简述TBM发展及应用(2)

　　主机主要由刀盘、主驱动系统、护盾、主梁、推进系统、撑靴系统、后支腿、主机皮带机、支护系统等部分组成，是TBM系统的核心部分，主要完成掘进和部分支护工作。

　　后配套系统与主机相连，由一系列彼此相连的钢结构台车组成，其上用于布置液压动力系统、供电和控制系统、供排水系统、通风除尘系统、出渣系统、支护系统、休息室等。主要完成向主机供电供气、喷锚支护、材料运输、出碴等作业。后配套系统一般分为门架式和封闭式台车两种结构，封闭台车式后配套系统上面有轨道车行走轨道。

　　TBM掘进破碎岩石工作原理为：主机前部是装有若干滚刀的刀盘，由主驱动系统驱动刀盘旋转，并由TBM推进系统给刀盘提供推进力，撑靴系统承受支反力，在推进力的作用下滚刀切入掌子面岩石，不同部位的滚刀在掌子面上留下不同半径的同心圆切槽轨迹，在滚刀的挤压下岩石产生破碎，裂纹不断扩展连通，使相邻切槽的岩石在剪切和拉应力的作用下从岩体上剥落下来形成石渣，石渣则随着刀盘的旋转由刀盘上的铲渣斗自动抬起，经刀盘结构内的溜渣槽滑落到主机皮带上，再连续转运到后配套系统皮带机上，最后经矿车或连续皮带机出渣运输系统运出洞外。完成一个行程后，推进液压缸收回，撑靴重新支撑进行换步，一个掘进行程一般为1m-2m。在TBM主机和后配套系统上安装有支护设备，随着TBM的向前掘进，一般可以同时进行安装锚杆、挂网、钢拱架和喷射混凝土支护作业。

　　4.TBM在国内的发展和应用

　　20世纪60年代中期在周总理的关怀下，国内成立了攻关小组， 研究并发展掘进机技术，这期间国内共研制了50多台TBM，但因种种原因，国产掘进机的可靠性与技术性能与国外掘进机有相当大的差距，掘进机的应用未能在国内得到推广。80年代中期我国的引水工程、铁路隧道工程开始引进国外TBM，国外TBM承包商将TBM施工技术也引入了中国。在这些工程上TBM创造了可喜的成绩推动了TBM技术的应用和发展。

　　4.1. 天生桥水电站引水隧道

　　该工程是由武警水电部队承建，1985年，在引水隧洞修建中，从美国引进了罗宾斯公司的两台二手TBM（分别于1978年和1979年生产），直径为10.8m，开挖隧洞长度约10公里，遇到的岩石地层系石灰岩，抗压强度达150Mpa，施工时最高月进尺150m。这是我国第一条采用TBM施工的隧洞。

　　4.2.西康铁路秦岭隧道

　　西康铁路秦岭隧道工程由铁道部从德国威尔特公司引进两台直径8.8米开敞式TBM自主施工，隧道全长18.46公里，岩石为坚硬的混合花岗岩和混合片麻岩，抗压强度为105-325Mpa，属于国际上TBM工程中十分罕见的极硬岩石条件，在此条件下仍创造了最高月进尺531米的纪录。该工程TBM自1997年下半年开始运至施工现场组装，1999年掘进贯通。

　　4.3.锦屏二级电站引水隧道

　　锦屏二级电站主体引水隧洞采用两台直径12.4mTBM、1台7.2mTBM和钻爆法联合施工。工程地质90%以上为大理岩，少部分为绿泥岩，Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，抗压强度在50-100Mpa，最大埋深2525m。该工程2008年6月开始掘进，因地质原因造成中途停止掘进，最终三台TBM累计掘进18公里左右，创造了12.4m大直径TBM最高月进尺683m的世界纪录。该工程存在极强岩爆和高压大涌水等世界性技术难题，无论是工程规模还是技术难度，都是一个令国际工程界瞩目的宏大工程。

　　4.4.旁多水利枢纽灌溉输水洞