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  隧道施工机械 一、 凿岩台车 凿岩台车是吧几台凿岩机支架安装在同一台车上，也可同时进 行多个钻眼的施工。可作为其他工序的工作台。 凿岩机台车一般用于地质条件较好，基本不要临时支护的大断 面的隧道工程。其特点是劳动强度低，钻孔速度高，钻孔平均速度达 20~30 （cm/min ），钻杆长，可钻深孔而无须接杆，定向性好，机动性 好。 分类： 台车行走机构有 轨道 、履带 及轮胎 式三种。国产凿岩台车以轨 道及轮胎式较多。 轨行式台车车体一般为门架式，故常称门架式凿岩台车。其上 部有 2 ～3 层工作平台，能安装多台（可达 21 台）凿岩机；下部能 通过装碴机、 运输车辆及其他机具。 这种台车具有钻眼、 装药、支护、 量测等多种功能。 它是为了适应大断面隧道施工的需要， 同时克服手 持式凿岩机钻眼效率低的缺点而发展起来的， 在 铁路隧道 和水工隧洞 施工中被推广应用。在车体上安装数个钻臂 (用以安装 凿岩机 ，一般 1～4 台) 的可自行的凿岩机械设备。钻臂能任意转向，可将凿岩机运 行至 工作面 上任意位置和方向 钻眼 (孔) 。钻眼(孔)参数更为准确、钻 进效率高、劳动环境大大改善。 台车动力分机械式和液压式，后者应 用较多，自动化程度高，整个钻眼 (孔)程序由电脑控制。 [1] 在发展过 程中，起初采用 风动凿岩机 的梯架式凿岩台车， 逐步为用液压凿岩机 的门架式凿岩台车所代替。 轮胎式和履带式凿岩台车主要由柴油机驱动，安装 2 ～6 台高速凿岩机，车体转弯半径小 ,机动灵活，效率高，一般用于矿山 平巷掘进 ,也可用于隧道及地下工程的开挖。 二、 全断面隧道掘进机 全断面隧道掘进机是一种在岩层中直接开挖隧道的机械，它的 特点是用机械法破碎切削岩石， 刀盘直径与开挖隧道的直径大小相适 应，挖掘与出渣一起进行。与钻爆法相比，施工速度快，质量高，少 衬砌，少支护，能节约人力、物力，安全可靠。 掘进机的类型： 分类方式 类型 特点 切削式刀盘安装割刀， 像金属切削割刀一样将工作物切割下来， 适用于软 切削式 岩、土质等抗压强度小于 4MPa 的地层 铣削式切割过程靠滚刀的旋转和推进及铣刀的自转完成， 如铣削金属的铣 按破碎岩石方式分 铣削式 床一样，适用于软岩地质 挤压剪切式 用圆盘形滚刀使岩石受挤压和剪切而破碎 （以剪切为主） ，刀具有硬质合 金的刀圈或中碳合金堆焊化钨，钴等，适用于中硬岩石 滚压式 以挤碎岩石来切削， 刀具为圆盘式、 牙轮式和锥形带小球状刀具， 用于硬 岩 单轴回转式 切削头的回转轴只有一根，用于小直径的掘进机 按切削头回转方式 多轴回转式 切削盘上有几个小切削轮，小切削轮可独自旋转，各自有回转轴 分 按掘进方式分 推进式 牵引式 铲斗式 按排渣方式分 旋转刮板式 泥浆输送式 按外形特征分 敞开式 结构简单，靠撑踏装置支持机身，适用于岩层比较稳定的隧道工程 护盾式 机身有护盾掩护， 适用于易破碎的硬岩或软岩， 以及地质条件较复杂的岩 层 三、 喷锚机械和钢模台车 混凝土喷射机： 混凝土喷射机（ shotcrete machine ，concrete sprayer ） ：利 用压缩空气将混凝土沿管道连续输送，并喷射到施工面上去的机械。 分干式喷射机 （右图）和湿式喷射机两类， 前者由气力输送干拌合料， 在喷嘴处与压力水混合后喷出； 后者由气力或混凝土泵输送混凝土混 合物经喷嘴喷出。广泛用于地下工程、井巷、隧道、涵洞等的衬砌施 工。 干式喷射机 1.双罐式混凝土干式喷射机 由上罐储料室、 下罐给料器、 给料叶轮、钟形门、压缩空气管路、 电动机等组成。 关闭上、下罐间的下钟形门， 向下罐中通入压缩空气。 经给料叶轮将干拌合料连续均匀地送至出料口， 由压缩空气沿输送管 吹送至喷嘴。 2. 螺旋式混凝土喷射机 由螺旋喂料器将料斗卸下的干拌合料均匀地推送至吹送室， 罐内 装搅拌好的混凝土。 然后由螺旋喂料器空心轴和吹送管引入的压缩空 气将干拌合料沿输送管吹送至喷嘴。 3.转子式混凝土喷射机 在立式转子上开有许多料孔。 转子在转动过程中， 当料孔对准上 料斗的卸料口时，就向料孔加料；当料孔对准上吹风口，压缩空气就 将干拌合料沿输送管吹至喷嘴。 4. 鼓轮式混凝土喷射机 在圆形鼓轮圆周上均布 8 个 V 形槽。鼓轮低速回转，料斗中的 干拌合料经条筛落入 V 形槽，当充满拌合料的 V 形槽转至下方时， 拌合料进入吹送室，由此被压缩空气沿输送管吹送至喷嘴。 