土木工程机械课件第九章.pptx

《土木工程机械课件第九章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程机械课件第九章.pptx（38页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1土木工程机械课件第九章土木工程机械课件第九章9.19.19.19.1 隧道施工方法概述隧道施工方法概述隧道施工方法概述隧道施工方法概述2.2.暗挖法：暗挖法：暗挖法：则是全部工程作业都在地下进行。它暗挖法：则是全部工程作业都在地下进行。它的主要施工方法有：钻爆法的主要施工方法有：钻爆法(又称矿山法又称矿山法)、盾构法和、盾构法和掘进机法。掘进机法。（1 1）钻爆法：）钻爆法：对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出渣并进行喷锚支护的施工方法。对开挖的隧道进行钻孔、装药、爆破和出渣并进行喷锚支护的施工方法。测量测量钻孔钻孔装药装药爆破爆破通风通风排渣排渣撬顶撬顶打锚杆打锚杆第1页/共38页9

2、.19.19.19.1 隧道施工方法概述隧道施工方法概述隧道施工方法概述隧道施工方法概述 （2 2）盾构法和掘进机法：是将开挖、支护和衬砌）盾构法和掘进机法：是将开挖、支护和衬砌组合为一体，并对隧道进行全断面开挖的施工方组合为一体，并对隧道进行全断面开挖的施工方法。法。完成这种施工方法的大型施工机械是：盾完成这种施工方法的大型施工机械是：盾构机和全断面掘进机。构机和全断面掘进机。第2页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机 盾构：盾构：指用钢板作成筒形的结构物。在开挖隧道指用钢板作成筒形的结构物。在开挖隧道时，它可作为临时支护，并在筒形结构内安装开挖、时，它可作为临时支护

3、，并在筒形结构内安装开挖、运输、拼装隧道衬砌的机械手及动力站等装置，以运输、拼装隧道衬砌的机械手及动力站等装置，以便安全地作业。便安全地作业。盾壳盾壳第3页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机 1.1.盾构施工法：盾构施工法：盾构施工法使用盾构机开挖隧道的方法，是软盾构施工法使用盾构机开挖隧道的方法，是软土地层中隧道暗挖施工的主要方法。土地层中隧道暗挖施工的主要方法。主要用于：被掘进的工作面本身在开挖过程中主要用于：被掘进的工作面本身在开挖过程中不能保持稳定和有地下水的地层中，适用于城市地不能保持稳定和有地下水的地层中，适用于城市地铁和穿河铁和穿河(穿海穿海)隧道、污水

4、管道等工程。隧道、污水管道等工程。盾构盾构管片台车管片台车斗车斗车起重机起重机卸土仓卸土仓刀盘及刀盘及回转回转刀盘推压刀盘推压第4页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机全断面硬岩盾构掘进机：全断面硬岩盾构掘进机：第5页/共38页第一节第一节第一节第一节 盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述 掘进机法（简称掘进机法（简称TBMTBM法法(全断面掘进机开挖全断面掘进机开挖方法方法)）：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石进行隧道开挖的方法。岩石进行隧道开挖的方法。主要用于铁

5、路、公路隧道、引水隧洞和地铁等主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的施工。的施工。第6页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机2.2.盾构施工的种类：盾构施工的种类：盾构的分类方法有以下几种：盾构的分类方法有以下几种：（1 1）按开挖面土的挖掘方式，可以分为手掘）按开挖面土的挖掘方式，可以分为手掘（人工挖掘）式、半机械式和机械式。（人工挖掘）式、半机械式和机械式。（2 2）按开挖面上的挡土方式，可以分为开敞式）按开挖面上的挡土方式，可以分为开敞式和封闭式（土体能自立时采用开敞式，土体松软而不和封闭式（土体能自立时采用开敞式，土体松软而不能自立时则采用封闭式）。能自立时

6、则采用封闭式）。（3 3）按开挖面压力平衡的方式，可分为气压式、）按开挖面压力平衡的方式，可分为气压式、泥水加压式、土压平衡式。泥水加压式、土压平衡式。第7页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机1.1.手掘式：手掘式：手掘式盾构：手掘式盾构：其开挖面可以根据其开挖面可以根据地质条件全部敞开，地质条件全部敞开，也可以采取正面支也可以采取正面支撑，即随开挖随支撑，即随开挖随支撑。撑。2.2.半机械式盾构：半机械式盾构：半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。半机械式盾构系在手掘式盾构正面装上挖土机械来代替人工开挖。（1 1）反铲挖掘机式盾构：）反铲挖掘机式

