盾构机与TBM的区别

文摘   2025-01-06 22:03   河南  
前两天,老王和几个前同事吃饭,其中有在盾构机和TBM行业工作的前同事。其中有一个前同事说:现在煤矿行业也开始用“盾构机”掘进了。
这一说,在盾构机和TBM行业工作的同事小声纠正了两个字:是TBM。
也非常恰巧,老王前两天刚翻过群内一个朋友分享的资料--《煤矿智能化快速掘进成套技术与系统》,里面的内容也是盾构机和TBM分不清。
如果我们认真地听人家盾构机和TBM企业的技术人员或专家讲课,人家是常常先给我们科普两句盾构机和TBM的区别。通俗地理解:挖土的是盾构机,截割岩石的是TBM。那挖煤矿巷道的呢,一般都是TBM,因为我买TBM除了干基建的斜井之外,现在大多数都是用来干岩巷,割石头的可不就是TBM吗!

如果大家想更严格一点的去了解盾构机和TBM,可以找专业书籍去看看,比如在《盾构与掘进关键技术》一书的1.12节即为“盾构与TBM的区别”:

盾构和岩石掘进机统称为隧道掘进机。隧道掘进机的英文为“Tunnel Boring Machine”,简称TBM。在欧美,TBM泛指软土和岩石地层的掘进机;在日本和我国,盾构(Shield Machine)一般是指软土地层或软土地层为控制性地层的掘进机,而TBM一般特指岩石地层的掘进机。正是这种区域性的差异与不确定性的分类,在我国隧道工程界经常造成误解或混乱,因此很有必要讲清楚盾构与TBM的区别。
从传统意义上讲,按照我国习惯性的理解,盾构与TBM的区别主要有以下三个方面:
一是稳定隧道开挖面方式。开挖面的稳定方法是盾构工作原理的最主要方面,也是盾构区别于TBM的主要方面。盾构法是由稳定开挖面、盾构掘进和衬砌三大要素组成;现代盾构与TBM的主要区别就是盾构具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能;而TBM主要用于围岩能够自稳的岩石地层,是以岩石地层为掘进对象,它与盾构的主要区别就是不具备泥水压、土压等维护掌子面稳定的功能,没有主动稳定开挖面的机构。
二是提供掘进推力的方式。盾构的掘进推力是靠隧道管片提供,而TBM的推进力大多数是靠撑靴与隧道围岩之间的摩擦力提供。
三是刀盘形式的不同。在刀盘旋转方式上,盾构刀盘可双向旋转,TBM刀盘一般只单向旋转;同时,TBM刀盘除铲拾岩渣口外,刀盘上不设置其他开口;而盾构刀盘正面必须设置开口便于工作面排渣。
从现代意义上讲,由于技术的交叉与隧道工程的广泛应用,盾构与TBM的有些技术特点具有融合性,比如单护盾TBM的掘进推力就是依靠隧道管片提供;还有“一体多能"掘进机,如盾构、TBM融合的双模式设备,可通过其使用时发挥功能区分;另外,早期的“敞开式盾构",按现代的区分是否归纳到盾构类也是值得商榷的(本篇仍然把它归类为盾构)。

总之,以上三个方面的区别是从“形"的角度论述的,但从“神"的角度论述,重点应考虑其对隧道工程地质的适应性,盾构与TBM更应该从其关注重点进行甄别与应用。

一般来讲,盾构与TBM的关注重点不一样,盾构关注的重点是隧道施工的工作面稳定性问题与地层沉降控制问题,因此,盾构所面临的主要技术问题是如何持续平衡工作面的压力从而保持工作面的稳定性、安全高效地排渣和控制地层的沉降,从而保障安全和工程顺利进行。而TBM关注的重点是高效破碎岩体的问题,因此,TBM所面临的主要技术问题是如何高效破岩,保持掘进的高效率。但是进入21世纪,随着我国地下工程的发展,特别是地铁建设的需要,稳定地层与掘进能力矛盾在同一个工程中复合在一起,成为必须同时关注的两个重点方面,因此又形成了“复合盾构"概念。
另外,现代盾构出渣方式主要以螺旋输送机或环流方式进行排渣,总体上掘进效率较之TBM低,且消耗电能较多;TBM出渣方式为中心皮带机伸入到开挖舱出渣,最大特点是对于围岩稳定性好的地层,一般刀盘转速较高,掘进效率高、消耗电能最少。

干啥的,咱就得学啥,不能说设计掘锚机和掘锚一体机,而不去了解巷道支护和锚杆支护技术。
老王也看看那些搞护盾式掘锚机和护盾式掘锚一体机的啥时候撞南墙才回头!



老王说煤机
老王曾先后就职于全球两大煤机巨头和国内最大的综采自动化企业,目前为自由职业。此公众号将以介绍矿业采掘先进技术为主,同时也介绍智能制造、工业4.0、盾构掘进、深潜器、机器人等方面的先进技术;个人也提供行业的技术咨询服务。