盾构和岩石掘进机是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“度身定做”的，不同于常规设备，盾构和岩石掘进机的核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计，还在于设备如何适用于所应用工程的各类地质条件和环境条件。盾构和岩石掘进机施工的成功率，首先取决于选型，决定于所选机型是否适应现场的地质条件和施工环境，可以说选型的正确与否直接决定着工程施工的成败。

一问：盾构和岩石掘进机选型的原则是什么？

不同型式的盾构和岩石掘进机所适应的地质范围不同，选型总的原则是安全可靠性第一，以确保盾构（TBM）法施工的安全可靠；在安全可靠的情况下再考虑技术的先进性，即技术先进性第二位；然后再考虑盾构的价格，即经济性第三位。施工时，施工沿线的地质条件可能变化较大，在选型时一般选择适合于施工区段大多数围岩的机型。

盾构和岩石掘进机选型时主要遵循下列原则：

（1）应对工程地质、水文地质有较强的适应性，首先要满足施工安全的要求；

（2）安全可靠性、技术先进性、经济合理性相统一，在安全可靠的情况下，考虑技术先进性和经济合理性；

（3）满足隧道外径、长度、埋深、施工场地、竖井周边的环境条件、施工线路上的地上及地下建（构）筑物条件、特殊场地条件等因素；

（4）满足安全、质量、工期、造价及环保要求；

（5）后配套设备的能力与主机配套，满足生产能力与主机掘进速度相匹配，同时具有施工安全、结构简单、布置合理和易于维护保养的特点；

（6）制造商的知名度、业绩、信誉和技术服务。

中铁隧道局集团有限公司与中铁工程装备集团有限公司联合研制的用于滇中引水工程香炉山隧洞的国产大直径TBM（直径9.83m）“云岭号”

二问：盾构和岩石掘进机选型的步骤是什么？

（1）在对地质条件(地层粒径分配、渗透系数、地下水压、土壤黏性) 、环境条件(地表情况、地下情况、沉降控制要求)、工期要求、经济性及可用辅助施工方法等充分研究的基础上选定盾构和岩石掘进机的类型。

（2）根据详细的地质勘探资料，对盾构（或岩石掘进机）整机及各主要功能部件进行选择、计算和设计（如刀盘驱动型式，主轴承直径，驱动功率，刀盘结构型式、开口率，刀具种类与配置，螺旋机型式与尺寸，皮带机输送能力，沉浸墙结构设计与泥浆门型式，破碎机布置与型式，进排泥泵输送能力及进排泥管直径等），并根据地质条件等确定盾构主要技术参数。盾构主要技术参数在选型时应进行详细计算，主要包括刀盘直径，刀盘开口及开口率，刀盘转速，刀盘扭矩，刀盘驱动功率，推力，掘进速度，螺旋机功率、直径、长度，送排泥管直径，送排泥泵功率、扬程等。

（3）根据盾构的设计性能、设计参数及辅助工法，选择与之相匹配的后配套施工设备。

中铁装备自主研制的首台出口澳洲市场大直径TBM（直径11.09m）

三问：盾构和岩石掘进机选型需要解决的问题是什么？

盾构和岩石掘进机选型必须以开挖面稳定为中心，以地质条件和环境条件为基本点；以地层粒径、渗透系数、地下水压为基本依据，并综合考虑工程具体实际；确保所选择的盾构能解决“掘得进、排得出、稳得住、耐得久”四个最根本问题。

（1）“掘得进”就是刀盘结构与刀具布置应具有地质针对性，刀盘结构设计要合理，刀具选用及空间布置要合理，刀盘刀具系统要能快速有效开挖正面地层。

（2）“排得出”就是螺旋输送机（土压平衡盾构）或排泥系统（泥水盾构）的设计要合理。排渣系统要能确保刀盘刀具开挖下来的岩土迅速排出。盾构施工效率不仅取决于刀盘刀具系统的开挖效率，渣土是否能够快速排出也至关重要，因此在盾构设备设计选型时应当充分考虑何种出渣方式。

（3）“稳得住”就是要能有效支护正面土体，以确保开挖面稳定，TBM还需要确保围岩的稳定性。

（4）“耐得久”就是关键部件要高可靠性以适合长距离复杂地质及复杂环境隧道施工。关键部件的高可靠、长寿命，是确保盾构“耐得久”的基本前提，主要体现在刀盘刀具高可靠、长寿命设计；主轴承的高承载能力、高可靠性、高密封性能与长寿命设计；主驱动减速机高可靠性设计等方面。

中铁工程装备集团研制的出口欧洲用于波兰希维诺乌伊希切隧道建设的泥水盾构（直径13.46 m）

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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