TBM(隧道掘進機,Tunnel Boring Machine)是一種先進的隧道施工設備,它通過旋轉的切削頭對巖石、土壤進行破碎,實現隧道的快速、安全開挖。,相比傳統的爆破法或手工挖掘,TBM能夠更高效、更安全地完成隧道的開挖工作。TBM掘進機在隧道工程中的應用日益廣泛,尤其在長距離、大斷面的隧道施工中發揮著重要作用。
一、TBM掘進機的基本構成
TBM主要由以下幾個部分組成:
1、切削頭(Cutting Head):
切削頭是TBM的核心部件,安裝有多個切削刀具,如滾刀、刮刀和破碎錘等。
切削頭的設計和配置取決于地質條件,硬巖地質通常采用硬質合金或金剛石刀具,而軟巖或土壤則可能使用旋轉刀片或刮刀。
2、主驅動系統(Main Drive System):
主驅動系統提供切削頭旋轉所需的動力,一般通過電動馬達實現,功率可達數千千瓦。
3、推進系統(Propulsion System):
推進系統通過液壓缸或機械裝置將TBM向前推進,確保切削頭與隧道壁的緊密接觸。
4、支護系統(Support System):
支護系統在TBM前進的同時,自動安裝預制的隧道襯砌片或噴射混凝土,以確保隧道的穩定性。
5、測量與導向系統(Measurement and Guidance System):
利用激光、GPS或慣性導航系統等技術,實時監測TBM的位置和方向,確保隧道按照設計線路準確開挖。
6、渣土處理系統(Muck Handling System):
收集和運輸切削產生的碎屑(渣土),通常包括破碎器、螺旋輸送機和泥漿處理設備。
7、輔助系統(Auxiliary Systems):
包括通風、照明、供電、潤滑和冷卻等系統,確保TBM正常運行。
二、TBM掘進機的工作原理
TBM通過將巨大的旋轉刀盤(cutterhead)或者切割刀片(cutters)置于隧道端口,利用刀具的旋轉和推進,逐步推進并開挖隧道。同時,TBM還通過其本身的推進系統來持續推動,將挖掘出的土壤或巖石從隧道內部運送到地面上。
切削作業:TBM啟動后,主驅動系統帶動切削頭旋轉,對前方的巖石或土壤進行破碎。
推進:切削頭破碎巖石產生的壓力推動TBM向前移動,推進系統根據預設的參數自動調整推力,保持穩定的推進速度。
支護:隨著TBM的前進,支護系統立即安裝預先制造的隧道襯砌片或噴射混凝土,以確保新開挖的隧道段穩定。
測量與導向:測量與導向系統實時監控TBM的位置和方向,確保隧道按照設計路線準確開挖,必要時進行微調。
渣土處理:產生的渣土通過渣土處理系統收集并運輸到指定地點,有時可能需要經過破碎和泥漿處理。
三、TBM掘進機的的應用
TBM掘進機廣泛應用于鐵路隧道、公路隧道、水利水電隧道、城市軌道交通、礦山隧道等項目。