泵使用過(guò)的熱空氣。隧洞外的新鮮空氣經(jīng)過(guò)

軸流風(fēng)機(jī)輸送到TBM后配套區(qū)域，通過(guò)二次通風(fēng)機(jī)和風(fēng)管可

以保證清潔空氣不斷供應(yīng)給整個(gè)掘進(jìn)系統(tǒng)。二次通風(fēng)系統(tǒng)主

要由以下部件組成：

1個(gè)風(fēng)管存儲(chǔ)箱，能存儲(chǔ)200米長(zhǎng)的風(fēng)管

1臺(tái)二次通風(fēng)機(jī)（能力：900立方米/分鐘；功率：55千瓦）

2根連接到連接橋的通風(fēng)風(fēng)管

2個(gè)消音器

1套用于操作存儲(chǔ)箱的起吊設(shè)備

2.2.1.3.14通訊系統(tǒng)

通過(guò)TBM配置的通訊系統(tǒng)使TBM主機(jī)室可以與TBM區(qū)域的若

干固定位置進(jìn)行通訊。TBM共配置5部電話(huà)，主要分布于：

前盾、盾尾、連接橋、后配套皮帶機(jī)和主機(jī)室。為保持TBM

與外界的聯(lián)系，TBM主控室預(yù)留一個(gè)外線(xiàn)借口供安裝外線(xiàn)電

話(huà)使用。

LL1.L3.15修理平臺(tái)、衛(wèi)生間和人員休息室

根據(jù)需要，TBM后配套合理布置修理平臺(tái)、人員休息室及衛(wèi)

生間。

2.2.1.4出渣系統(tǒng)

2.2.1.4.1礦車(chē)編組

布料皮帶機(jī)將石渣分布于4節(jié)礦車(chē)內(nèi)，每節(jié)礦車(chē)20立方米,

礦車(chē)編組由45噸內(nèi)燃機(jī)車(chē)牽引，通過(guò)鋪設(shè)在管片上的軌道

運(yùn)輸至洞外龍門(mén)吊起吊區(qū)域。

2.2.L4.2垂直提升龍門(mén)吊

在隧道外地面上設(shè)置2臺(tái)55噸龍門(mén)吊，利用龍門(mén)吊將裝滿(mǎn)

石渣的礦車(chē)起吊至地面并傾倒到臨時(shí)棄渣場(chǎng)，再利用渣土車(chē)

將渣土二次倒運(yùn)至永久棄渣場(chǎng)。

2.2.1.5TBM主要技術(shù)參數(shù)

TBM技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5.2-1o

表5.2-1XX地鐵改良型雙護(hù)盾TBM技術(shù)參數(shù)表

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

主機(jī)長(zhǎng)12.5m

整機(jī)長(zhǎng)度135m

整機(jī)

開(kāi)挖直徑6300mm

最小轉(zhuǎn)彎半徑300m

19”背裝式滾刀，刀盤(pán)材料

刀盤(pán)型式/材質(zhì)

Q345C

分塊形式整體式

正滾刀數(shù)量24把

刀盤(pán)

中心滾刀數(shù)量8把

邊滾刀數(shù)量10把

換刀方式背裝式

刀盤(pán)偏心量15mm

刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)無(wú)級(jí)變速變頻電機(jī)

驅(qū)動(dòng)型式

(7X315kW)驅(qū)動(dòng)

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

轉(zhuǎn)速0—9rpm

額定扭矩：2940kNm@8rpm

額定扭矩

最高轉(zhuǎn)速：2220kNm@9rpm

脫困扭矩5700kNm

主軸承壽命>15000小時(shí)

（密封）工作壓力3Bar

主軸承密封形式/數(shù)量2x3唇型密封

前護(hù)盾外徑、材質(zhì)6240mm/Q345B

伸縮盾外徑、材質(zhì)6240mm/Q345B

護(hù)盾

支撐盾外徑、材質(zhì)6150mm/Q345B

尾盾外徑、材質(zhì)6150mm/Q345B

穩(wěn)定器數(shù)量2個(gè)

穩(wěn)定器油缸行程110mm

單個(gè)油缸的最大撐緊力2500kN

油缸數(shù)量2個(gè)

防扭油缸

油缸型號(hào)①240/①180

最大總推力24150N@320bar

油缸數(shù)量10根(①320/①240)

主推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)行程1650mm

最大推進(jìn)速度120mm/min

最大回縮速度500mm/min

撐靴油缸數(shù)量2只(8580/8420)

油缸行程500mm

撐靴油缸

最大撐緊力38000kN

最大接地比壓3MPa

油缸數(shù)量12組雙缸(①260/①220)

油缸行程2550

輔助推進(jìn)系統(tǒng)

最大推力32813N@340bar

高壓脫困推力43429kN@450bar

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

最大推進(jìn)速度500mm/min

皮帶類(lèi)型阻燃

皮帶機(jī)運(yùn)行速度0?2.5m/s（液壓馬達(dá)）

主機(jī)皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)

皮帶輸送能力600m7h

皮帶寬度800mm

皮帶類(lèi)型阻燃

皮帶機(jī)運(yùn)行速度0?2.5m/s（液壓馬達(dá)）

后配套皮帶機(jī)輸送系統(tǒng)

