【论文摘要】本文主要介绍了TBM在不同工况下的作业程序，特别阐述了在各类围岩下的掘进模式及参数选择，对TBM的操作起指导和规范作用。
TBM施工法在铁道部系统首次应用的最新型隧道施工方法，它属系统化、工厂化的作业方式，每一个环节都相互关联，若其中有一个环节出现故障，整个施工将停滞。对全长 252m的 TB880E掘进机而言，技术含量高、操作复杂，其90％的指令由主控室发出，任意一个误操作都会影响施工或酿成重大事故，所以，正确地操作、合理地选择掘进参数是非常重要的。
1 正常情况下的作业程序
(1)启动设备前应发出报警，以引起不同作业区人员的注意，防止事故发生。
(2)启动高压水泵及刀盘喷水泵站。
(3)依次启动 7、 8、 3、 5、 1、 6、 9、 2号液压泵站。
(4)启动所有通风、除尘、制冷系统。
(5)根据地质情况选择刀盘的高／低速( 5． 4r／min／2．7r／min)，选择电机软启动，由软启动器控制电机启动的间隔时间及电流变化。
(6)启动8台主电机，后动间隔时间为1min；当还有H台主电机未启动时，同时启动3、2、1号皮带输送机。
(7)电机运转正常后，启动刀盘旋转，但必须注意电机的电流变化，若电流居高不下，立即停止刀盘旋转，检查电器设备。
(8)开始掘进：选择手动控制，调整掘进速度至20％，待掘进参数相对稳定，并实际掘进5cm后，开始以10个百分点递增，提高掘进速度；当推进油压到25．OMPa并基本稳定时，应以5个百分点递增，提高掘进速度，直到推进油压达额定值(26．5MPa)。
(9)掘进完一个循环(1．8m)，后退刀盘3cm，待刀盘空转1cm后，停止刀盘旋转，顺序停止电机及皮带机，进行换步作业；先放下后支撑，直到压力显示 15． OMPa为止；松开护盾夹紧缸，放下前支撑，直到压力显示10．OMPa为止；然后松开凯1、凯2，观察压力显示，直到撑靴回收压力为18．OMPa，伸出压力为 OMPa为止；向前移动凯 1、凯2，并确保到位。然后根据ZED导向系统对TBM左、右、上、下的偏差进行调整。调整时，因激光检测较慢，待数据显示稳定后，再进行操作，每次调整不得超过3皿。调向结束后，撑紧凯1、凯2，一般情况撑紧压力为 28． OMPa，若围岩干抗压强度较低时，撑紧压力一般为 27．5MPa，不允许超过28． OMPa，否则将挤垮局部围岩，造成撑靴打滑。待撑靴撑紧后，收回前、后支撑，前移后支撑，拖拉后配套。
(10)一切准备就绪，进人下一个循环的正常掘进。
2 扩孔作业与参数调整
扩孔作业是在需要换边刀时进行，每次只需使用一把扩孔刀，扩孔直径为8．9m。工序如下：
(1)后退刀盘1m。
(2)检查并确认扩孔操作间动作正常。灵活。
(3)检查并确认扩孔油缸和扩孔刀的伸缩自如。
(4)选择电机高速转动刀盘，并不断外伸扩孔刀，让扩孔刀慢慢接触岩壁。
(5)扩孔速度开始时控制在 10％，掘进5cm后，可调速到 10%－ 20％之间，最高不超过 25％。
(6)扩孔长度一般在cd一80一之间，在扩孔作业过程中，要不断向扩孔油缸内补油；保持伸出压力20．OMPa。
(7)扩孔完成后，回收扩孔油缸，停机，后退刀盘20cm，进行边刀或刮板的更换。
3 掘进模式的选择
TBM在掘进作业过程中有三种不同模式可供选择，即自动控制推力模式、自动控制扭矩模式和手动控制模式。选择何种工作模式，操作人员要根据岩石状况决定。
(1)在均质硬岩条件下掘进，选择自动控制推力模式，设备既不会过载，又能保证有较高的掘进速度。选择此种工作模式的判断依据是：掘进时，推进力先达到最大值，而扭矩未达到额定值，则可判定围岩为硬岩状态，选择自动控制推力模式。
(2)在节理发育围岩下掘进，设备推力不会太大，而刀盘扭矩却很高，应选择自动控制扭矩模式。选择此种工作模式的判断依据是：掘进时，扭矩先达到额定值而推进力未达到额定值或同时达到额定值，皮带输送机上无大块碴料输出，围岩可判定为均质软岩状态，选择自动控制扭矩模式。
(3)如果不能判定围岩状态，或围岩硬度变化不均匀，节理发育，存在破碎带、断层时，必须选择手动控制模式。