7、盾构：第8页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（2 2）铣削臂式盾构）铣削臂式盾构 ：（3 3）网格切割式盾构：网格切割式盾构：第9页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机3.3.机械式盾构机械式盾构：机械式盾构：是在盾构的开挖面安装与盾构直机械式盾构：是在盾构的开挖面安装与盾构直径同样大小的大刀盘，以实现全断面切削开挖。径同样大小的大刀盘，以实现全断面切削开挖。（1 1）气压式盾构：）气压式盾构：为了防止掌子面塌坍，将工作面为了防止掌子面塌坍，将工作面密封在具有一定气压下，阻止地下水外流，以利于密封在具有一定气压下，阻止地下水外流，以利于挖土。

8、适用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施挖土。适用于在地下水位以下易于坍方的土壤中施工。工。第10页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（2 2）局部气压式盾构局部气压式盾构 只在盾构的局部范围内密封起来，注入压气，施只在盾构的局部范围内密封起来，注入压气，施工人员在密封室外的常压下工作。工人员在密封室外的常压下工作。第11页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（3 3）泥水加压式盾构泥水加压式盾构 ：在盾构前部设置一个：在盾构前部设置一个密封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压密封区，注入一定压力的泥浆水，以平衡地下水压力，阻止地下水流出，防

9、止坍方。力，阻止地下水流出，防止坍方。进液管进液管排泥管排泥管搅拌器马达搅拌器马达检查孔盖检查孔盖盾构推进盾构推进液压缸液压缸刀盘驱动马达刀盘驱动马达第12页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（4 4）土压平衡式盾构：是把由刀盘切削下来）土压平衡式盾构：是把由刀盘切削下来的土砂先滞留在刀盘泥土仓与排土螺旋输送机内，的土砂先滞留在刀盘泥土仓与排土螺旋输送机内，然后然后按照开挖量与输出量维持相等的原则，在保持按照开挖量与输出量维持相等的原则，在保持对开挖工作面施加一定压力的条件下，对开挖工作面施加一定压力的条件下，由螺旋输送由螺旋输送器自动连续出土。器自动连续出土。由于对

10、开挖工作面施加了一定的压力，这样由于对开挖工作面施加了一定的压力，这样 既可以防止开挖工作面崩坍，又可以起到隔离并平衡开挖工作面地下水的作用。既可以防止开挖工作面崩坍，又可以起到隔离并平衡开挖工作面地下水的作用。第13页/共38页第一节第一节第一节第一节 盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述盾构机与全断面掘进机概述三、盾构机与全断面掘进机的特点：三、盾构机与全断面掘进机的特点：(1)(1)保持巷道围岩不受破坏，因而保持了巷道保持巷道围岩不受破坏，因而保持了巷道的稳定性。的稳定性。(2)(2)掘进速度快，比钻爆法掘进速度快，比钻爆法 快快1 11.51.5倍。

11、倍。(3)(3)减少了岩石冒落及地下水的突然涌出。即：减少了岩石冒落及地下水的突然涌出。即：安全性好。安全性好。(4)(4)改善了劳动条件、减少了体力劳动。改善了劳动条件、减少了体力劳动。缺点：设备购置费用高、经济适用条件有限。如：缺点：设备购置费用高、经济适用条件有限。如：开挖的经济深度为：开挖的经济深度为：100010001500m1500m。第14页/共38页第二节第二节第二节第二节 盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理一、盾构机的工作原理：一、盾构机的工作原理：1.1.基本构造：基本构造：盾盾壳壳推进液压缸推进液压缸管

12、片拼装机管片拼装机刀刀盘盘螺旋输送机螺旋输送机盾尾密封盾尾密封管片输送机管片输送机第15页/共38页第二节第二节第二节第二节 盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理盾构掘进机的构造及工作原理2.2.土压平衡式盾构机的基本工作原理：土压平衡式盾构机的基本工作原理：通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内通过调整排土量或开挖量来直接控制泥土舱内的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同的压力，并使其与开挖面地层水、土压力相平衡，同时直接利用泥土舱内的泥土对开挖面地层进行支护，时直接利用泥土舱内的泥土对开挖面地层进行支护，从而使开挖面土层保持稳定。从而使开

13、挖面土层保持稳定。二、盾构掘进机的工作过程：二、盾构掘进机的工作过程：1.1.盾构机的掘进：盾构机的掘进：（1 1）液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构）液压马达驱动刀盘旋转，同时开启盾构机推进油缸，将盾构机向前推进。机推进油缸，将盾构机向前推进。（2 2）开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送）开动螺旋输送机将切削下来的渣土排送到皮带输送机上，然后由皮带输送机运输至渣土车到皮带输送机上，然后由皮带输送机运输至渣土车的土箱中。的土箱中。第16页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（3 3）通过竖井运至地面。）通过竖井运至地面。2.2.掘进中控制排土量与排土速度：掘进中控制排土

