【行业视点】混合地质多面手——多模式隧道掘进机的应用

小编语：在最近的罗宾斯网络研讨会中，介绍了多模式隧道掘进机（CrossoverTBM）的应用。多模式隧道...

一般而言，隧道掘进机根据工作模式的不同，有开放式硬岩掘进机、泥水平衡盾构机、土压平衡盾构机等几种模式。多模式隧道掘进机是能够根据地质条件的不同，在不同模式之间自如切换的一种多功能隧道掘进机。主要有以下三类：

类型

硬岩/土压平衡盾构机

土压平衡/泥水平衡盾构机

硬岩/泥水平衡盾构机

用途

用于含有岩石的混合土质中的掘进

用于地下水压力下，混合土质与软土中的掘进

用于含水地层中，硬岩和软土中的掘进

特点

具有开放式/封闭式两种模式；

带有螺旋输土器

带有螺旋输土器和泥水系统

高度适应各种不同地质条件

多模式隧道掘进机的特征

高扭力/高转速的刀盘

• 双速齿轮箱

多模式的刀盘

• 单方向或双方向旋转
• 可变性
• 适应不同地层的刀具

改进的探测器/钻孔注浆系统

在“开放式、封闭式和半封闭式”模式下的运行

• 土压平衡的螺旋传送带可与传送带之间相互转化

完全可定制





混合地层中效率更高

现今对多模式掘进机的要求是：在不同类型的地质条件中，采用一台机器就能高效地进行掘进。

在具有一定自支撑强度的地质中——开放模式

在具有一定自支撑强度的地质中，但需要防止水的渗漏--->封闭模式（压缩空气、泥水、土压平衡等）

在不稳定的地质中掘进--->封闭模式（压缩空气、泥水、土压平衡等）

安全性：模式转换要能在有限的空间中进行

计划性：模式转换可能较费时间，因此必须准备一个详细的计划

地质信息：

• 为了决定何时、何地开始模式转换，需要有可靠的地质信息
• 为了确定地质情况，有必要进行适度的钻探

成本：

• 前期成本可能较高，但总体上可以节省更多的费用
• 耐久性较高，因此维修成本较低
• 由于具备双模式掘进能力，因此可以反复使用于多个项目

传统单模式泥水平衡盾构机

• 封闭式的刀盘
• 仅用于软土中的掘进

泥水平衡盾构机的多模式改装

在刀盘上加装滚刀或刮刀


中国，张江，采用直径为6.5m 的泥水平衡盾构机

传统单模式土压平衡盾构机

• 开放式刀盘
• 仅用于软土中掘进

土压平衡盾构机的多模式改装



加装滚刀/耐磨面板以适应混合工作面

[/b]





地质处理措施：采用泡沫以更好地适应含有粗糙颗粒的土质

[/b]





螺旋输土器的不同种类

[/b]



增加螺旋输土器出料能力和抗磨损能力

[/b]

结合上述理念，罗宾斯开发了型号代码为 XRE 的多模式隧道掘进机。

XRE 型多模式隧道掘进机

概况：

• 硬岩/土压式
• 开放/封闭两种模式
• 可用于硬岩或软土中
• 螺旋输土器或带式传送带

地质条件：

• 设计上可在开放/封闭两种模式中掘进
• 硬岩和/或软土，包含断层带的可渗透性地层
• 较不适用于砂质、砾质等可渗透性地层，不过可用添加剂、聚酯材料等稳定地质条件
• 通常用于混合工作面条件

多模式 XRE 隧道掘进机

如何工作——渣土清除和控制

• 为掘进过程中占大部分的地质情况进行优化
• 优化两种模式之间的转换速度
• 用于封闭模式的螺旋输土器
• 用于开放模式的传送带

刀盘特征：

• 滚刀
• 软土刀具
• 复合刀具
• 刀具可更换

采用双速变速箱驱动的可变速的刀盘

• 提高了性能
• 在低转速下（软土中）扭矩更高
• 在硬岩中转速更高

单向旋转的刀盘

• 效率更高
• 具有螺旋圆柱体以防止机体旋转
• 最小化硬岩状态下的磨损

仍然保留了双向旋转

• 在软土地层中更有效率
• 防止旋转

单向旋转（硬岩模式）、安装了滚刀、安装了碎石导槽



双向旋转（软土模式）、更换了刀具、更大的开口率

机器特征——钻探和地基加固

• 多模式机器要求采用钻探来决定机器要在哪种模式下运行：
• 应在开始掘进前制订详细的注浆方案
• 篷式钻孔：在隧道掘进机前方采用桩或注浆对地基进行加固

开放模式

封闭模式（土压平衡）

刀盘旋转

单向

双向

导槽

有

无

料斗

有

无

刀盘速度/扭矩

高速/低扭矩

低速/高扭矩

搅拌条

无

有

旋转接头

有（用于水或泡沫的小旋转接头）

有（用于水、添加剂、液压液、油脂等的大旋转接头）

推进油缸偏移机构

有

无

渣土系统

中央的传送带

底部的螺旋输土器

工程案例

墨西哥城西部排水隧道二期工程

项目位置：墨西哥城

隧道类型：污水隧道

掘进机型号：多模式 XRE 盾构

所用机器数：1 台

机器直径：8.7 m

隧道长度：5.9 km

组装形式：现场首次组装（OFTA）

地质条件：火成岩，软砂层，粘土层

施工时间：2015 年 8 月起开始施工红色；火山岩体

蓝色：夹杂中度固结砂粒的浮石

黄色：砂土

褐色：壤土





采用多模式隧道掘进机能够更好地适应复杂多变的地质条件。通过刀盘、螺旋输土器、泥土管道等的耐磨损处理，钻孔探测/注浆加固系统，刀盘监测系统和定制的物流系统，多模式隧道掘进机能发挥更高的效率。采用现场初次装配（OFTA）也能节省工期和成本。多模式隧道掘进机中有许多值得我们思考和借鉴的理念，希望这篇简短的介绍对您有所裨益！





点击下方“原文链接”—— 一点资讯！

    关注 隧道网