掘进机(Tunnel Boring Machine,简称TBM)是用于隧道施工的专用设备,能够在硬岩或软土中挖掘隧道。掘进机根据其适用地质和工作原理可以分为多种类型,主要包括:
1. 土压平衡掘进机(EPB TBM)
- 适用地质:软土、黏土、沙土、砾石等地质条件。
- 工作原理:利用前方舱内的土压保持平衡,通过螺旋输送机将开挖的土方输送到后方。
- 优点:适用于含水量高的软土地质,能够有效控制地面沉降。
2. 泥水平衡掘进机(Slurry TBM)
- 适用地质:软土、砂砾层、碎石层等复杂地质。
- 工作原理:在掘进机前端注入泥浆,通过泥浆压力平衡开挖面,并将开挖的土方混合在泥浆中进行输送。
- 优点:适用于地质不稳定、含水量高的地层,能够有效控制地面沉降和地下水渗漏。
3. 硬岩掘进机(Hard Rock TBM)
- 适用地质:硬岩、半硬岩等坚硬地质。
- 工作原理:利用前方的切削刀盘对岩石进行破碎,通过输送带将破碎的岩石输送到后方。
- 优点:适用于坚硬地质,具有较高的掘进效率和较长的使用寿命。
4. 开敞式掘进机(Open TBM)
- 适用地质:稳定的岩石地质。
- 工作原理:前方开放式刀盘直接接触岩石进行切削,通过输送系统将岩渣运走。
- 优点:适用于地质稳定、没有地表沉降要求的隧道工程。
5. 双护盾掘进机(Double Shield TBM)
- 适用地质:硬岩、半硬岩和软岩混合地质。
- 工作原理:前端护盾进行岩石切削,后端护盾用于支护和推进,双护盾结构可以同时进行掘进和支护。
- 优点:适用于复杂地质条件,能够提高掘进速度和施工安全性。
6. 单护盾掘进机(Single Shield TBM)
- 适用地质:软岩和硬岩地质。
- 工作原理:前端护盾进行岩石切削,单护盾结构在掘进过程中可以进行初期支护。
- 优点:适用于地质条件较为稳定的隧道工程。
每种掘进机都有其独特的设计和适用范围,选择合适的掘进机类型取决于工程的地质条件、施工要求和经济效益。在实际工程中,往往需要对地质进行详细勘察和分析,以确定最适合的掘进机类型。