皮帶輸送能力600m7h

皮帶寬度800mm

皮帶類(lèi)型阻燃

皮帶機(jī)運(yùn)行速度0?2.5m/s（電機(jī)驅(qū)動(dòng)）

穿梭皮帶機(jī)

皮帶輸送能力600m7h

皮帶寬度800mm

皮帶類(lèi)型不阻燃

皮帶機(jī)運(yùn)行速度0?3m/s（電機(jī)驅(qū)動(dòng)）

提升皮帶機(jī)

皮帶輸送能力1000m7h

皮帶寬度1600mm

灌漿泵規(guī)格型號(hào)雙活塞泵

回填灌漿灌漿泵數(shù)量1

系統(tǒng)能力8m3/h

儲(chǔ)漿罐容量2.5m3

豆礫石泵數(shù)量2

豆礫石注入系統(tǒng)額定壓力0.5MPa

能力2X15m3/h

額定抓舉能力lOOkN

抓取方式機(jī)械式

管片拼裝機(jī)驅(qū)動(dòng)方式液壓馬達(dá)

自由度6

移動(dòng)行程2000mm

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

旋轉(zhuǎn)角度+/-2200

控制方式有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)兩種控制模式

旋轉(zhuǎn)速度0?2rpm

抓取方式機(jī)械式

起吊能力lOOkN

管片吊機(jī)從服務(wù)列車(chē)管片車(chē)到管片喂

工作范圍

片機(jī)

控制方式有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)控制

型式液壓自動(dòng)喂送管片小車(chē)

長(zhǎng)度10m

最大支撐力lOOkN

鉆孔深度40m

超前地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔直徑76mm

角度0°或8°

衛(wèi)生間1間

后配套輔助裝置混凝土罐吊機(jī)1套

風(fēng)管存儲(chǔ)裝置1套

型式棱鏡式

導(dǎo)向系統(tǒng)精度2秒

有效距離200m

攝像頭數(shù)量4臺(tái)

監(jiān)視系統(tǒng)1個(gè)（單畫(huà)面和多畫(huà)面切換

顯示屏數(shù)量

功能）

水管卷筒規(guī)格進(jìn)水管卷筒DN100

水系統(tǒng)

水管卷存儲(chǔ)長(zhǎng)度34m

空壓機(jī)數(shù)量2分

排量20m3/min

空氣壓縮機(jī)額定壓力8bar

儲(chǔ)氣罐數(shù)量2

儲(chǔ)氣罐容量Im3

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

排水系統(tǒng)能力21.6m7h

能力10m,7s

除塵系統(tǒng)過(guò)濾精度0.511nl

除塵風(fēng)管600mm

二次通風(fēng)二次通風(fēng)機(jī)流量720mVmin

系統(tǒng)風(fēng)管直徑600mm

消防系統(tǒng)消防設(shè)備滅火器

功率補(bǔ)償0.95

變壓器防護(hù)等級(jí)IP55

初次電壓10kV/50Hz

供電系統(tǒng)

二次電壓400V/690V

變壓器容量1600*2kVA+1500kVA

電纜托盤(pán)容量270m

可編程控制器PLCAB-Logix5571

顯示器2個(gè)

控制與通訊數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1

語(yǔ)音通訊6部電話(huà)

遠(yuǎn)程通訊方式光纖傳輸

規(guī)格型號(hào)柴油發(fā)電機(jī)

應(yīng)急發(fā)電機(jī)

功率150kVA

監(jiān)測(cè)氣體種類(lèi)CH」、CO2、CO、02,H2S.HCN

有毒有害氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

探測(cè)器數(shù)量共8個(gè)

刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)7X315=2205kW

液壓泵站386kW

潤(rùn)滑泵站39.5kW

功率注漿系統(tǒng)8.6kW

冷卻水系統(tǒng)61kW

通風(fēng)除塵系統(tǒng)114kW

排水系統(tǒng)48.5kW

名稱(chēng)各部件名稱(chēng)TBM參數(shù)

空壓機(jī)HOkW

豆礫石吊機(jī)14kW

其他備用200kW

裝機(jī)功率3186kW

2.2.1.6TBM主要技術(shù)參數(shù)復(fù)合計(jì)算

由于隧洞通過(guò)的地質(zhì)情況復(fù)雜，為便于計(jì)算，假設(shè)地層為連

續(xù)均勻的，根據(jù)TBM經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式對(duì)TBM推力、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速、

刀盤(pán)扭矩、刀盤(pán)功率和主軸承使用壽命進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。

