水利工程TBM掘进机法和钻爆法技术经济对比分析,本论文可用于掘进机论文范文参考下载，掘进机相关论文写作参考研究。
掘进机论文参考文献：
摘 要：通过列举引水工程的地下隧洞设计实例,将水利工程中的TBM掘进机法与钻爆法施工工艺、费用的比较分析,突出TBM施工工艺的优越性,为今后的隧洞掘进施工和编制施工造价,提供参考依据.
关键词：TBM掘进机 钻爆法施工 造价分析
1.概述
在隧洞开挖施工过程中,通常采用的是钻爆法.钻爆法是通过在岩体上凿出一定孔径和深度的炮眼、并装上*进行爆破开挖岩石的方法.这种方法适应性强,较为经济,是隧洞开挖中最为传统、常规的施工方法.钻爆法的基本施工过程有钻孔、装药放炮、排烟通风、清撬、支护、出渣.一般情况下,钻爆法一天可以掘进2个循环,最高可达3个循环.根据隧洞不同的地质条件、洞径和进洞长度等因素,一般钻爆法洞挖进尺为60～180m/月.
TBM掘进机法是一种用机械破碎岩石、出渣与支护实行连续作业的综合设备,它是由盾构技术发展而来的.主要适用硬岩,一般用在山岭隧道或大型引水工程.TBM掘进机它由电动机驱动主轴旋转、对刀盘施加一定压力、使其贴近岩壁、通过刀盘上装设的盘形滚刀破碎岩石、使隧洞断面一次成型的大型工程机械.TBM堪称一个移动工厂,它是一种集机、电、液压、传感、信息技术于一体的隧道施工成套设备,可以实现连续掘进,能同时完成破岩、出碴、支护及运输等作业,实现工厂化施工,单工作面掘进速度较快,效率较高.目前TBM按护盾形式主要分为：开敞式TBM、单护盾TBM、双护盾TBM三种形式.根据隧洞不同的地质条件、洞径等因素,TBM法洞挖综合进尺一般为500～800m/月.
2017年水利设计院承接《海南省屯昌县大边河～木色水库引水工程》的可行性研究报告,在报告中对掘进机法、钻爆法两者的技术经济比较给出了较好的诠释.该工程位于海南省屯昌县、琼中县,从琼中县大边河上游引水至屯昌县木色水库库区,引水线路长约13.8km.该工程存在以下施工重点和难点.
（1）隧洞单头掘进长度长,开挖断面小.隧洞断面仅为10㎡.断面小、供电、供风、排水、排烟、出碴等存在困难.
（2）隧洞埋深大,地质条件复杂.随着埋深加大,在围岩大应力和高水压力作用下,也容易诱发塌方、冒顶以及涌水等问题.
（3）隧洞交通运输困难.由于本工程穿越崇山峻岭,支洞布置困难,施工道路窄、坡度大,整个隧洞运输过程中,运输效率低、强度大,运输成本高,交通管理风险点多,管理困难.
（4）隧洞施工工序多,干扰大.隧洞施工过程中,开挖、出渣、支护、灌浆、衬砌等工序存在平行施工,如何合理组织施工确保各工序顺利进行是本工程的重点之一.
综上所述,本工程经过技术经济分析比较最终采用了TBM掘进机法加钻爆法相结合作为推荐方案.
2.施工综合对比分析
钻爆法和TBM掘进法各有优缺点.钻爆法是目前隧洞施工最成熟和传统的施工方法,其优点是适应性强,机动灵活,技术成熟,可靠性高,造价相对较低；缺点是单工作面进尺施工速度较慢,掘进长度有所限制,作业环境较差,劳动强度大.TBM法的优点是单工作面掘进长度较长,能够减少支洞数量；单向进尺施工进度快,施工机械化、自动化程度高；洞内施工环境相对较好.缺点是前期设备投入大,维修不便,造价较高；对承包商的专业素质要求高,可择优选择的承包商较少；对外交通道路要求较高,须满足大件设备运输要求；对地质条件的适应性较差.其施工综合对比分析如表1.
3.投资分析
3.1TBM设施及价格
全断面岩石隧道掘进机设备的一次性投资成本较高,这就要求施工承包单位有一定的经济实力来购买全套设备.一台国外名牌TBM主机对中硬岩一般寿命可掘进40～50km,而往往有些工程施工洞长只有10多公里或20多公里.例如在海南省屯昌县大边河～木色水库引水工程中,所采用的TBM机为直径3.5m的双护盾掘进机,主机4500万元,后配套及辅助设备3000万元,合计约7500万元.本工程13.8km隧洞,整机的设备费全部分摊到该工程的每延米成洞费用中,并没有按常规的掘进机寿命进行折旧,分摊成本.
3.2隧洞成洞总费用分析
隧洞成洞总费用可以按两个方面来分析：一是隧道开挖成洞、初期支护衬砌、二期衬砌；二是一次性购买设备的费用.前者是工程上施工的需要,后者需要承包商有足够的经济实力,两个条件缺一不可.
从目前国内掘进机施工工程的造价数据分析来看,掘进机的成洞、衬砌的费用一般都要高于钻爆法.其原因主要有以下三方面.
①掘进机全套设备折旧费的计算方法不同,一般是按照20km的掘进长度分摊.而实际中,大部分承包商都是将掘进机系统的折旧费分摊到一个工程的长度上.因为该套掘进机的直径、配套设备不一定适用后期的工程.这样就造成了分摊到每延米的折旧费大幅度的提高,也就大大增加了掘进机成洞的费用.
②与传统的钻爆法相比,掘进机法不需要爆破,减少对隧洞圍岩的扰动.这样掘进机在开挖隧洞时,初期支护、二期钢筋混凝土衬砌的厚度可较钻爆法略薄.根据隧洞新奥法施工工艺原理,围岩等级高的隧洞可以不衬砌,这样就可以降低初期及二期衬砌的费用,进而也降低了掘进机成洞总费用.目前我国隧洞混凝土衬砌的规范仅限于钻爆法,并没有掘进机成洞混凝土衬砌的规范,掘进机隧洞的衬砌还是沿用钻爆法的衬砌,所以掘进机开挖及钻爆法的混凝土衬砌的组合提高了掘进机成洞的总费用.
③掘进机系统运行管理费相对较高.由于TBM法施工对设备、施工技术和技术人员要求高,TBM法一般需经历更为复杂的设备选型、采购招评标、TBM设计与制造、海运、通关,大件运输、组装和调试,试掘进直至正式掘进的复杂艰难历程,往往一个环节出现问题,都将造成重大的工期耽误.根据国内相关工程经验,TBM法其设计和施工不可避免地会面临比钻爆法更大更多的地质风险、设备风险和技术管理风险等各种风险,容易因上述原因造成不可预见的工期损失和投资损失,工期和投资保证性相对较差.
鉴于以上所述,只有正确的设备选型、高水平的管理、稳健快速的进尺、优化的衬砌、合理的计算折旧是降低掘进机成洞总费用的有效措施.特别是对长度3km以上的隧洞使用掘进机成洞的总费用会比钻爆法少或者与之持平.
4.结论
总之,TBM这一新技术在我国地下工程中,逐步推广并取得了初步的经验和良好效果.今后将会对我国地下工程的发展带来重大的影响.
参考文献：
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