湿式混凝土喷射机 各种材料 (包含水 )按照设计配比要求进行充分搅拌，拌合好的湿 物料添加到湿式混凝土喷射机，再由喷射机把混凝土喷射到受喷面 上。 湿法喷射按照混凝土在喷射机上输送方式的不同又可为稠密流 输送和稀薄流输送。 稠密流输送 稠密流输送是把拌合好的湿混凝土通过泵泵送到喷头， 在喷头添 加压缩空气和速凝剂， 混凝土被高速喷射到受喷面上。 该种工法推荐 适用瑞申 RPB7 混凝土湿喷机。 RPB7 混凝土湿喷机 稀薄流输送 稀薄流输送是把拌合好的湿混凝土添加到混凝土喷射机的料斗 内，喷射机把物料均匀分配至下料口处， 再由压缩空气裹携物料通过 输料管输送到喷头， 在喷头处口加入速凝剂， 混凝土被高速喷射到受 喷面上。该工法推荐使用瑞申 PZS3000 混凝土湿喷机。 PZS3000 混凝土湿喷机 稠密流输送的优点（和稀薄流相比）： 输送距离远· (最大距离 100m ，最大输送高度 40m ；稀薄流输送 距离 ≤20m) 耗气量小· (耗气量 3-4m3/min) 。 喷射回弹小· ( ≤8%) 稠密流输送的缺点（和稀薄流相比）： 设备投资大· 混凝土须要添加泵送剂等· 须要考虑设备清理· 湿式混凝土喷射机的优点 1.大大降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度， 消除了对工人健康的危 害。 2.生产率高。干式混凝土喷射机一般不超过 5m3/h 。而使用湿式 混凝土喷射机，人工作业时可达 10m3/h ；采用机械手作业时，则可 达 20m3/h 。 3. 回弹度低。干喷时，混凝土回弹度可达 15%-50% 。采用湿喷 技术。回弹率可降低到 10% 以下。 4. 湿喷时，由于水灰比易于控制，混凝土不化程度高，故可大大 改善喷射混凝土的口质，提高混凝土 的匀质性，而干喷时，混凝土 的水灰比是由喷射手根据经验及肉眼观查来进行调节的， 混凝土的品 质在很大程度上取决于机手操作正确与否。 锚杆台车 锚杆台车是一种机械化的岩石锚杆支护系统， 它可使水泥注浆锚 杆、树脂灌注锚杆、劈叉式锚杆等的安装完全机械化，所有控制装置 都设在离锚护作业地点较远的地方， 使得操作者的安全可以保证， 并 设有安全棚。 锚杆机头系统能完成钻锚杆孔、 注浆、 由锚杆架上选取锚杆并安 装等连续作业。 同样的锚杆机头可用于灌注树脂和水泥两种作业， 而 无需要更换任何部件。 这些功能由一个三状态动力缸控制， 以确保动 作准确。装八根锚杆的架子以回转式，另有一个机械闭锁系统，能使 筒子恰好停在正确位置，毫不受阻地取出锚杆。 动力系统采用电动——柴油——液压式。 底盘为轮式铰接式装运 车。 衬砌模板台车 衬砌模板台车目前常用的有轨轮式钢模台车和轮胎式全液压衬砌 模板台车。 1、 钢模台车 钢模台车由钢模板、台车和液压系统三大部分组成。 一种为提高隧道衬砌表面光洁度和衬砌速度， 并降低劳动强度 而设计、制造的专用设备。有边顶拱式、直墙变截面顶拱式、全圆针 梁式、全圆穿行式等。 采用钢模台车浇筑功效比传统模板高 30% ， 装模、脱模速度快 2 ～3 倍，所用的人力是过去的 1/5 。 全断面针梁式砼衬砌钢模台车适应于引水洞、 导流洞等为全圆 或椭圆的地下洞室的砼衬砌施工。 2 、全液压衬砌模板台车 该车由基础车、臂架、拱架、模板、控制系统、混凝土浇筑系统 等组成。 基础车采用轮胎式底盘，更加灵活，拱架作为模板移动的导轨， 浇筑时承受压力。拱架有四处关节，可方便的折叠起来，在基础车的 前端设置有拱架调节机构，可实现拱架的倾斜、偏转、滑动等动作。 拱架的形状按隧道的尺寸进行设计。 四、 盾构机械 盾构是一种集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体的大型隧道 施工机械，是用钢板做成圆筒形的机构物，在开挖隧道时，作为临时 支护，并在筒形结构内安装开挖、运渣、拼装隧道衬砌机械手及动力 站等装置，以便安全的作业，这种设备主要用于软弱、复杂等地层的 隧道施工。 盾构的形式很多， 按盾构断面形状的不同， 可将盾构分为圆形、 拱形、矩形和马蹄形四种；按开挖方式的不同，可分为手工挖掘式、 半机械挖掘式，机械化挖掘式三种；按盾构前部构造的不同，可分为 全部开口形、半部开口形、密闭形三种。 机械化盾构按照切削机构分为切削轮式、挖掘式、铣削式。按 切削方式分有旋转切削式和网格切削式。 