a.在手动控制模式作业过程中，若围岩较硬，推进力先达到额定值，此时应以推进力变化为参照，选择掘进参数，但推进压力不超过 26． 5 Mpa。
b.在手动控制模式作业过程中，若岩石节理发育。裂隙较多或存在破碎带、断层等。主要以扭矩变化并结合推进力参数来选择掘进参数，但单机电流<=400A。
c.无论在何种围岩条件下掘进，手动控制模式都能适用。
4 不同地质状况下掘进参数的选择和调整
4．1节理发育的硬岩情况下作业
(1)选择电机高速( 5． 4r／min)。
(2)开始掘进时掘进速度选择 15％，掘进到5cm后，方可提速。
(3)正常情况下，掘进速度一般<=35％。几种常用的掘进速度和惯人度控制推荐如下：
a.扭矩在 30％左右时，掘进速度<=25％，相应贯人度1．7mm。
b.扭矩在 35％左右时，掘进速度<=30％，相应贯入度2．2mm。
c.扭矩在 4O％左右时，掘进速度<=35％，相应贯人度2．9mm。
(4)围岩本身的干抗压强度较大，不易破碎，若掘进速度太低，将造成刀具刀圈的大量磨损；若掘进速度太高，会造成刀具的超负荷，产生漏油或弦磨现象，所以必须选择合理的参数掘进。
4．2 节理发育的软岩状况下作业
掘进时推力较小，应选择自动扭矩控制模式，密切观察扭矩变化，调整最佳掘进参数。
(1)8台主电机都在使用，掘进速度可调整在80％左右，但必须保证扭矩值<=80％，且变化范围<=10％，相应贯人度为 10mm。
(2)主电机没全部投人使用，扭矩的选择至少一台电机降5个百分点，比如说，6台电机掘进扭矩必须＜70％。
4．3 节理发育且硬度变化较大围岩状况的作业
因围岩分布不均匀，硬度变化大，有时会出现较大的振动，所以推力和扭矩的变化幅度大，必须选择手动控制模式，密切观察推力和扭矩的变化。
(l)操作参数选择：推进力<=17000kN，扭矩<=55％、且扭矩变化范围不超过 10％，相应贯人度为6mm左右。
(2)此类围岩下掘进，推力、扭矩在不停地变化，不能选择固定的参数(推力、扭矩)作标准，应切观察，随时调整掘进速度。若遇到振动突然加剧，扭矩的变化很大，观察碴料有不规则的多棱体出现，可将刀盘转速换成低速(2．7r／min)。并相应降低推进速度，待振动减小并恢复正常后，再将刀盘转换到高速(5．4r／min)掘进。
(3)掘进时，即使扭矩和推力都未达到额定值，也会使通过局部硬岩部分的刀具过载，产生冲击载荷，影响刀具寿命，同时也使主轴承和内凯产生偏载。所以要密切观察掘进参数与岩石变化。当扭矩和推力大幅度变化时，应尽量降低掘进速度，控制在30％左右，以保护刀具和改善主轴承受力，必要时停机前往掌子面了解围岩和检查刀具。
4．4 节理较发育、裂隙较多，或存在破碎带、断层等地质情况下的作业
掘进时应以自动扭矩控制模式为主选择和调整掘进参数，同时应密切观察扭矩变化、电流变化及推进力值和围岩状况。
4．4．L 掘进参数选择
a.电机选用高速，掘进速度＜50％，扭矩变化范围＜10％。
b.电机选用低速，掘进速度开始为 20％，等围岩变化趋于稳定后，推进速度可上调，但不应超过
物防，扭矩变化范围＜10%。
4．4．2 密切观察皮带机的出碴情况
a.当皮带机上出现直径为30cm文小的会核体岩块，且多棱休的比例大约占出碴量的20％－30％时，应降低掘进速度，控制贯人度<=7mm。
b.当皮带机上出现大量多棱体，并连续不断向外输出时，应停止掘进，更换刀盘转速为2．7r／min低速掘进，并控制贯人度<=10mm。
c.当围岩状况变化大，掘进时，刀具可能局部承受轴向载荷，影响刀具的寿命，所以必须严格扭矩变化范围<=10％，应以低的速度掘进，一般情况，掘进速度<=55%贯入度<=7mm。
综上所述，无论在何种围岩下掘进，都应密切关注围岩及参数变化，合理的选择调整掘进参数，有利于提高TBM使用率、降低成本。
4/17/2005
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