ＡｃＡＤＥＭＩｃ ＦＡＩＥＬＡＮＤ 学术瞳地◎黄金华祁海燕辽宁水利土木工程咨询有限公司 摘要：ＴＢＭ的掘进进度，主要取决于隧道的地质条件、ＴＢＭ的机时利用率及掘进参 数的选择，其中隧道的地质条件属于客观因素，如何在ＴＢＭ设备各部分机械良好的情 况下提高ＴＢＭ的掘进进度关键在于纯掘进过程中ＴＢＭ掘进参数的选择。辽宁省大伙 房输水一期工程ＴＢＭ２标段成功运用ＴＢＭ完成了主洞１３１０１ｍ的开挖，期间更创造了 ７５０．６ｍ的ＴＢＭ月施工进度。 关键词：围岩长度围岩类别适应性掘进参数掘进进度 ＴＢＭ的掘进进度，主要取决于隧 １．地质围岩长度及类别统计 道的地质条件、ＴＢＭ的机时利用率及 １．１各类围岩长度汇总 掘进参数的选择，其中隧道的地质条件 理力学性质如表２。 大伙房输水一期工程ＴＢＭ２标段合 ２．ＴＢＭ在备类围岩中的适应性 ＴＢＭ｝￣ｇ掘进速度ｖ，通常按下式 Ｖ ｈｑＸｎＸ６０／１００ 属于客观因素，如何在ＴＢＭ设备各部分 计采用ＴＢＭ施￣１３１０１ｍ，开挖揭露出的 ＩＩｂ类围岩、Ⅳ类围岩。各类围岩的 度关键在于纯掘进过程中ＴＢＭ掘进参 岩、Ｉ 机械良好的情况下提高ＴＢＭ的掘进进 围岩有四种，分别为：Ⅱ类围岩、Ⅲａ类围 表示：数的选择。辽宁省大伙房输水一期工程 长度见表１。 ＴＢＭ２标段成功运用ＴＢＭ完成了主洞 式中：ｈｑ一刀盘旋转１周滚刀刀刃的 切入深度（ｃｍ／ｒ） ｎ＿刀盘转速（ｒ／ｍｉｎ） 通常情况下，ＴＢＭ掘进时调整刀 １．２各类围岩的物理力学ｈ生质 各类围岩不同的物理力学性质（主 １３１０１ｍ的开挖，期间更创造了７５０．６ｍ的 ＴＢＭ月施工进度。取得这样的成绩与 要是坚硬性及完整性）直接影响掘进参 ＴＢＭ掘进过程中合理地选择掘进参数 数的选择，所以首先应了解各类围岩的 盘转速为最大转速，ＴＢＭ２标采用的 是分不开的，下面就大伙房输水一期工 物理力学性质，再根据地质工程师对前 ＴＢ８０３Ｅ实际应用过程中最大转速为 程ＴＢＭ２标在不同围岩类别中掘进参数 方围岩类别的分析判断调整掘进参数。的选择方面的一些经验进行总结。 ５．６ｒ／ｍｉｎ，此时，纯掘进速度的提高，主 度的增加。但若围岩软弱不均，或者节 理裂隙极其发育时，刀盘转速及滚刀刀 围岩项目 Ⅱ Ⅲａ ＨＩ ｂ ｊ Ⅳ ＴＢＭ２标段ＴＢＭ施工段各类围岩的物 要在于刀盘旋转一周滚刀刀刃的切入深 类别 合计 刃的切入深度变换频繁，此时应综合考 虑其纯掘进速度。 ＴＢＭ２标各类围岩由于其物理力学 性质不同，其刀盘旋转一周滚刀刀刃的 切入深度也有所不同，ＴＢＭ的适应性由 此可以体现如下： Ⅱ类围岩质量均匀且围岩岩体完整 长度（１＂１１） 比例（％） ４５６４ ３４．８ ６０７４ ４６ ４ ２４０６ １８．４ ５７ ０．４ １３１０１ １００ 表１：地质围岩类别长度汇总表 性好，但由于其干抗压强度偏高，其切 ＼ 别 Ⅱ类围岩 Ⅲａ类围岩 ＼ ＩＩＩ ｂ类围岩 Ⅳ类围岩 软岩 入深度就较小，纯掘进速度受之影响偏 低。Ⅲａ类围岩虽然其干抗压强度较高， 但由于其岩体较Ⅱ类围岩相对破碎，节 坚硬性 坚硬岩 坚硬岩 中硬岩 软岩 中硬岩 岩体完整性 完整 较破碎 较完整 完整 极破碎 较破碎 理裂隙发育，其切入深度较高，纯掘进 速度随之提高。同样Ⅲｂ类围岩也比较 ７５ 表２：各类围岩物理力学性质 ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＦＡＩＲＬＡＮＤ Ｉ学术园地 、、、 长度（ｍ） 时间（月） 平均进度（ｍ／月） 观察输送皮带机的出碴情况，如果此时 １Ｉ类围岩４５６４ １０ ９ ４１８ ７ 输送皮带机的出碴有大块出现时，仍要 在此基础上降低推进速度。 Ⅲａ类围岩 ６Ｏ７４ １１．９７ ５０７ ４ ２、石质由软变硬时，根据主控室 仪表变化，此时应注意推进压力不能大 １１Ｉ ｂ类围岩 ２４０６ ５．