• 序

• 前言

• 第1章绪论

• 第2章TBM岩－机相互作用机理

• 第3章TBM复杂环境不良地质超前探测方法

• 第4章TBM渣片感知与分析

• 第5章TBM设备运行状态监测

• 第6章TBM施工信息管理云平台

• 第7章TBM掘进参数智能控制技术

• 第8章TBM支护等级智能决策技术

• 第9章TBM掘进姿态智能控制技术

• 第10章TBM辅助智能化施工系统应用

本书总结了国内外隧道掘进机(TBM)的发展与应用现状，在分析 TBM岩-机相互作用机理的基础上，从TBM复杂环境不良地质超前探测、TBM渣片感知与分析、TBM设备运行状态监测等方面，介绍了适用于TBM的岩体状态和设备状态等多元信息感知方法及其工程应用情况；通过搭建TBM施工信息管理云平台，开展数据挖掘与分析，结合实际工程项目讨论了TBM掘进参数、支护等级、掘进姿态的智能控制技术与决策方法，阐述了TBM辅助智能化施工系统的开发与应用情况。

本书是一部较系统介绍全断面隧道掘进机在不同地质地层施工技术的著作。内容包括全断面隧道掘进机的基本结构及工作原理、全断面隧道掘进机作业对象及特点、隧道勘测简介、隧道全断面施工方法、全断面隧道掘进机施工前的技术准备、全断面盾构掘进机施工技术、全断面岩石掘进机的性能、全断面岩石掘进机施工技术、复合地层隧道的全断面机械化施工技术，最后介绍了全断面隧道掘进机施工工程的典型实例。本书可供从事机械专业及铁路公路隧道、城市地下铁道、水利电力引输水隧洞、煤矿巷道等地下工程施工专业的工程技术人员和高校师生阅读参考。

前 言

全断面隧道掘进机是用于铁路公路隧道、城市地下铁道、水利电力引输水隧洞、煤矿巷道等地下工程施工的大型机械化施工设备。一般是指用于岩石地质地层施工的全断面岩石掘进机(Full Face Rock Tunnel Boring Machine，简称TBM)和用于土质地层或混合地层施工的全断面盾构机(简称盾构，Shield)。

全断面岩石掘进机生产于20世纪中叶，由于其在岩质地层施工中所表现出来的优越性能，在国外得到了从事这样地层施工的工程承包商的重视，因此发展相对较快，并且基本上已成为定型了的系列化产品，只要给出隧道(洞)的几何参数和所穿越岩石地层的地质地层技术参数和相关地质状况，就能设计制造，交货周期10个月左右。

盾构机的发展历史可追溯到1823年，但是全断面机械化隧道盾构机也是在20世纪才发展起来的。盾构机原设计思想是以土质地层为主，即软弱质地层，如塑性地层、砂等地质地层。盾构机主要应用于城市地下污水管道、城市地下铁道等的工程施工。

全断面隧道掘进机的发展经历了一个曲折的历程，特别是全断面岩石掘进机，尽管埋在地下的事故不多，但却引起过工程承包商、全断面岩石掘进机的设计机构及其制造商的高度重视，从而加快了全断面隧道掘进机的设计制造技术和施工技术的发展。近代科学技术的进步，特别是数字技术、可视化技术及控制技术的发展应用，为全断面隧道掘进机的发展提供了可靠的技术基础。全断面隧道掘进机的发展趋势应该是进一步提高其对地质地层的适应性。有些国家的设计制造厂商正在朝此方向努力，争取设计出通用(万能)的全断面隧道掘进机--适应于各种地质地层的全断面隧道掘进机，现在的混合式盾构机应该是其最基本的初级形式。

近年来，由于我国对基础建设工程规模的扩大和进一步深入，全断面隧道掘进机及其施工技术得到了政府和相关部门的重视。20世纪90年代，西安--安康铁路中的秦岭隧道工程使用的是从德国引进的两台TB880E全断面岩石掘进机和山西省万家寨引黄工程中所使用的全断面岩石掘进机等，在工程施工中的成功应用，以及城市地下铁道采用盾构施工技术的进一步完善，应该是我们国家在21世纪发展全断面隧道掘进机及其施工技术的良好开端。