盾构机，全名叫盾构隧道掘进机，是一种隧道掘进的专用工 程机械， 现代盾构掘进机集光、 机、 电、液、传感、信息技术于一体， 具有开挖切削土体、 输送土碴、拼装隧道衬砌、 测量导向纠偏等功能， 涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科 技术，而且要按照不同的地质进行 量体裁衣“ ”式的设计制造，可靠性 要求极高。盾构掘进机已大范围的使用在地铁、铁路、公路、市政、水电等 隧道工程。 盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线 边向前推进边对土壤进行挖掘。 该圆柱体组件的壳体即护盾， 它对挖 掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压 力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌 等作业在护盾的掩护下进行。 盾构机根据工作原理大体上分为手掘式盾构， 挤压式盾构， 半 机械式盾构（局部气压、全局气压） ，机械式盾构（开胸式切削盾构， 气压式盾构，泥水加压盾构， 土压平衡盾构， 混合型盾构，异型盾构）。 泥水式盾构机是通过加压泥水或泥浆 (通常为膨润土悬浮液 )来 稳定开挖面，其刀盘后面有一个密封隔板， 与开挖面之间形成泥水室， 里面充满了泥浆，开挖土料与泥浆混合由泥浆泵输送到洞外分离厂， 经分离后泥浆重复使用。土压平衡式盾构机是把土料 (必要时添加泡 沫等对土壤进行改良 )作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面 之间形成泥土室， 刀盘旋转开挖使泥土料增加， 再由螺旋输料器旋转 将土料运出，泥土室内土压可由刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出 土量 (旋转速度 )进行调节。 根据盾构机不同的分类，盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切 削式、网格式和挤压式等。 为减少盾构施工对地层的扰动，可先借 助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层， 然后在切口内进行土体开挖与 运输。 敞开式 手掘式及半机械式盾构均为半敞开式开挖， 这种方法适于地地质 条件较好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施是能维持稳定 的情况，其开挖一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土层较差，还可 借用千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。 采用敞开式开挖， 处理孤 立障碍物、 纠偏、超挖均为其它方式容易。 为最好能够降低对地层的扰动， 要适当控制超挖量与暴露时间。 机械切削式 指与盾构直径相仿的全断面旋转切削刀盘开挖方式。 根据地质条 件的好坏， 大刀盘可分为刀架间无封板及有封板两种。 刀架间无封板 适用于土质较好的条件。 大刀盘开挖方式， 在弯道施工或纠偏是不如 敞开式开挖便于超挖。此外，清除障碍物也不如敞开式开挖。使用大 刀盘的盾构，机械构造复杂，消耗动力较大。目前国内外较先进的泥 水加压盾构、土压平衡盾构，均采用这种开挖方式。 网格式 采用网格式开挖， 开挖面由网格梁与格板分成许多格子。 开挖面 的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力而产生的。 当盾 构推进是，土体就从格子里挤出来。根据土的性质，调节网格的开孔 面积。采用网格式开挖时， 在所有千斤顶缩回后，会产生较大的盾构 后退现象，导致地表沉降，因此，在施工务必采取比较有效措施，防止盾 构后退。 挤压式 全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土， 对地层有较大的扰动，在施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部 挤压时施工时，要精心控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压 式施工时，盾构把四周一些范围内的土体挤密实。

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