盾构和岩石掘进机（TBM）应根据不同的地质情况，选择不同的机型。目前常用的盾构主要有泥水盾构和土压平衡盾构；常用的岩石掘进机（TBM）主要有敞开式岩石掘进机（TBM）、单护盾岩石掘进机（TBM）和双护盾岩石掘进机（TBM）。随着我国盾构和岩石掘进机（TBM）科研工作者的不断努力，目前已经研制出具有多种工作模式的盾构和岩石掘进机（TBM），以满足工程需要。

一问：什么是土压平衡盾构？什么是泥水盾构？从地质适应性上看，二者的区别是什么？

土压平衡盾构是由刀盘开挖工作面的土壤，在土舱中以渣土为主要介质平衡隧道开挖面地层压力，通过螺旋输送机出渣的压力平衡式盾构。土压平衡盾构是在机械式盾构的前部设置隔板，使土舱和排土用的螺旋输送机内充满切削下来的渣土，依靠推进油缸的推力给土舱内的渣土加压，使渣土的土压作用于开挖面以保持其稳定。

土压平衡盾构工作原理

泥水盾构是以泥浆为主要介质平衡隧道开挖面地层压力，以泥水压力来抵抗开挖面释放的荷载以保持开挖面稳定，通过泥浆输送系统出渣的压力平衡式盾构。根据压力平衡控制的方式不同，泥水盾构又分为直接控制型泥水盾构和间接控制型泥水盾构。

间接控制型泥水盾构工作原理

从地质适应性上来看，土压平衡盾构主要适宜于粉土、粉质黏土、淤泥质粉土和粉砂等黏稠土壤地层施工，在这些地层中掘进时，刀盘切削下来的土体进入土舱后，由螺旋机输出，并在螺旋机内形成压力梯降，以保持土舱压力稳定。泥水盾构一般更适应含水较多或者水土压力较高的砂质或卵石地层。泥水盾构前有泥膜防止地层中水的流失，后有排泥泵保压出渣，所以泥水盾构对高水压、高渗透性的地层，具有土压平衡盾构不具备的优势。

二问：岩石掘进机（TBM）主要有哪些主要类型，分别适应于哪些地质条件？

岩石掘进机（TBM）主要分为三种类型，分别适应于不同的地质条件。

敞开式岩石掘进机（TBM）主要用于自稳性好的隧道；双护盾岩石掘进机（TBM）主要适应于部分或反复出现软弱破碎地层的隧道；单护盾岩石掘进机（TBM）主要适应于破碎及以软岩围岩为主的隧道。

三问：什么是单护盾岩石掘进机（TBM）？什么是双护盾岩石掘进机（TBM）？二者的区别是什么？

单护盾岩石掘进机（TBM）是在刀盘后面带有一个护盾，在护盾的保护下有管片安装设备，配合管片衬砌工艺，在岩层中可实现高掘进效率和较少停机时间，主要适应于破碎及软岩围岩为主的隧道。

单护盾岩石掘进机（TBM）组成

双护盾岩石掘进机（TBM）又称伸缩护盾式岩石掘进机（TBM），装备有两节盾构壳体，具有防止开挖面坍塌，又能曲线开挖，且能套筒式伸缩而并进作业的功能。双护盾岩石掘进机（TBM）按照硬岩掘进机配上一个软岩盾构功能进行设计，既可用于硬岩，又可用于软岩，其地质适应性较广泛，主要适应于部分或反复出现软弱破碎地层的隧道。

 

双护盾岩石掘进机（TBM）组成

双护盾岩石掘进机（TBM）具有双护盾掘进模式和单护盾掘进模式两种掘进模式。双护盾掘进模式适用于稳定性好的地层及围岩有小规模剥落而具有较稳定性的地层，此进洞壁岩石能自稳并能经受水平支撑的巨大支撑力，掘进时，伸出水平支撑，撑紧洞壁，由支撑靴提供掘进反力。单护盾掘进模式则适应于不稳定及不良地质地段，由管片提供掘进反力。

四问：当隧道地层复杂多变，有的地层适合选用盾构有的地层适合选用TBM，怎么办？

在复杂多变的地层施工时，任意单一型式的盾构或者岩石掘进机（TBM）都不能完全胜任掘进施工要求。一种解决方案是，根据相应地层情况选用两台或多台掘进设备，但这种方案不仅掘进费用高，而且由于场地限制使得多台掘进设备难以布置。因此，我国科研工作者针对不同的地质条件，研发了多功能盾构/TBM以及具有两种或两种以上模式的多模式盾构/TBM。掘进过程中，多模式盾构/TBM可根据地质情况和水文条件进行功能或工作方式的切换和调整。常用的有土压/泥水双模式盾构、土压/TBM双模式TBM、泥水/TBM双模式TBM及土压/泥水/单护盾三模TBM。

以上内容均节选自陈馈、谭顺辉、王江卡等编著的《盾构施工关键技术》（ISBN 978-7-113-26450-5）和《岩石掘进机（TBM）施工关键技术》（ISBN 978-7-113-26367-6）第二篇。

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