硬巖地層中盾構(gòu)機(jī)和 TBM 的適用范圍有哪些不同
時(shí)間：2024-09-30 來源： 網(wǎng)絡(luò) 閱讀：次
在硬巖地層中，盾構(gòu)機(jī)和全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）存在以下不同的適用范圍： 一、破巖能力與效率 1. 盾構(gòu)機(jī) - 刀具與破巖方式：盾構(gòu)機(jī)的刀具主要為刮刀和切刀，適用于軟土地層切削。在硬巖地層中，雖然也能通過更換刀具（如滾刀）來進(jìn)行破巖，但由于其刀盤結(jié)構(gòu)、刀具布局和動力系統(tǒng)最初是為軟土設(shè)計(jì)，整體破巖能力相對較弱。 - 破巖效率：盾構(gòu)機(jī)在硬巖地層中的破巖效率較低。因?yàn)槠渫七M(jìn)力、刀盤扭矩等參數(shù)設(shè)定相對更適合軟土特性，在硬巖地層掘進(jìn)時(shí)，需要頻繁調(diào)整參數(shù)且刀具磨損較快，難以維持較高的掘進(jìn)速度。 2. TBM（硬巖TBM） - 刀具與破巖方式：硬巖TBM刀盤上配備專門用于硬巖破碎的滾刀。滾刀通過對巖石的滾壓、破碎作用來掘進(jìn)隧道，這種破巖方式更符合硬巖的力學(xué)特性，能有效破碎抗壓強(qiáng)度較高（通常在100MPa以上）的巖石。 - 破巖效率：硬巖TBM的設(shè)計(jì)和參數(shù)專門針對硬巖地層優(yōu)化，具有較大的推進(jìn)力和刀盤扭矩。這使得它在硬巖地層中能夠保持較高的掘進(jìn)速度，破巖效率相對較高。 二、設(shè)備結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 1. 盾構(gòu)機(jī) - 盾殼結(jié)構(gòu)：盾構(gòu)機(jī)的盾殼結(jié)構(gòu)相對較薄，主要是為了適應(yīng)軟土壓力，在硬巖地層中，面對較大的側(cè)向壓力時(shí)，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可能面臨挑戰(zhàn)。 - 支撐與推進(jìn)系統(tǒng)：盾構(gòu)機(jī)的支撐依靠盾殼與周圍土體的相互作用，推進(jìn)是靠千斤頂頂在已拼裝的管片上。在硬巖地層中，由于硬巖的高強(qiáng)度特性，這種支撐和推進(jìn)方式可能無法很好地適應(yīng)，容易出現(xiàn)管片受壓不均勻、盾殼與巖石之間的摩擦力過大等問題。 2. TBM（硬巖TBM） - 護(hù)盾結(jié)構(gòu)：硬巖TBM的護(hù)盾結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)固，能夠承受硬巖地層的高應(yīng)力。例如，雙護(hù)盾TBM的護(hù)盾可以有效地將周圍巖石的壓力傳遞到掘進(jìn)機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)上，保證掘進(jìn)過程中的穩(wěn)定性。 - 支撐與推進(jìn)系統(tǒng)：硬巖TBM的支撐和推進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)硬巖的高強(qiáng)度和高摩擦力。其推進(jìn)力能夠有效地克服刀盤破巖的阻力，同時(shí)護(hù)盾與巖石之間的支撐方式也能確保掘進(jìn)機(jī)在硬巖中的穩(wěn)定掘進(jìn)。 三、出渣與通風(fēng) 1.盾構(gòu)機(jī) - 出渣方式：盾構(gòu)機(jī)通常采用螺旋輸送機(jī)出渣（土壓平衡盾構(gòu)）或泥漿管道出渣（泥水盾構(gòu)）。在硬巖地層中，螺旋輸送機(jī)可能會因硬巖碎塊的不規(guī)則形狀和較大粒度而出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；泥漿管道對于硬巖碎渣的運(yùn)輸效率也較低，需要對硬巖渣進(jìn)行更多的預(yù)處理。 - 通風(fēng)要求：盾構(gòu)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)主要是為了排除施工過程中的粉塵和有害氣體。在硬巖地層掘進(jìn)時(shí)，由于破巖產(chǎn)生的粉塵量較大，盾構(gòu)機(jī)原有的通風(fēng)系統(tǒng)可能難以滿足快速排出粉塵的要求，需要進(jìn)行升級或優(yōu)化。 2. TBM（硬巖TBM） - 出渣方式：硬巖TBM常見的出渣方式有皮帶輸送機(jī)出渣和軌道運(yùn)輸出渣等。皮帶輸送機(jī)能夠連續(xù)、高效地運(yùn)輸硬巖碎塊，軌道運(yùn)輸則可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整運(yùn)輸能力，更適合硬巖地層中較大粒度和不規(guī)則形狀的渣石運(yùn)輸。 - 通風(fēng)要求：硬巖TBM在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了硬巖掘進(jìn)時(shí)的粉塵問題，其通風(fēng)系統(tǒng)通常具有較大的通風(fēng)量和較好的通風(fēng)效果，能夠有效地排除破巖過程中產(chǎn)生的大量粉塵，保證施工環(huán)境的空氣質(zhì)量。 四、成本與經(jīng)濟(jì)效益 1. 盾構(gòu)機(jī) - 設(shè)備改造成本：如果要將盾構(gòu)機(jī)用于硬巖地層掘進(jìn)，需要對設(shè)備進(jìn)行大量的改造，如更換刀具、加強(qiáng)盾殼結(jié)構(gòu)、調(diào)整推進(jìn)系統(tǒng)等，這將增加設(shè)備的改造成本。 - 施工成本：由于盾構(gòu)機(jī)在硬巖地層中的掘進(jìn)效率較低、刀具磨損快、設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)相對較高，會導(dǎo)致施工成本增加，包括刀具更換成本、設(shè)備維修成本、施工工期延長帶來的間接成本等。 2. TBM（硬巖TBM） - 設(shè)備成本：硬巖TBM本身就是為硬巖地層設(shè)計(jì)制造的，雖然設(shè)備采購成本較高，但不需要進(jìn)行像盾構(gòu)機(jī)那樣的大規(guī)模改造。 - 施工成本：硬巖TBM在硬巖地層中的掘進(jìn)效率高，刀具磨損相對較慢（在正常工況下），設(shè)備穩(wěn)定性好，從而能夠降低施工成本，縮短施工工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。
