施工大型机械设备
一、敞开式“云岭号”TBM机
云岭号TBM机内观
项目经理徐祖鹏介绍云岭号操作室
云岭号首部内观、操作
20-05-08，“云岭号”在四川德阳顺利下线。
长235米，重2050吨的云岭号TBM硬岩掘进机，由中铁隧道局集团、中铁装备集团联合为香炉山隧洞定制。直径9.83m，估计约有3列火车的总宽度。中间是为TBM机提供材料运输的轨道。设有避难舱，可安全避难96小时。
最大推力31526KN（相当于重力3200吨），总功率5600kw，转弯半径 500m，并且具备直径方向最大 30cm 的扩挖能力，适应坡度-8%~+8%。可使隧洞掘进、出碴、衬砌、灌浆、采用激光导向等工序平行作业，实现一次成洞。
二、敞开式“弘毅号”TBM机
2022年3月，由中国中铁装备和中国水电十四局共同研制的硬岩掘进机“弘毅号”在云南昆明下线，D9.84 m。该机针对软岩大变形、断层破碎带、涌水突泥等地质条件进行精准设计，在常规功能配置基础上新增了超前地质预报、有害气体检测等多项功能。
该机在正常情况下可每天完成掘进约15米，效率比传统钻爆法施工提高3到5倍。
TBM结构件主要包括刀盘和主机区，重量约1300吨。刀盘由1个中心块（单件重约160t）和4个边块（总重约160t）组成；主机区包括主驱动、13台驱动电机，8块护盾、主梁一、主梁二、主梁三及鞍架、撑靴、推进系统、钢拱架拼装器、多功能拼装机、L1区锚杆钻机、超前地质钻机、应急混喷等。刀盘及主机区结构件属超重、超大结构件，纵坡25.5%斜井下井运输和主机吊装焊接是TBM组装过程中难度最大、危险系数最高的安装作业工程。其他设备还有1节设备桥、1节喷浆桥、12节后配套台车、一个会车平台。
三、单护盾式“龙润号”TBM机
23年 8月，应用于滇中引水二期配套工程大理段骑马山隧洞的国内最小直径的“龙润号”单护盾式TBM机， 在四川德阳顺利下线。 骑马山隧洞全长10.42千米，TBM独头掘进施工段长度10.274千米。
“龙润号”虽然开挖直径只有4.6米，整机长度却达到了465米，集成掘进、衬砌、灌浆于一体，具备掘进、衬砌管片安装、管片背部豆砾石吹填及回填灌浆功能。同时，在防止刀盘和盾体卡死、突泥涌水、小直径超厚管片吊运及安装等方面进行了针对性设计，以应对骑马山隧洞“溶蚀构造、岩爆、大变形、断层破碎带”等特殊地质情况。
“严格来讲，TBM并不适合在地质条件较差的空间下使用。” 在长江设计集团滇中引水项目总工程师张传健看来，滇中引水工程多段隧洞地质条件脆弱，甚至缺乏施工条件，这却倒逼研发者不断创新升级，打造具有针对性的适配的TBM以保证施工安全与进度。
四、TBM机技术资料
护盾式《TBM机隧道施工原理》视频网址 https://v.youku.com/v_show/id_XMTgwNjgzNzU4MA==.html 。观看后笔者体会：
1、TBM机适应于较完整坚硬岩体的开挖，故称为TBM硬岩掘进机。
2、TBM机首部之后就是衬砌预制管片件组合安装段，还可以进行超前钻探及灌注处理。在首部有出机通道，以便更换切削刀头、进行超前支护、事故处理。
3、机内设出渣管道至传送带，连续作业。
建管局 23-08-31《TBM来了，一文带你了解这个掘进器》摘录建，
TBM（Tunnel Boring Machine）,全断面岩石隧洞掘进机，传统机型主要分为敞开式、单护盾和双护盾三种。
敞开式采用锚、网、喷围岩初期支护工艺，不采用全环管片衬砌，由撑靴提供推进反力。
单护盾TBM掘进过程中同步安装全环衬砌管片，依靠管片提供推进反力。 双护盾TBM护盾包括前护盾、伸缩护盾、支撑护盾和尾护盾，可由撑靴和管片两种提供掘进推力形式，在双护盾模式下可实现掘进和管片拼装同时进行。
笔者体会：敞开式与护盾式的区别，不是护盾不同，而是在于是否衬砌管片。
敞开式
单护盾式
双护盾式
敞开式TBM的特点：
由主机、支护系统和后配套组成。主机主要由刀盘、机头架、护盾、驱动系统、主梁、推进系统、后支撑等组成，负责隧洞开挖。支护系统主要为主机掘进完成后岩壁提供初期支护和衬砌。后配套为主机的施工提供动力、风、水、电、气等保障，和其他辅助施工。
撑靴作为开敞式TBM的支撑、换步的结构，同时也用作开敞式TBM的导向，不断对TBM的位置姿态进行调整。
敞开式掘进机结构图
敞开式TBM的工作原理示意图
（1）掘进准备
（2）掘进推进
（3）换步准备
（4）换 步
笔者理解：
撑靴，就像靴子套在TBM机主梁上，掘进时由隧洞壁的有效反力，为刀盘和主机提供向前掘进力。换步，实际上是撑靴沿主梁向前移动一段。周而复始完成TBM机向前。步进，也是相同原理，只是不需要掘进了。
