简述TBM发展及应用

　　摘要：近几年，TBM正成为我国长大隧道施工的最主要施工方法，本文主要简述了TBM的起源和发展，主要分类，构造和原理以及在国内工程中的应用。

　　关键词：TBM；发展；应用

　　引言：

　　TBM 是英语Tunnel Boring Machine（隧洞掘进机）的简称，是利用回转刀具开挖，同时破碎洞内围岩及掘进，形成整个隧道断面的一种新型、先进的隧道施工机械。它具有速度快、质量优、费用低、施工安全等优点，具有很好的生态环境、经济和社会效益，现已广泛应用于铁路、公路、水利、水电、城市地铁、越江和海底等隧道工程，也正成为我国今后长大隧道设计施工最主要的施工方法。

　　1.TBM的起源和发展

　　TBM先驱者是一个是叫亨利-约瑟. 毛瑟的比利时工程师。1846 年，毛瑟的“片山机（mountain-slicer） ” 在都灵附近的一个军工厂组装成形。他庞大而复杂，体积超过一节火车头，他有一百多个钻头。整个机器俨然就是凸轮，拉杆，活塞和弹簧的丛林。不论实用与否，它确实是沉思的产物。毛瑟的片山机虽然没有经过实践检验，但却是公认第一台TBM。

　　1952年，美国的詹姆士.罗宾斯将索镐与滚刀相结合，试图克服第一台掘进机TBM中存在的刀具问题，但初期的试验均失败了。4年后，罗宾斯再次仿照100年前的威廉斯的设计，即只采用滚刀，此次成功了。此后，TBM掘进机的应用得到了很大推广，从软岩到硬岩，均取得了成功。在刀具和其他机械系统方面，也做了许多改进和发展，使TBM在硬岩中的掘进速度超过了钻爆法的掘进速度。

　　TBM的诞生实现了隧洞建设者们的理想。它为隧洞施工走向机械化、标准化创造了条件，使施工程序大大简化，开挖、衬砌、出渣同步进行，基本实现了流水线作业，独头掘进可达15到20公里。在硬岩中TBM的平均日进尺率为钻爆法的5-8倍，TBM掘进技术除了有较钻爆法快速掘进的优势外，还为隧洞工作者提供了更为安全、文明的施工条件，取消了不必要的支洞和相应的临建设施，减少了施工对围岩的扰动，由此带来的经济效益、时间效益和社会效应是巨大的。

　　2.TBM的类型

　　TBM的类型主要是按围岩地质条件划分，一般分为岩石隧道掘进机和软土隧道掘进机两个大类：

　　岩石隧道掘进机，国内一般称为TBM，用于岩石隧道施工，初期支护多采用锚杆喷射混凝土支护，大部分还有二次衬砌，最终成型隧道，不过也有采用类似盾构管片形式一次成型的。硬岩TBM可分为开敞式TBM和护盾式TBM，从地质角度来讲，软弱围岩所占比例较大的隧道一般选用护盾式TBM，而岩石稳定性好、软弱围岩较少的隧道一般选用开敞式TBM。此外还要根据工程设计、工期及工程造价进行综合分析确定。

　　软土隧道掘进机，国内一般称为盾构机，用于单一或者复合式的土层、砂层、岩层地质条件的隧道施工，没有初期支护，采用管片的形式进行拼装形成衬砌，一次成型隧道。分为土压平衡盾构机和泥水盾构机等。

　　在这需要特别说明的是，在国外说TBM是指隧道掘进机的总称，包括岩石隧道掘进机和盾构机；在国内说TBM就是指岩石隧道掘进机。

　　3.TBM的构造和原理

　　开敞式TBM从结构上一般由主机、后配套系统组成，各部分分别由相应的液压系统、电气系统、PLC等控制完成相应的动作。