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如何根据工程需求选择合适的TBM隧道掘进机类型

时间:2024-08-27 来源: 网络 阅读:988次

根据工程需求选择合适的TBM隧道掘进机类型需要综合考虑多个方面,以下是具体的方法: 一、考虑地质条件 1. 岩石类型:   - 硬岩地质:如果工程所在地层主要为硬岩,如花岗岩、玄武岩等,全断面硬岩掘进机(Tunnel Boring Machine for Hard Rock,简称 TBM-H)是较为合适的选择。这种 TBM 配备强大的破岩刀具和高功率的驱动系统,能够有效地破碎坚硬的岩石。例如,在山区铁路隧道建设中,经常会遇到硬岩地质,此时选用 TBM-H 可以高效地完成隧道挖掘任务。   - 软岩或土质地层:对于软岩或土质地层,如黏土、砂土等,盾构机(Shield Machine)可能更为适合。盾构机的刀盘设计和推进方式更适合切削软质材料,同时具备较好的土体稳定能力。在城市地铁建设中,盾构机广泛应用于软土地层的隧道挖掘。 2. 地质构造稳定性:   - 稳定地质:如果地质构造相对稳定,没有断层、破碎带等不良地质情况,常规的 TBM 类型都可以考虑。但仍需根据隧道断面尺寸、工程进度等其他因素进行综合选择。   - 复杂地质:若地质构造复杂,存在断层、破碎带、岩溶等不良地质现象,需要选择具有较强地质适应性的 TBM。例如,一些 TBM 配备了超前地质探测系统,可以提前探测前方地质情况,为施工决策提供依据。同时,对于可能出现坍塌风险的地段,TBM 应具备及时的支护能力,如能够快速安装钢拱架、喷射混凝土等。 二、根据隧道断面尺寸选择 1. 断面大小:   - 小型隧道:对于断面较小的隧道,如直径在几米以内的管道隧道或小型水电隧道,可以选择尺寸较小、灵活性较高的 TBM。例如,微型 TBM 或顶管机等设备,它们能够在狭窄的空间内进行施工,并且对周围环境的影响较小。   - 大型隧道:对于大型隧道,如铁路、公路隧道等,需要选择大型的 TBM 设备,以保证施工效率。在选择时,要确保 TBM 的开挖直径与隧道设计断面相匹配,避免出现过大或过小的情况。同时,考虑 TBM 的组装和拆卸难度,对于断面较大的隧道,可能需要在现场进行分段组装,这就要求 TBM 的设计便于组装和拆卸,同时要考虑施工现场的场地条件和运输能力。 2. 断面形状:   - 圆形断面:圆形断面是隧道中最常见的形状,大多数 TBM 都适用于圆形断面的挖掘。例如,盾构机和全断面硬岩掘进机都可以挖掘圆形隧道。对于圆形断面的隧道,选择 TBM 时主要考虑地质条件、工程进度和成本等因素。   - 矩形断面或其他特殊形状:如果隧道断面为矩形或其他特殊形状,可能需要选择特殊设计的 TBM 或采用组合式的挖掘方法。例如,一些矩形隧道掘进机可以直接挖掘矩形断面的隧道,而对于一些特殊形状的隧道,可以采用先挖掘圆形断面,再进行扩挖的方法。 三、考虑工程进度要求 1. 工期紧张程度:   - 紧急工期:如果工程工期紧张,需要选择挖掘速度快、施工效率高的 TBM。例如,一些先进的 TBM 可以实现连续快速掘进,每天的进尺量较大,能够满足紧迫的工期要求。同时,要考虑 TBM 的可靠性和稳定性,减少设备故障和维修时间,以确保施工进度不受影响。可以参考同类工程中使用的 TBM 的实际施工进度数据,进行合理的评估和选择。   - 正常工期:对于工期要求相对宽松的工程,可以根据其他因素,如地质条件、成本等进行综合考虑,选择性价比更高的 TBM。但仍需确保 TBM 的施工效率能够满足工程进度的总体要求。 2. 施工组织安排:   - 根据工程的总体施工组织计划,选择能够与其他施工工序良好配合的 TBM。例如,TBM 的出渣系统要与隧道运输系统相衔接,衬砌施工要与 TBM 的掘进进度相协调,避免出现施工工序之间的冲突和延误。同时,要考虑 TBM 的安装和调试时间,确保能够在规定的时间内开始掘进作业。 四、考虑设备成本和经济性 1. 购置成本:   - TBM 的购置成本较高,不同类型、规格的 TBM 价格差异较大。在选择时,要根据工程预算和资金情况,综合考虑设备的性能和价格。不能仅仅追求高性能而忽视成本因素,也不能为了降低成本而选择性能不足的设备。可以通过招标、租赁等方式降低设备购置成本。同时,要考虑设备的使用寿命和残值,评估长期的经济效益。 2. 运行成本:   - TBM 的运行成本包括能源消耗、刀具更换、维护保养等费用。在选择 TBM 时,要考虑其能源效率、刀具的耐用性和维护保养的便捷性。例如,一些 TBM 采用节能技术,能够降低能源消耗;刀具设计合理,更换频率低,可以减少运行成本。还要考虑施工过程中的人员培训成本和技术支持成本。选择有良好售后服务和技术支持的 TBM 供应商,可以降低后期的运行成本和风险。 五、其他因素 1. 施工环境:   - 考虑隧道施工现场的地形、地貌、气候等环境因素。例如,在山区施工时,可能需要考虑 TBM 的运输和组装难度;在高寒地区施工时,要选择能够适应低温环境的 TBM。对于水下隧道工程,需要选择具有防水性能的 TBM,并考虑水下施工的特殊要求。 2. 技术支持和培训:   - 选择有丰富经验和良好口碑的 TBM 供应商,确保能够提供及时的技术支持和培训服务。施工人员需要熟悉 TBM 的操作和维护,以保证设备的正常运行。可以参考供应商以往的工程案例和客户评价,了解其技术实力和服务质量。 3. 法律法规和标准:   - 遵守国家和地方的法律法规和标准要求,选择符合相关安全、环保等标准的 TBM。例如,TBM 的排放要符合环保标准,设备的安全性能要满足相关规定。同时,要了解当地对于 TBM 施工的审批程序和要求,确保工程能够顺利进行。