14、量与排土速度：保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣保持从螺旋输送机和泥土仓中输送出去的渣土量与切削下来的流入泥土舱中的渣土量相平衡。土量与切削下来的流入泥土舱中的渣土量相平衡。3.3.管片拼装：管片拼装：盾构机掘进一环衬砌长度的距离后，拼装机盾构机掘进一环衬砌长度的距离后，拼装机操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次操作手操作拼装机拼装单层衬砌管片，使隧道一次成型。成型。第17页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机4.4.盾构机的构造：盾构机的构造：刀刀盘盘刀盘动力刀盘动力机构机构盾盾壳壳推进推进液压缸液压缸人员仓人员仓管片拼装机管片拼装机螺旋输送机螺旋输送机第

15、18页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（1 1）盾壳：是一个用厚钢板焊接而成的圆筒，）盾壳：是一个用厚钢板焊接而成的圆筒，是盾构受力支撑的主体结构。是盾构受力支撑的主体结构。切口环切口环(前盾前盾)支撑环支撑环(中盾中盾)推进液压缸推进液压缸盾尾密封盾尾密封盾尾盾尾第19页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（2 2）切削刀盘：是一个带有多个进料槽的切）切削刀盘：是一个带有多个进料槽的切削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。削盘体，位于盾构机的最前部，用于切削土体。刀盘有封闭型和开放型之分。刀盘有封闭型和开放型之分。封闭型：切削刀盘由辐条

16、、切削刀具、进土槽和面板等构成。封闭型：切削刀盘由辐条、切削刀具、进土槽和面板等构成。开放型：是由切削刀具和加劲辐条构成。开放型：是由切削刀具和加劲辐条构成。第20页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（3 3）刀盘驱动支承机构：用以驱动刀盘旋转，）刀盘驱动支承机构：用以驱动刀盘旋转，以对物体进行挤压和切削。以对物体进行挤压和切削。刀盘支撑方式：刀盘支撑方式：中心轴支撑中心轴支撑周围支撑周围支撑中间支撑中间支撑第21页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机 刀盘支撑方式：刀盘支撑方式：第22页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾

17、构机（4 4）双室气闸）双室气闸双室气闸装在切口环上，包括前室和主室两双室气闸装在切口环上，包括前室和主室两部分。当掘进过程中刀具磨损、工作人员进入到泥部分。当掘进过程中刀具磨损、工作人员进入到泥土舱检察及更换刀具时，就要使用双室气闸。土舱检察及更换刀具时，就要使用双室气闸。第23页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（5 5）管片安装机：）管片安装机：功能：是能准确地将管片放到恰当的位置上功能：是能准确地将管片放到恰当的位置上并能安全且迅速地把管片组装成所定形式。并能安全且迅速地把管片组装成所定形式。需要具备三个动作：即能提升管片，能沿盾需要具备三个动作：即能提升管片

18、，能沿盾构轴向平行移动，能绕盾构轴线回转。相应的拼装构轴向平行移动，能绕盾构轴线回转。相应的拼装机构为举升装置、平移装置和回转装置。机构为举升装置、平移装置和回转装置。举升装置举升装置回转装置回转装置平移装置平移装置抓取装置抓取装置微调定位微调定位装置装置第24页/共38页9.29.29.29.2 盾构机盾构机盾构机盾构机（6 6）排土机构：主要包括螺旋输送机和皮带输送机。）排土机构：主要包括螺旋输送机和皮带输送机。第25页/共38页9.39.39.39.3 全断面掘进机全断面掘进机全断面掘进机全断面掘进机 掘进机法（简称掘进机法（简称TBMTBM法法(全断面掘进机开挖方法全断面掘进机开挖方法

19、)）：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石：利用隧道全断面掘进机上的回转刀盘破碎岩石进行隧道开挖的方法。进行隧道开挖的方法。主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等主要用于铁路、公路隧道、引水隧洞和地铁等的施工。的施工。第26页/共38页9.39.39.39.3 全断面掘进机全断面掘进机全断面掘进机全断面掘进机一、掘进机的分类：一、掘进机的分类：（1 1）按切削头的回转方式分为：单轴回转式）按切削头的回转方式分为：单轴回转式和多轴回转式。和多轴回转式。（2 2）按刀盘上的刀具破碎岩石的方式分为：）按刀盘上的刀具破碎岩石的方式分为：切削式、铣削式、挤压剪切式和滚压式。切削式、铣削式、挤压剪切

