履帶板230型

我們常見的掘進設備有很多種分類，其中按使用范圍來分，可分為兩大類，一種是煤巖掘進機，另一種是巖石巷道掘進機。這個兩種掘進設備的功能都非常強大，可以用在很多環境較為特殊的環境中。

我們簡單的介紹一下這兩種，一種是用于掘進巖石巷道的掘進機，一般為全斷面鉆削式一次成巷的掘進機。另外一種是，用于掘進煤巷和巖石夾層量小于掘進斷面，同時也可切割的半煤巖巷的部分斷面選擇作用式掘進機。我們可以根據使用的環境不同，來做出選擇。

以上是根據使用范圍來將的兩種掘進設備，其中較為常用的還有結構不同的兩種掘進機，它們的主要功效都基本相同。

掘進機法與鉆爆法開挖隧道相比，施工過程具有連續性、“工廠化”的特點。TBM施工具有機械化程度高、快速、安全、勞動強度小、對地層擾動小、通風條件好、襯砌支護質量好、減少隧道開挖中輔助工程等優點。但它也具有對地質條件的依賴性大，設備型號一經確定后開挖斷面尺寸較難更改、一次性投資較大等劣勢。在單位成本上，掘進機施工隨掘進速度的提高而降低，近期國內一些工程的投標單價已接近或低于鉆爆法；但不可忽視的是地質條件的準確性，圓圈巖條件影響到掘進機的正確選型及施工造價，因此應特別關注。目前，國內的隧道開挖中采用掘進機施工的比例仍然很小，除客觀原因外，與國外相比，還存在掘進機使用技術和管理上的差距。

在掘進機施工中須抓住地質、設備、管理這三個中心環節，處理好這些關系，才能有效發揮出掘進機施工的優勢。

（一）地質資料

對地質情況，尤其是對于不良地層的調查，不僅對TBM基本型式的選定和施工速度影響很大，而且還是決定能否適用TBM施工的主要因素，進行隧道設計和制訂施工計劃時，提供詳細而準確的地質及水文資料是十分必要的，這些資料內容應包括以下幾點：

(1)隧洞沿線地形地貌條件和地質現象，過溝地段、傍山淺埋段和進出口邊坡的穩定條件。

(2)隧洞地質的巖性，可能存在的有害氣體及放射性元素。

(3)隧洞巖層的形狀，主要斷層、破碎帶和節理裂隙密集帶的位置、規模和形狀。

(4)地下水位、水溫和水的化學成分，特別是涌水量豐富的含水層、匯水構造等，以預測掘進時突然涌水的可能性，并估算涌水量。提供圍巖工程地質分類，確定各類巖體的物理力學性質和參數，對不同圍巖的穩定性做出評價。

掘進機性能的發揮在很大程度上依賴于工程地質條件和水文地質條件，如巖體的裂隙等級、巖石的單軸抗壓強度和韌性將決定掘進機掘進速率和工程成本；隧洞埋深、涌水大小等涉及掘進后的支護方法、形式及種類。適應地質的需要和可能的變化，是對設備的基本要求，也是對工程部門的考驗。

例如，面對硬巖的隧洞掘進，應敞開式掘進機；但是地質上的非同一性，需要敞開式掘進機還具備通過軟弱圍巖的能力。因為軟弱地層巖體膠結性能差，開挖面自穩時間短，此時掘進機上的支護設備就顯得十分重要，如使用錨桿設備、臨時噴射混凝土設備、架設圈梁設備等；若通過的軟弱地層段多或距離較長時，應綜合考慮是否加大上述設備的數量或能力；當通過斷層或特殊困難地段時，也可以使用超前支護設備，對刀盤前部地層進行預加固處理，此時要注意到進行超前支護時，掘進機應停止掘進。

又如，隧洞工程中常遇瓦斯氣體，當瓦斯濃度在5%～16%時，若遇到火源，隨時可能發生爆炸，因此需要在掘進機上安裝瓦斯測量和警示系統，當瓦斯體積濃度達0.5%時，系統會發出聲響或警示燈光；如果達到0.7%時，應通知操作人員停止掘進機掘進或立即啟動通風設備，以保證安全。

所以，提供明確的地質資料以及必要的預處理措施，是成功使用掘進機的基礎和保證。

（二）設備保障

針對地質的條件和特點，應選擇適合的機型。掘進機屬于典型的非標準設備，沒有適合任何地質條件的通用掘進機，生產廠家不可能提前制造或批量生產，每一臺掘進機都要由用戶根據地質條件、支護要求、工程進度等提出所需的技術性能和參敦。因為要開挖的洞徑大小不同、所面臨的地質條件不同，可選擇的機型也不同。即使是同類型主機，尚需自主確認驅動型式、控制系統、測量系統、記錄系統的規格和關鍵參數。特別是與之配合的后配套系統，更是關系到掘進機技術性能和效率的發揮。

（三）科學管理

隧洞工程本身帶有一定的未知數，這方面取決于已知地質資料和實際地質狀況是否一致；也取決于面對變化了的地質，施工管理和施工組織的應變能力。所以國際上普遍認為，有經驗的、善于管理的施工承包商，可以降低由于困難地質、變化了的地質以及未知地質狀況下的風險。如果沒有掘進機的施工經驗和管理上的能力，面對這些風險，可能會造成投資費用的增加、工期的延長，甚至整個工程方案的變更，其損失巨大，這種實例在國內外都曾發生。