隧道掘进机 (TBM) 有哪三种类型?隧道掘进机 (TBM) 是一种专用工程设备,旨在高效安全地开挖隧道。以下是不同分类下的TBM三种类型。
一、基于全断面隧道掘进机的分类
1. 开放式 TBM
① 特点:使用锚固在隧道壁上的支撑系统来提供推力和稳定性。它没有完整的保护罩,因此适用于稳定的岩层,例如硬岩或中硬岩。
② 用途:非常适合在自立岩体(例如花岗岩、玄武岩)中开挖隧道,这些岩体坍塌风险较低。常用于
2. 单护盾 TBM
① 特点:采用圆柱形护盾保护机器和工人。它依靠分段衬砌提供推力,适用于混合地质条件(软土到破碎岩层)。
② 用途:适用于不稳定或多变的地层,例如软岩或破碎带。掘进需要预安装管片。
3. 双护盾TBM
① 特点:结合了开放式和单式护盾设计。它有两个护盾:前护盾用于刀盘支撑,后护盾用于分段安装。这使得掘进和支护可以同时进行,在局部存在裂缝的硬岩地层中最大限度地提高效率。
② 用途:最适合在硬岩中存在间歇性软弱夹层的长隧道中掘进,这些隧道可以连续运行,并且不会频繁发生故障。
二、基于地质条件和运行机制的分类
1. 硬岩TBM(开放式TBM)
① 设计:针对稳定、无裂缝的岩层(例如花岗岩或玄武岩)进行了优化。这些机器没有护盾,依靠抓手系统在掘进过程中将机器锚固在隧道壁上。
② 功能:它们使用滚刀破碎岩石,并使用输送系统清除碎屑。在稳定的地质条件下,无需立即进行结构支护。
③ 应用:适用于采矿、水电隧道和山区。例如,用于圣哥达基线隧道的罗宾斯主梁式TBM。
2. 软土TBM
① 土压平衡(EPB)TBM:使用加压土体稳定软土(例如粘土)中的隧道掌子面。螺旋输送机在保持压力平衡的同时输送开挖物料。
② 泥水盾构TBM:使用泥水混合物(膨润土或水)来抵消沙土或砾石等透水土体中的地下水压力。分离装置过滤泥水以供重复使用。
应用:城市地铁系统(例如伦敦横贯铁路)和水下隧道。
3. 盾构TBM
① 单盾构TBM:配备旋转盾构和推进缸。预制管片直接安装在刀盘后方,适用于混合岩层或不稳定岩层。
② 双护盾硬岩掘进机 (TBM):结合抓岩器和盾构机,可同时进行掘进和管片安装。尤其适用于硬岩和破碎岩层交替的施工。
应用:长距离铁路隧道和地质多变的环境,例如阿尔卑斯山。
TBM 的选择取决于地质复杂程度、项目规模和安全要求。硬岩硬岩掘进机 (TBM) 适用于稳定地层,软岩硬岩掘进机 (TBM) 适用于松散土层,而盾构硬岩掘进机 (TBM) 则适用于非均质岩层。混合设计等创新技术进一步增强了掘进机的灵活性,确保其在现代隧道工程中始终占据重要地位。