９７ ４０３ 于１９０ｂａｒ，如果超过此值时应降低推进 Ⅳ类围岩 ５７ ０ １７ ３３５．３ 速度。 ３、同时还要观察输送皮带机的出 表３：各类围岩中平均掘进速度统计袁 碴情况：如果观察５～６分钟的时间石质 还是较均匀时，此时应提高刀盘转速； 适合掘进，掘进速度较高，但Ⅳ类围岩 ３．２其他参数选择 如果观察中石质不均匀时，此时刀盘转 由于其岩体破碎且结构面数量较多，掘 实际施工中，参数选择由于围岩变 速不变还围持在低速掘进中。 进中需频繁变换滚刀刀刃的切入深度 化有所不同，围岩的变化情况大至分为 ３．３控制模式选择 和刀盘转速，故纯掘进速度较低。通过 五种情况。 ＴＢ８０３Ｅ提供三种工作模式可供选 ＴＢＭ２标段实际在各种围岩中平均掘进 １、石质均匀，强度一直较高。 择，分别为：自动控制推进模式、自动控 速度的统计也与上述说法一致，见表３。 ２、石质均匀，强度较低。 制扭矩模式和手动控制模式。其中自动 从以上表格中可以得知从以上表格 ３、石质变化不均匀，软硬变化频繁。 控制推进模式及自动控制扭矩模式均 中可以得知大伙房输水一期工程各类围 ４、石质变软。 要求石质均匀程度较高，手动控制模式 岩中，Ⅲａ类围岩是最适于ＴＢＭ掘进开 ５、石质变硬。 适合于各种围岩情况。由于ＴＢＭ２标段 挖的，其纯掘进速度在各类围岩中是最 此五种情况在选择掘进参数时可 各类围岩变化频繁，所以实际施工中均 快的。 分为两大类进行：第一种为石质很均匀 采用手动控制模式进行掘进。 的情况下，此时刀盘转速不变化（５．６ｒ／ ３．合理选择ＴＢＭ的掘进参数 ｍ）只调整相应的推进压力；第二种为石 ４。结束语 ＴＢＭ掘进参数是影响掘进速度的 质不均匀的情况下，此时要根据主控室 诚然，地质条件制约着ＴＢＭ的掘 重要因素。它主要由刀盘的推进速度、 仪表读数以及输送皮带机出碴情况分 进速度，但针对不同的围岩类别使用什 扭矩、刀盘转速及推进压力４个指标来 别调整刀盘转速和推进压力。 么样的掘进参数以提高ＴＢＭ的施工效 表征。这些参数指标必须随围岩条件 ３．２．１刀盘转速不变化调整相应的推进 率呢？还需要ＴＢＭ主司机在工作中不断 的变化而不断变化，而且相互之间必须 压力 地摸索，使本机发挥最大的效能，满足 匹配。掘进参数选择得当、匹配合理协 １、由于ＴＢＭ施工中刀盘推进压力 快速掘进的目的。 调，才能有效提高ＴＢＭ施工效率。 大于１９０１３ａｒ时，刀盘自身振动较大，此 ３．１扭矩及刀盘转速选择 时易导致刀具螺栓松动、刀盘开裂的现 ＴＢＭ２标施工的德国ＷＩＩＫＴＨ公司 象，这样会增加相应的工作量而影响刀 生产的ＴＢ８０３Ｅ｝￣：据电网频率提供了三 盘的总推进效率，所以在ＴＢＭ掘进选 种刀盘转速的选择模式，分别如下： 择推进压力时将推进压力控制在１９０ｂ ｒ １、扭矩为５３５０ｋＮ・ｍ，转速５．７ｒ／ 以内。 ｍｉｎ（电网频率为５０Ｈｚ）。 ２、在掘进时观察主控室的各个 ２、扭矩为５０８３ｋＮ・１＂Ｉ１，转速６．０ｒ／ 仪表比较平稳以及输送带机出碴较平 ｍｉｎ（电网频率为５３Ｈｚ），此为额定转速。 稳，此时掌子面的围岩很均匀，出现该 ３、扭矩为４１２０ｋＮ・ｍ，转速７．４ｒ／ 种情况时，掘进机参数的选择都是根 ｍｉｎ（电网频率为６５Ｈｚ），此为最大转速。 据输送皮带机的程受能力而进行调整 由于我国电网频率为５０Ｈｚ，再根 推进速度。 据以往魔沟岭隧道施工时掘进曲线分 ３。２．２调整刀盘转速和推进速度 参考文献： 析，ＴＢＭ２标的刀盘最大转速应控制在 １、石质由硬变软时，根据主控室仪 《全断面岩石掘进机》［Ｈ］．石油工业出版 ５ ６ｒ／ｍ 表变化，此时应降低刀盘转速，同时应 社，２００５ ｒ 一————一一————～～ ７６ ｉ ｉ ’ ｉＬ