全断面隧道掘进机是集机、电、液、光于一体的大型复杂机械化地下工程施工设备，第一章就其基本结构和工作原理进行了探讨，全断面隧道掘进机施工对其作业对象的地质地层特点和状况非常敏感，第二章就这部分内容进行了介绍；全断面隧道掘进机施工工程一般情况下也可以采用传统的钻爆进行施工，这两种施工方法对隧洞的勘测和规划有着一定影响，第三章探讨了这部分内容；考虑隧洞的几何尺寸和形状、隧洞施工用机械设备的不同，隧洞的全断面施工有着不同的施工方法，第四章就这部分内容进行了简述；全断面隧道掘进机属特大型机械化施工设备，适用地质条件和地质地层状况针对性较强，一般情况下都是"量体裁衣"，从设计制造、运输到安装就位，周期相对较长，需要作较细致的施工前的技术准备工作，第五章探讨了这部分内容；以土质为主的地质地层和以岩石质为主的地质地层及土质和岩石质互层的地质地层的施工设备和施工技术是不同的，第六章、第八章和第九章分别对之进行了探讨；第七章探讨的是全断面岩石掘进机的主要技术参数；第十章介绍了全断面隧道掘进机施工实例。

展望21世纪，由于我国城市化规模的加快，基础建设力度的加大，西部大开发战略的实施，城市地下铁道的公里数将会扩大，铁路公路隧道的长度和数量都会增多，大型水电站和水利设施所需的隧洞工程施工周期将会要求尽可能的缩短。纵观这些大型地下工程，全断面隧道掘进机作为这样工程施工的主力机械设备将会发挥更大的作用。这一愿望的实现，不仅需要性能良好的全断面隧道掘进机和对地质地层状况的客观准确勘测，更需要既掌握全

断面隧道掘进机性能又掌握其在不同地质地层中掘进时的施工技术。在这些方面，国内外学者都进行了深入研究和相当的经验总结。在此基础上，结合我们的相关研究，编著成此书， 以期能为我们国家全断面隧道掘进机的发展和地下工程建设作出贡献。

本书承华北电力大学(北京)叶定海副教授，水利部发展研究中心李仕森教授级高工等的审阅，在他们的大力帮助和支持下，本书得以早日修改完成。此书在出版过程中还得到杨永江同志的大力支持和帮助。华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室、能源的安全与清洁利用北京市重点实验室给予了资助，谨此一并致谢。

本书虽经反复修改，数易其稿，仍难免疏漏甚或失误之处，敬请读者指正。

作 者

2005年7月

本书是关于介绍“隧道掘进机施工技术”的教学用书，全书共分10章，对土压平衡盾构施工技术、泥水盾构施工技术、硬岩隧道及盾构法隧道的运输技术进行了详细介绍，特别是结合具体工程实例，阐述了复合盾构在复杂地层中施工和大直径盾构在软土地区进行盾构法隧道施工的最新技术和进展。书中论述的隧道施工技术，基本代表了中国当今最新的盾构法隧道的施工水平。

文中给出的实例均为隧道工程施工经验总结，条理清楚，数据齐全，针对具体工程实例给出了详细分析，对隧道工程设计、施工和管理都有较大的借鉴价值。

本书可供城市地铁隧道、越江越海隧道、取排水隧道、硬岩隧道和公共事业等隧道设计与施工的工程技术人员、施工人员、科研人员及大专院校有关专业师生作技术参考。

第1章 隧道掘进机选型

1.1 隧道掘进机类型和对地层适应性

1.2 隧道掘进机选型

第2章 圆形土压平衡式盾构施工技术

2.1 概述

2.2 施工准备

2.3 施工组织设计编制

2.4 建立施工测量及监控量测系统

2.5 施工现场总体布置

2.6 盾构机现场安装、调试及验收

2.7 主要施工工序及要点控制

2.8 盾构进出洞施工技术

2.9 特殊段施工技术

第3章 泥水平衡式盾构施工技术

3.1 概述2100433B