关于全断面隧道掘进机探析

【前言】关于全断面隧道掘进机探析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.1 按照围岩地质进行分类 在岩石层中对隧道的掘进机，往往这些设备具有较为稳定的性能，在埋深较厚、强度较高的岩层中能够发挥其真正的作用，因此其面临的主要问题就是如何破岩。在松软地层掘进隧道的掘进机，此类型的掘进机往往用于在一定的地下水位下，而且其针对...

【摘要】本文首先对全断面隧道掘进机的类型和特点进行总结，对全断面掘进设备特征与关键技术进行分析，对断面隧道掘进机的主要部件进行研究，对全断面隧道掘进机的发展趋势进行探讨。

【关键词】全断面；隧道；掘进机；开挖；

1、引言

隧道的全断面施工方法共有三种，分别是钻爆法、全断面隧道掘进机施工法以及混合法，一般而言隧道全断面施工所面临的环境和地质条件等都较为复杂，所以在对其施工方法的选择方面，还没有一个标准。本文结合实际工程实践，分别对隧道掘进机类型、特点、设备特点、关键技术以及主要发展趋势等进行分析，不足之处，敬请指正。

2、全断面隧道掘进机的类型和特点

2.1 按照围岩地质进行分类

在岩石层中对隧道的掘进机，往往这些设备具有较为稳定的性能，在埋深较厚、强度较高的岩层中能够发挥其真正的作用，因此其面临的主要问题就是如何破岩。在松软地层掘进隧道的掘进机，此类型的掘进机往往用于在一定的地下水位下，而且其针对的是均质软弱的地层，对长度有限的隧道进行开挖。此类掘进机需要克服的问题，即是如何空洞及开挖掌子面，并确保其稳定性，如果隧道施工中以对市区环境地表沉降进行控制时，如何确保隧道的稳定性的问题就变得尤其显著。

2.2 按照开挖直径进行分类

首先，微型掘进机，其外形直径一般在25cm到300cm之间，直径不大，工作空间比较狭小；其次，中型掘进机，直径一般在300cm到800cm之间，直径偏大，一般在大型工程中能够见到此类掘进机；最后，巨型掘进机，其外形直径不小于800cm，机械设备较为沉重，除非是超大型工程中才有应用。

2.3 按照护盾形式进行分类

按照护盾形式进行分类，可以将掘进机分成开敞式掘进机、单护盾式掘进机以及双护盾式掘进机。

3、全断面掘进设备特征与关键技术

现阶段，我国设备制造技术、生产能力等方面都有了较大的发展，按照图纸进行加工是可以实现的，然而在掘进机设备的关键配套部件方面依然存在非常大的差距。所以，现阶段需要克服的关键技术包括以下几个方面：（1）隧道掘进机施工工艺和应用方面；（2）隧道掘进机的整体结构设计，包括其设计理论、设计方面、机型多样性应用以及系统配套软件的开发等；（3）隧道掘进机刀盘切削系统的主要技术；（4）隧道掘进机的推进以及排渣系统的主要技术；（5）隧道掘进机的盾尾密封主要技术；（6）隧道掘进机的衬砌结构，以及支护注浆系统等的主要技术，及其配套装备的研究；（7）隧道掘进机液压系统、电气系统等的设计，及其应用分析；（8）隧道掘进机在隧道进行掘进的过程中发挥其导向和监控的装置研究；（9）隧道掘进机在进行施工过程中实时工况监测，以及事故预警系统等的研究；（10）隧道掘进机中的诸多零部件的研究，包括专用刀具、轴承以及密封件等。

4、断面隧道掘进机的主要部件

断面隧道掘进机的主要部件按照下图所示，可以分为括刀盘及驱动装置、支撑壳体、水平支撑、顶护盾、刀盘驱动装置、推进液压缸、超前钻机、后下支撑、锚杆钻机以及仰拱块安装机等设备。

其中，刀盘按照其形状的不同，共分为平面刀盘、锥面刀盘以及球面刀盘等，球面刀盘能够增强设备的稳定性，然而较难进行掘进不良地质；平面刀盘由于其接触的岩石面积较小，同时其阻力也较小，因此大多应用于岩石层不稳定的地层；锥形刀盘的特点结合了平面刀盘以及球面刀盘，刀盘的主要构成分为主要构件、滚刀以及铲斗，其中滚刀就是作用在岩石上的主要工具。

顶护盾的作用主要是对顶棚进行保护，便于进行圈梁的安装，一方面避免大块岩石下落堵住刀盘，另一方面掘进或者换步时可以对掘进机前半部起到良好的支撑作用。

支撑壳体，又称“导向壳体”，属于掘进机的承载结构件，在支撑壳体上可以进行轴承、刀盘的安装，顶部进行定护盾的安装，避免碎石下落。支撑壳体的周围无支撑装置，起到一定的稳定和调节方向的作用。

刀盘驱动装置，主要包括轴承、驱动等装置，刀盘轴承能够承受设备的推力、倾覆力矩以及质量等，一般包括双列圆锥轴承以及三轴式滚柱轴承，其最高使用寿命甚至能达到20000H。刀盘的驱动装置根据其方式的不同，又分为电机驱动以及液压驱动两种，其是由于其动力装置的不同而产生一定的区别，以电机、液压马达等为动力，带动减速器和小齿轮及大齿轮，最后带动驱动刀盘。

超前钻机是掘进机不可或缺的施工设备，其功能主要是对施工现场地质进行超前探测，避免出现不可控结果。

推进液压缸位于水平撑板以及支撑壳体之间，其连接形式为球铰的连接形式，为了满足掘进机推进剂进行转向时，会导致水平支撑等产生一定幅度的小变化。

水平支撑，主要是按照液压缸撑紧洞壁，能够抵消对液压缸进行推进时产生的一个反作用力，如果对液压缸进行推进时产生伸长或者缩短，那么机体有可能在位移上有一定的变化。

出渣皮带机也是掘进机的重要组成部分，其作用即是把石渣运输到皮带上，然后将其运输到装车点，最后把石渣卸到渣车上。

后下支撑是掘进机停止工作之后，液压缸对其进行控制，然后可以放下后下支承，在进行掘进时即又缩回。

锚杆钻机是掘进机的主要部分之一，其作用是对岩石结构进行支护，拱顶部分的锚杆作业是具有非常重要的意义，能够有效避免顶部岩石落下，掘进机在工作时锚杆作业随之同时进行。

图 掘进机的主要部件

5、全断面隧道掘进机的发展趋势

随着社会经济的不断发展以及科学技术的进步，全断面隧道掘进机也得到较大发展，其发展趋势：首先，掘进机适应更加严峻的地质条件，适应软硬不同的地质工况，因此针对不同地质条件对掘进机提出不同要求，一些能够适应更加复杂的地形条件，另外一些地质条件简单，但是具有良好的经济型；其次，现阶段公路隧道具有多车道的需求，必须要采取大断面的形式，三车道及其以上，那么其路宽不能小于20米；最后，掘进机的未来发展方向还是朝着盾构掘进机的智能化发展，这种技术类似于机器人技术，涵盖了控制、遥控、导向、测量、探测以及通讯等。除此之外，掘进机也开始扩大其应用范围，在工业和民用管道施工方面，也得到了广泛应用。

6、结语

综上所述，全断面隧道掘进机是现阶段进行隧道开挖的重要手段，和传统的钻爆法相比而言，具有优质、安全等优点，因此在未来的发展中会得到越来越广泛的应用，本文对有关全断面隧道掘进机进行分析和探索，以期对于我国隧道开挖水平的提高，起到一定的促进作用。

参考文献

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