20、式和滚压式。（3 3）按掘进机有无护盾（最常用的分类方式）按掘进机有无护盾（最常用的分类方式）分为：开式、单护盾式和双护盾式。分为：开式、单护盾式和双护盾式。第27页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机1.1.开式掘进机：开式掘进机：是靠支撑在洞壁上的支撑靴板提供的反力而向是靠支撑在洞壁上的支撑靴板提供的反力而向前掘进的。前掘进的。第28页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机主要适用于岩层不易坍塌和地层比较稳定的硬主要适用于岩层不易坍塌和地层比较稳定的硬岩和中硬岩隧洞的开挖。岩和中硬岩隧洞的开挖。具有：结构简单，无护盾，调向灵活，机内空具有：结构简单，无护盾，调向灵活，

21、机内空间大等优点；但对于有断层、破碎带的地质条件适间大等优点；但对于有断层、破碎带的地质条件适应较差。应较差。2.2.单护盾式掘进机：单护盾式掘进机：主要适用于不能依靠洞壁来提供反力的地质条件，如大面积断层、破碎带，局部软岩或溶洞等。主要适用于不能依靠洞壁来提供反力的地质条件，如大面积断层、破碎带，局部软岩或溶洞等。掘进时的推进力是由护盾尾部的推进液压缸文撑在衬砌上而产生的。掘进时的推进力是由护盾尾部的推进液压缸文撑在衬砌上而产生的。护护盾盾推进油缸推进油缸管片管片第29页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机3.3.双护盾双护盾式掘进机在结式掘进机在结构上既有主支构上既有主支撑靴又

22、有护盾撑靴又有护盾结构。结构。主推进油缸主推进油缸护护盾盾副推进油缸副推进油缸支撑装置支撑装置支撑油缸支撑油缸 既能进行硬岩掘进，又能进行软岩地层的开挖。既能进行硬岩掘进，又能进行软岩地层的开挖。第30页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机（1 1）硬岩凿岩方法：）硬岩凿岩方法：当围岩状态较好可以使用支撑靴时，即围岩能给当围岩状态较好可以使用支撑靴时，即围岩能给支撑靴提供足够的推进反力与刀盘切削反力矩的情况支撑靴提供足够的推进反力与刀盘切削反力矩的情况下，掘进机工作类同开式掘进机。下，掘进机工作类同开式掘进机。（2 2）软岩作业方法）软岩作业方法当掘进机遇到软弱围岩，不能使用支撑靴

23、时，双当掘进机遇到软弱围岩，不能使用支撑靴时，双护盾式掘进机就像一台盾构机进行作业，即将双盾构护盾式掘进机就像一台盾构机进行作业，即将双盾构的文撑装置保持在收缩位置，支撑靴不用。的文撑装置保持在收缩位置，支撑靴不用。第31页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机二、全断面二、全断面掘进机的工作原理：掘进机的工作原理：1.1.掘进机的主要组成：掘进机的主要组成：岩石掘进机的结构一般都由下列几个部件组成，岩石掘进机的结构一般都由下列几个部件组成，即切削刀盘、主轴承与密封装置、刀盘即切削刀盘、主轴承与密封装置、刀盘 驱动机构、驱动机构、主机架、推进装置、支撑机构、排碴装置、液压系主机架、推

24、进装置、支撑机构、排碴装置、液压系统、除尘装置与电气、操纵等统、除尘装置与电气、操纵等 装置。装置。切削刀盘切削刀盘刀盘驱动装置刀盘驱动装置推进装置推进装置底部前支撑底部前支撑主支撑靴主支撑靴后支撑靴后支撑靴第32页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机2.TBM2.TBM掘进工作原理：掘进工作原理：（1 1）掘进工序掘进工序掘进开始掘进开始掘进结束掘进结束底部前支撑底部前支撑推进油缸推进油缸主支撑靴主支撑靴后支撑靴后支撑靴第33页/共38页第三节第三节 全断面掘进机全断面掘进机（2 2）换步工序）换步工序换步开始换步开始换步终了换步终了第34页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机3.TBM3.TBM掘进机掘进机:第35页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机第36页/共38页9.39.3 全断面掘进机全断面掘进机例：贯穿瑞士和意大利之间的阿尔卑斯山的铁路隧道。例：贯穿瑞士和意大利之间的阿尔卑斯山的铁路隧道。第37页/共38页