特點
相對於目前常用的方法,TBM集鑽、掘進、支護於一體,使用電子、信息、遙測、遙控等高新技術對全部作業進行制導和監控,使掘進過程始終處於最佳狀態。在國際上,現已廣泛套用於水利水電、礦山開採、交通、市政、國防等工程中。隧道掘進機械,基本上有兩種:一種是臂架式鑽進機械,在隧道內部進行鑽孔機械,或是小型的小段面直接鑽研機械;另一種就是全斷面隧道掘進機(TBM)。
分類
一段時間以來,把TBM分為兩大類(Grandori,1996年):
岩石開挖
通常用這類TBM在穩定性良好、中~厚埋深、中~高強度的岩層中掘進長大隧道。這類掘進機所面臨的基本問題是如何破岩,保持掘進的高效率和工程順利。
鬆軟地層掘進
通常用這類TBM在具有有限壓力的地下水位以下的基本均質的軟弱地層中開挖有限長度的隧道。這類掘進機所面臨的基本問題是空洞、開挖掌子面的穩定、市區地表沉降等。
對於全斷面隧道掘進機,目前在國內有兩種提法,其一是岩石掘進機(TBM),其二是盾構機。TBM就是適合硬岩掘進的隧道掘進機,盾構機指的是適於在軟岩、土中的隧道掘進機。這種說法有些言不符實,因為現在許多硬岩TBM也採用盾構技術,而TBM本來就是隧道掘進機的意思。鑒於學術及現實中稱法混亂,造成許多麻煩,所以本文建議國內採用統一稱法,採用“硬岩TBM”和“軟岩TBM”兩種來規範(下文就採用此用法)。其中硬岩TBM又可分為敞開式TBM、護盾式TBM。
硬岩TBM適用於山嶺隧道硬岩掘進,代替傳統的鑽爆法,在相同的條件下,其掘進速度約為常規鑽爆法的4~10倍,最佳日進尺可達150m;具有快速、優質、安全、經濟、有利於環境保護和勞動力保護等優點。特別是高效快速可使工程提前完工,提前創造價值,對我國的現代化建設有很重要的意義。
而軟岩TBM適用於軟弱性圍岩施工的隧道掘進機,是目前城市捷運建設中速度快、質量好、安全性能高的先進技術。採用盾構機施工的區間隧道,可以做到對土體弱擾動,不影響地面建築物和交通,減少地上、地下的大量拆遷。這兩種設備的技術開發與套用,在我國地下工程領域具有十分廣闊的前景。