弘毅号有3个主梁，能否安装三套撑靴？更可靠地形成推力。能否反向安装一套撑靴？在TBM机后面的足够空间段进行倒车，以便前方开展TBM机脱困施工处理？
对于敞开式和护盾式TBM，在围岩塌方、收敛和变形条件下都存在卡机的风险。护盾式TBM与敞开式TBM相比，盾体长度更长，卡机的几率更高，脱困难度相对更大些。 针对TBM施工大断层、大变形的问题，目前多选用敞开式TBM 。
为什么说敞开式TBM是复杂地质中的“掘进利器”？
敞开式TBM在岩石完整地段掘进能够最大限度的发挥其高效、快速的施工优势，支护量小，掘进-换步为直线工序作业。
一旦围岩条件差，无法自稳的情况下，支护量大大增加，撑靴无法有效撑紧提供反力，支护、换填模筑混凝土将成为直线工序作业，掘进效率降低。
敞开式TBM施工由于开挖和支护分开进行，刀盘附近有足够空间安装超前地质探测设备及临时、初期支护设备如锚杆钻机、超前钻机、钢支撑安装设备、应急喷射混凝土设备等，如遇局部不稳定围岩、不良地质，通过超前地质探测设备探明不良地质类型、规模后制定应对施工方案，可通过TBM护盾后安装的临时支护设备打设锚杆、安装钢支撑、应急喷砼加强支护或超前钻孔灌浆固结后再掘进。
TBM施工遭遇断层破碎带或软弱围岩，会造成刀盘无法转动。护盾范围断层破碎带垮塌，同样会造成TBM护盾抱死，使TBM无法推进。
TBM被卡主要利用刀盘刀孔、人孔、刀盘周边或对护盾进行开孔通过人工使用工具对破碎岩体进行清理，对刀盘、护盾周边进行环向扩挖完成刀盘脱困。TBM遭遇前方较大规模破碎体时则通过施工绕洞至TBM前方，采用人工开挖对断层破碎带进行施工处理，然后TBM步进通过。
一般情况下，相较于护盾式TBM，敞开式TBM不容易在不良地质地段卡机、且能够根据地层灵活配置支护设备，地质适应性较强。
目前在国内外隧洞施工中，TBM施工技术已经高度成熟，TBM施工表现也得到了广泛的认可，TBM必然成为未来隧洞施工的主流选择。
五、“龙祥号”盾构机
盾构机在中铁山河下线
首部内观
20-06-23，中铁五局集团、中铁山河工程装备股份有限公司联合为滇中引水龙泉倒虹吸施工掘进量身打造的利器—— “龙祥号”盾构机下线。为复合式土压平衡式盾构机。
设备总长度约90米,总重量500吨,其开挖直径6.47米，最大推力4086t，最大推进速度80mm/min，总功率1975kW。转弯半径250m，具备直径方向最大40mm（cm？）的扩挖能力,能适应±50‰坡度的隧洞工程。
与其他复合式土压平衡盾构机相比，“龙祥号”盾构机增加了许多针对性设计，采用了主动铰接方式，前盾配备了稳定器，中盾配备了可伸缩式撑靴，进一步增强了盾构机的适应性、稳定性和可靠性，能有效应对隧洞埋深大、易喷涌、施工风险大等问题，代表了当前盾构行业最前沿的技术水平。
龙祥号盾构机与云岭号TBM机最大的不同处是，前者适于土层，后者适于硬岩。“土压平衡式盾构”为盾构机的一种，在其前部将切削下来的土料与水和化学材料混合形成泥浆，并维持一定的土压力，将泥浆通过管道排出。这种盾构施工土层变形较小，有利于施工区的稳定。
一般复合式土压平衡式盾构机
首部结构示意图（施工视频不易下载）
盾构机隧道施工工艺步骤：
1、始发竖井：始发竖井的任务是为盾构机出发提供场所，用于盾构机的固定、组装及设置附属设备、掘进中出碴、物资器材供应的基地。
2、盾构机拼装 。
3、盾构机的始发：利用临时拼装管片等承受反作用力的设备，将盾构机从始发口进入地层 。
4、盾构掘进同步安装管片，顶部为楔形管片锁紧管环。必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力。在出口段通过导航系统调整方向
5、回填注浆：采用与围岩条件完全相适合的注浆材料及注浆方法，在盾构推进的同时或其后立即进行注浆，将衬砌背后的空隙全部填实。
6、衬砌防水：衬砌防水分为密封、嵌缝、螺栓孔防水三种。
7、二次衬砌：二次衬砌须在一次衬砌、防水、清扫等作业完全结束后进行。依据设计条件的不同，二次衬砌可用无筋或有筋混凝土浇注，有时也用砂浆、喷射混凝土。
六、同步衬砌仰拱栈桥
22-02-07：世界首台最重、最长、性能最齐全的全工序仰拱同步衬砌台车“滇中一号”完成了组装工作，台车总长238米，设备总重428吨，行车时液压支腿支撑主梁达到行车目的。可在进行TBM硬岩掘进施工的同时，衬砌工序协同跟进。具有一次性解决现浇筑仰拱工序复杂、浇筑不连续、TBM施工工序干扰、无法同步施工等技术问题。
22-05-04：香炉山隧洞7号支洞上游TBM段完成仰拱首仓混凝土同步浇筑。使用设备为仰拱栈桥（台车），全长247米，重约650吨，其中：主桥145米，前坡桥62米，后坡桥40米，设备移动采用步进方式。
安装仰拱栈桥
七、高黎贡山隧道彩云1号TBM机