隧道掘進機 (TBM) 是一種專門用于高效、安全地挖掘隧道的工程設備。根據地質條件和操作機制,TBM 大致分為三種主要類型:
1. 硬巖 TBM(開放式 TBM)
① 設計:針對穩定、無裂縫的巖層(例如花崗巖或玄武巖)進行了優化。這些機器沒有防護罩,依靠抓具系統在挖掘過程中錨固在隧道壁上。
② 功能:它們使用圓盤切割機粉碎巖石并使用傳送系統清除碎屑。在穩定的地質條件下不需要直接的結構支撐。
③ 應用:非常適合采礦、水電隧道和山區。例如,圣哥達基線隧道中使用的羅賓斯主梁 TBM。
2. 軟土 TBM
① 子類型:
② 土壓平衡 (EPB) TBM:使用加壓土壤穩定軟黏土(例如粘土)中的隧道面。螺旋輸送機管理挖掘材料,同時保持壓力平衡。
③ 泥水盾構 TBM:使用泥漿混合物(膨潤土或水)抵消沙子或礫石等透水土壤中的地下水壓力。分離裝置過濾泥漿以供再利用。
④ 應用:城市地鐵系統(例如倫敦橫貫鐵路)和水下隧道。
3. 盾構 TBM
① 變體:
② 單盾構 TBM:配備旋轉盾構和推力缸。預制管片安裝在刀盤正后方,適用于混合或不穩定巖石。
③ 雙盾構 TBM:結合抓手和盾構機制,可同時挖掘和安裝管片??捎行Ы惶嫣幚韴杂埠推扑榈膸r石。
④ 應用:長距離鐵路隧道和地質多變的環境,例如阿爾卑斯山。
TBM 的選擇取決于地質復雜性、項目規模和安全要求。硬巖 TBM 在穩定地層中表現出色,軟地 TBM 適用于松散土壤,而盾構 TBM 則適應異質條件。混合設計等創新進一步提高了靈活性,確保 TBM 在現代隧道項目中仍然至關重要。