隧洞掘進(jìn)機(jī)

掘進(jìn)機(jī)的刀盤工作機(jī)構(gòu)是在隧洞全斷面上切割巖層的滾刀盤，分平面滾刀盤和球面滾刀盤兩種。盤上裝有數(shù)十把滾刀，布置形式有同心轉(zhuǎn)軸式、行星轉(zhuǎn)軸式等多種。刀盤工作機(jī)構(gòu)用擋板與其他部分隔開。擋板前設(shè)有噴霧裝置、吸塵設(shè)備，用以除塵。擋板后方有駕駛室，內(nèi)有隔聲設(shè)備，以及液壓操縱閥和激光導(dǎo)向設(shè)備，便于按隧道的設(shè)計(jì)軸線控制掘進(jìn)機(jī)走向。掘進(jìn)隧洞時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使工作機(jī)構(gòu)的滾刀盤旋轉(zhuǎn)，并由液壓油缸將滾刀壓向工作面巖壁。在軸向推進(jìn)力作用下，所有滾刀的刀鋒抵緊巖壁并不斷滾動(dòng)，此時(shí)巖石被刀鋒的擠壓力破碎，整個(gè)工作面巖壁被刻劃出同心圈（或是內(nèi)擺線）的溝槽和巖圈；同時(shí)，滾刀兩側(cè)的楔面擠緊溝槽所產(chǎn)生的側(cè)向力將巖圈剪切碎裂。落下的石碴，由幾個(gè)連續(xù)旋轉(zhuǎn)的裝碴鏟斗輪流鏟起，在轉(zhuǎn)到最高位置時(shí)，卸入帶式轉(zhuǎn)載機(jī)的受料槽，再轉(zhuǎn)載到軌道礦車，運(yùn)出洞外。

隧洞掘進(jìn)機(jī)根據(jù)以剪裂為主的滾刀破巖原理，充分利用巖石抗剪強(qiáng)度小的弱點(diǎn)（剪裂和壓碎的破巖量比例約為5:1），石碴中條狀碎石占80～90%,巖粉量相應(yīng)減少 。

隧洞掘進(jìn)機(jī)已成功地應(yīng)用于硬粘土、頁(yè)巖、砂巖、石灰?guī)r、花崗巖等巖質(zhì)地層的隧洞施工，且水平和傾斜隧洞均能使用；掘進(jìn)的隧洞直徑自2.4米至10.8米。自20世紀(jì)50年代出現(xiàn)隧洞掘進(jìn)機(jī)以來(lái)，已應(yīng)用于礦山運(yùn)輸巷道、引水和泄水隧洞、交通用山嶺隧道和水底隧道及原子能工程用的洞室等。

中國(guó)自60年代中期開始研制，經(jīng)過(guò)近二十年來(lái)的使用與改進(jìn)，主機(jī)結(jié)構(gòu)已基本定型，技術(shù)性能日臻完善，已能有效地用盤形滾刀掘進(jìn)抗壓強(qiáng)度為200兆帕的中硬巖層；用球齒（碳化鎢）滾刀掘進(jìn)抗壓強(qiáng)度為250兆帕的硬巖。對(duì)抗壓強(qiáng)度超過(guò)300兆帕的極硬巖層，則因刀具磨損劇烈,在經(jīng)濟(jì)上不合理。當(dāng)前，正在對(duì)掘進(jìn)機(jī)的刀具壽命和破巖機(jī)理作進(jìn)一步研究，并試驗(yàn)用高壓射流作輔助破巖 。2100433B

隧洞掘進(jìn)機(jī)是一種用刀具切割巖層、開挖隧洞的多功能施工機(jī)械，能同時(shí)聯(lián)合完成工作面的開挖和裝碴作業(yè)，且能全斷面連續(xù)推進(jìn)。它由切割巖層的刀盤工作機(jī)構(gòu)、斗輪式裝碴機(jī)構(gòu)、液力支撐和推進(jìn)機(jī)構(gòu)、連續(xù)轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)和動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。這些機(jī)構(gòu)利用支撐液壓缸能相對(duì)升降。走行機(jī)構(gòu)有履帶式和軌行式兩種 。

掘進(jìn)機(jī)的功率強(qiáng)大，又是聯(lián)合作業(yè)，故掘進(jìn)速度高；同時(shí)還具有洞壁勻整，超挖量?。▋H為鉆爆法的1/4），能節(jié)省襯砌材料；又因不用爆破,不致擾動(dòng)周圍巖層，以及操作自動(dòng)化，并能保證施工安全等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是機(jī)體龐大，且專用性強(qiáng)，而無(wú)法適應(yīng)不同形狀、不同尺寸的隧洞斷面；工作中維修也較困難；施工初期投資高，故掘進(jìn)短隧洞不經(jīng)濟(jì) 。

掘進(jìn)機(jī)隧洞施工法（Tunnel Boring Machine），是一種采用全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，實(shí)行掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等施工工序并行連續(xù)作業(yè)的施工方法，具有掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)。

中文名稱

掘進(jìn)機(jī)隧洞施工法

英文名稱

tunneling machine method

定　　義

利用掘進(jìn)機(jī)開挖隧洞的施工方法。

應(yīng)用學(xué)科

水利科技（一級(jí)學(xué)科），水利工程施工（二級(jí)學(xué)科），土石方開挖（水利）（三級(jí)學(xué)科）

掘進(jìn)機(jī)是全斷面開挖隧洞的專用設(shè)備。它利用大直徑轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤上的刀具對(duì)巖石的擠壓、滾切作用來(lái)破碎巖石。美國(guó)羅賓斯公司在1952年開始生產(chǎn)第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)。70年代以后，掘進(jìn)機(jī)有了較快的發(fā)展。開挖直徑范圍為1.8～11.5m。在中硬巖中,用掘進(jìn)機(jī)開挖80～100 m3大斷面隧洞，平均掘進(jìn)速度為每月350～400m。美國(guó)芝加哥衛(wèi)生管理區(qū)隧洞和蓄水庫(kù)工程，在石灰?guī)r中開挖直徑9.8m的隧洞，最高月進(jìn)尺可達(dá)750m。美國(guó)奧索引水隧洞直徑3.09m,在頁(yè)巖中開挖，最高月進(jìn)尺達(dá)2088m。隧洞掘進(jìn)機(jī)開挖比鉆爆法掘進(jìn)速度快，用工少，施工安全，開挖面平整，造價(jià)低，但機(jī)體龐大，運(yùn)輸不便，只能適用于長(zhǎng)洞的開挖，并且本機(jī)直徑不能調(diào)整，對(duì)地質(zhì)條件及巖性變化的適應(yīng)性差，使用有局限性 。

隧洞掘進(jìn)機(jī)是一種新型的隧洞開挖專用設(shè)備。它的特點(diǎn)是:全斷面機(jī)械破碎，聯(lián)合作業(yè)，連續(xù)掘進(jìn)。比之常規(guī)施工方法，它具有掘進(jìn)速度高，洞壁勻整，超挖量小，操作安全以及可以大大地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和改善工作條件等等一系列極為重要的優(yōu)點(diǎn)。為適應(yīng)中國(guó)隧洞工程施工技術(shù)的迅速發(fā)展編譯了《隧洞聯(lián)合擱進(jìn)機(jī)》一書。其中著重介紹了美國(guó)制造的各種型式的掘進(jìn)機(jī)及其使用概況，存在問(wèn)題和今后發(fā)展的趨勢(shì)。以供從事隧洞開挖工程的同志們參考。