2.2,1.1推進(jìn)系統(tǒng)推力

2.2.1.1.1主推進(jìn)系統(tǒng)推力E

在硬巖地段，TBM采用雙護(hù)盾模式掘進(jìn)，TBM的推力計(jì)算如

下：

F尸F(xiàn)*N

3=315X42=13230千牛。

其中：N—TBM配置滾刀數(shù)量：N=42把（雙刃中心刀4把共8

個(gè)刃、單刃滾刀34把）

FN一滾刀額定承載能力，19英寸盤(pán)形滾刀額定承載能力350

千牛

考慮軟巖對(duì)護(hù)盾包裹等因素的影響，預(yù)留50%的能力儲(chǔ)備，

則主推進(jìn)系統(tǒng)所需總推力為：13230X1.5=19845千牛。

TBM設(shè)計(jì)主推進(jìn)系統(tǒng)最大總推力為24150千牛，滿(mǎn)足施工需

要。

2.2.1.1.2輔助推進(jìn)系統(tǒng)推力F

在圍巖較破碎地段，TBM采用單護(hù)盾模式模式掘進(jìn)，TBM的

推力包括以下幾項(xiàng)：

刀盤(pán)推力R

與雙護(hù)盾模式相同，為13230千牛。

地層摩擦阻力件

根據(jù)廠(chǎng)家提出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，地層摩擦阻力按下式計(jì)算：

F2=WP

=4500X0.3=1350千牛

其中：W—TBM主機(jī)重量

口一摩擦系數(shù)，0.1~0.3,取0.3

拖拉后配套的力Fi

TBM采用單護(hù)盾模式或盾構(gòu)模式掘進(jìn)時(shí)，后配套隨TBM主機(jī)

一起前移，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，后配套所需牽引力一般為1200千牛。

輔助系統(tǒng)所需推力F2=Ft+Ff+F1=13230+1350+1200=

15780千牛。

考慮工程高地應(yīng)力可能引起的軟巖塑性變形對(duì)施工的影響，

預(yù)留50%的能力儲(chǔ)備，則輔助推進(jìn)系統(tǒng)所需總推力為：15780

XI.5=23670千牛。

TBM設(shè)計(jì)輔助推進(jìn)系統(tǒng)最大總推力為37165千牛，滿(mǎn)足施工

需要。

2.2.L2刀盤(pán)轉(zhuǎn)速N

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算

N=V/JiD

=120/(nX31)=05轉(zhuǎn)/分鐘

其中：V一選用滾刀額定線(xiàn)速度，取120米/分鐘

D—TBM開(kāi)挖直徑，取31米

TBM刀盤(pán)設(shè)計(jì)的最大轉(zhuǎn)速為9轉(zhuǎn)/分鐘，能滿(mǎn)足施工需要。

2.2.1.3刀盤(pán)扭矩M

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，刀盤(pán)扭矩按下式計(jì)算

M=aD2

=60X32=2381千牛米

其中：a一扭矩系數(shù)45?60,取60

D—TBM開(kāi)挖直徑，取3米

當(dāng)?shù)侗P(pán)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，TBM刀盤(pán)的設(shè)計(jì)扭矩為

2940千牛米，能滿(mǎn)足施工需要。

2.2.L4刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)功率W3

W3=MXN/9.55/T]

=1588千瓦

其中：n—傳動(dòng)效率，變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)取0.95

TBM刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)共配置315千瓦變頻電機(jī)7臺(tái)，驅(qū)動(dòng)功率為2205

千瓦，滿(mǎn)足施工需要。

2.2.1.4主軸承使用壽命

根據(jù)全球最知名的TBM主軸承生產(chǎn)廠(chǎng)商德國(guó)羅特愛(ài)德的計(jì)算

與承諾，TBM主軸承設(shè)計(jì)壽命大于15000小時(shí)，滿(mǎn)足施工要

求。

2.2.1.5TBM支撐力

雙護(hù)盾模式掘進(jìn)時(shí)，TBM主推進(jìn)系統(tǒng)推力為19845千牛，考

慮摩擦系數(shù)0.3,需提供的支撐力為：19845+0.3=37500

千牛

TBM配置的支撐系統(tǒng)的最大支撐力為38000千牛，能滿(mǎn)足施

工需要。

2.2.L6皮帶機(jī)出渣能力

根據(jù)TBM理論上的最大設(shè)計(jì)能力，150毫米/分鐘的推進(jìn)速度,

TBM理論上的最快掘進(jìn)速度為1環(huán)/10分鐘，每掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)

尺1.5米，渣土的松散系數(shù)取1.7,出渣量為79.76立方米/10

分鐘，皮帶機(jī)每小時(shí)出渣量為6X79.76=478.6立方米。

TBM主機(jī)皮帶機(jī)與后配套皮帶機(jī)的出渣能力均按600立方米/

小時(shí)設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足施工需要。

礦車(chē)編組為4節(jié)礦車(chē)，每節(jié)20立方米，總計(jì)80立方米，

滿(mǎn)足施工需要。

3TBM掘進(jìn)（含組裝、始發(fā)、掘進(jìn)、到達(dá)）方法

本標(biāo)段TBM施工區(qū)間分四個(gè)區(qū)段，左右線(xiàn)隧洞全長(zhǎng)2391L4

米，采用6臺(tái)雙護(hù)盾TBM進(jìn)行掘進(jìn)施工。

1區(qū)段為團(tuán)島TBM始發(fā)井?XX路站?西鎮(zhèn)站?XX站軌排井區(qū)

間，TBM掘進(jìn)全長(zhǎng)4536米，采用1臺(tái)TB