敞开式-单护盾双模式TBM钢管片结构设计与分析.pdfVIP

工程机械

第56卷1第4期

总第618期

开式-－单护盾双模式TBM钢管片

结构设计与分析

王挺

中交天和机械设备制造有限公司

摘要「以国内EH引水隧道工程建设为实例，考虑到开式TBM在通过软弱、破碎围岩等松散体时，隧道撑靴作用

面会出现打滑、塌方等情况，造成撑靴无法为推进液压缸提供推进反力，影响TBM正常掘进和施工安全，因此，提出了

基于敬开式一单护盾双模式TBM钢管片支护结构的辅助推进方案。对钢管片支护结构进行了适应单护盾和敬开式

TBM掘进、支护的参数设计，建立了其在推进和脱困两种不同工况下的受力模型，在此基础上进行了数值模拟分析，判

断其整体结构是否合理，是否满足强度条件，并针对钢管片薄弱部位进行了结构改进，改进后薄弱部位最大应力降低

57.4%，实现了TBM穿越不良地质安全、高效支护和掘进，增强了开式TBM在大埋深、软弱地层等复杂环境适应性，

为工程实际应用提供了理论依据和参考。

关键词：双模式TBM；辅助推进；钢管片；数值模拟分析

为增强TBM的不良地质适应性，提高其掘进能力，

1引言专家学者与工程人员针对TBM创新改造进行了大量研

随着隧道工程建设的快速发展和隧道重大装备设计究。陈馈等对川藏铁路隧道建设中面临的岩爆、高地应

技术的不断突破，集破岩、支护、排渣、导向等功能于一体力、大变形等不良地质和问题做了系统总结,根据这些问

的现代化隧道掘进装备一一全断面隧道掘进机（TBM)川题对TBM提出了针对性的创新设计分析方法。洪开荣

广泛应用于各种大埋深隧道工程中。TBM主要分为开等、杨延栋5等对复杂地质条件下的大瑞铁路高黎贡山隧

式TBM和护盾式TBM，一般适用于中硬岩地质环境。道TBM施工关键技术进行了研究，同时对其TBM针对

开式TBM盾体短，掘进时撑靴直接撑紧在围岩上，在性研制技术进行了探讨。

遇到软岩、破碎地层或岩爆问题严重等典型不良地质条本文为解决开式TBM在穿越软弱围岩、破碎带地

件时，往往会出现撑靴处塌方导致无法撑紧，或无法及时层过程中，撑靴不能撑紧洞壁等行业难点问题，依托新疆

封闭围岩为作业人员和设备提供防护等问题。面对这些EH工程KSTBM3标段项目，对其进行了针对性改造设

情况时，TBM需停机处理，严重降低施工效率。计,增加了管片拼装功能和辅助推进功能,增强了常规敞

作者简介：王挺(1990一）,男,四川达州人，工程师,研究方向为盾构/TBM隧道工程施工技术及项目管理。

2025·4

1工程机械|171

施工技术

ConstructionTechnologies

开式TBM对不良地质的适应性,为工程实际应用提供了2.2

钢管片结构设计

2.2.1

参考。材料

钢管片主要由钢板或型钢焊接加工而成，强度高且

2辅助推进方案延性好,且有一定的抗冲击功能。根据工程实际需求,选

2.1辅助推进系统介绍择钢结构管片形式,材料型号为Q235结构钢。

如图1所示，在原开式TBM上新制分块式护盾，2.2.2拼装方式

各分块与主驱动之间均配置导向座，用于辅助推进液压