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第1章 概论 1

1.1 TBM类型及原理 1

1.2 TBM主机及其后配套系统构成 4

1.2.1 TBM主机系统构成 4

1.2.2 TBM后配套系统 6

1.3 TBM工程主要关键技术 6

1.3.1 TBM选型及系统集成设计 6

1.3.2 TBM施工组织管理 6

1.3.3 TBM掘进参数匹配技术 7

1.3.4 TBM在不良地质地段的施工技术 7

1.3.5 TBM监测诊断与维护技术 7

1.3.6 TBM刀具技术 7

1.3.7 TBM掘进方向测量控制技术 7

1.3.8 TBM出渣和物料运输技术 8

1.3.9 TBM施工供电和通信技术 8

1.3.10 TBM施工供排水技术 8

1.3.11 TBM施工通风技术 8

1.3.12 TBM组装拆卸和步进始发技术 8

1.3.13 TBM施工作业分析 9

1.3.14 TBM施工成本分析 9

1.4 TBM工程应用现状 9

1.4.1国外著名TBM工程 9

1.4.2国内TBM重要工程 10

1.5 TBM设计制造及其技术发展 12

1.6 TBM工程主要阶段和任务 15

第2章 TBM选型及系统集成 17

2.1 TBM选型设计中的地质因素 17

2.1.1 TBM对地质条件的适应性 17

2.1.2影响TBM掘进效率的主要地质因素 18

2.1.3 TBM类型的选择 19

2.2 TBM选型设计中的掘进性能要求 20

2.2.1贯入度和纯掘进速度 20

2.2.2设备完好率 20

2.2.3掘进作业利用率 21

2.2.4刀具消耗量 21

2.3 TBM主参数设计 21

2.3.1刀盘直径 21

2.3.2刀具直径 22

2.3.3刀间距和刀具数 23

2.3.4刀盘转速 23

2.3.5刀盘扭矩 24

2.3.6刀盘驱动功率 24

2.3.7主轴承及其寿命 25

2.3.8推进系统及其推进力 26

2.3.9支撑系统及其支撑力 27

2.4 TBM系统间的匹配设计 27

2.4.1掘进速度计算分析 28

2.4.2支护能力计算分析 28

2.4.3出渣能力计算分析 29

2.5 TBM与外部系统的接口 29

2.5.1 TBM与出渣运输车辆的接口 29

2.5.2 TBM与隧道轨道系统的接口 29

2.5.3 TBM与隧道通风系统的接口 30

2.5.4 TBM与高压供电系统的接口 30

2.5.5 TBM与隧道照明的接口 30

2.5.6 TBM与洞外通信的接口 30

2.5.7 TBM数据视频传输的接口 31

2.5.8 TBM供水系统的接口 31

2.5.9 TBM与隧道排水的接口 31

2.5.10 TBM组装和步进的接口 31

2.6 TBM系统集成设计案例 32

2.6.1 TBM选型 32

2.6.2 TBM及其后配套系统主要特性 32

2.6.3 TBM设备主要技术参数 33

2.6.4 TBM及其后配套系统设计描述 36

第3章TBM主机结构 41

3.1 TBM主机总体构造 41

3.1.1开敞式TBM主机总体构造 41

3.1.2双护盾TBM主机总体构造 42

3.1.3单护盾TBM主机总体构造 46

3.2 TBM主机部件及其结构 48

3.2.1刀盘 48

3.2.2刀具 53

3.2.3主驱动（含主轴承） 59

3.2.4护盾 66

3.2.5主梁和后支腿 67

3.2.6推进和撑靴系统 70

3.3 TBM主机附属设备 75

3.3.1钢拱架安装器 75

3.3.2锚杆钻机和超前钻机 77

3.3.3主机皮带机 78

第4章 TBM后配套系统 82

4.1后配套系统功能与构成 82

4.1.1后配套系统功能 82

4.1.2后配套系统构成 82

4.2后配套系统台车的结构类型 84

4.3后配套系统主要设备及其布置 87

4.3.1主控室及液压动力站 87

4.3.2供电及电气控制系统 87

4.3.3空气压缩机系统 88

4.3.4供水系统 89

4.3.5排水系统 91

4.3.6通风系统 91

4.3.7除尘系统 92

4.3.8后配套系统皮带机 94

4.3.9混凝土喷射系统 95

4.3.10注浆系统 97

4.3.11材料吊运设备 98

4.3.12清渣设备 99

4.3.13推车器 100

4.3.14应急发电机 100

4.3.15灭火系统 101

4.3.16气体监测系统 102

4.3.17视频监视系统 103

4.3.18通信系统 104

4.3.19管线布置 104

第5章 TBM液压系统 106

5.1 TBM液压系统组成、功能及特点 106

5.1.1 TBM液压系统构成元件 106

5.1.2 TBM液压系统组成特点 107

5.1.3 TBM液压系统回路功能 108

5.1.4 TBM液压系统设计原则 109

5.2 TB880E型TBM液压系统分析 110

5.2.1概述 110

5.2.2高压撑紧回路 110

5.2.3撑靴快速复位回路 114

5.2.4高压推进回路 114

5.2.5快速推进回路（空载） 115

5.2.6后支撑回路 115

5.2.7前支撑（护盾）回路 116

5.2.8刀盘辅助驱动回路 118

5.2.9扩孔装置回路 118

5.2.10后配套系统拖拉回路 119

5.2.11连接桥支撑及拖动回路 119

5.3 MB264-311型TBM液压系统分析 119

5.3.1概述 120

5.3.2高压撑紧回路 127

5.3.3撑靴快速复位回路 128

5.3.4撑靴快速伸出回路（撑靴接触洞壁前） 129

5.3.5高压推进回路 129

5.3.6快速推进回路（空载） 130

5.3.7竖向调向回路 130

5.3.8水平调向回路 131

5.3.9前支撑（护盾）回路 131

5.3.10后支撑回路 132

5.3.11润滑油回油泵驱动马达回路 132

5.3.12主机皮带机回路 132

5.3.13输送机提升液压缸回路 133

第6章TBM供电系统 134

6.1 TBM供电系统总体设计 134

6.1.1 TBM供电系统设计原则 134

6.1.2 TBM装机总功率 134

6.1.3 TBM供电系统总体结构设计 135

6.2低压配电系统接地方式 135

6.2.1 TN系统 136

6.2.2 TT系统 138

6.2.3 IT系统 139

6.3 TBM洞外供电系统 139

6.3.1 TBM洞外供电系统设计 139

6.3.2典型TBM施工洞外供电系统简介 141

6.4 TBM本机供电系统 142

6.4.1 TBM本机供电系统设计 142

6.4.2典型TBM供电系统介绍 150

第7章TBM电气控制系统 160

7.1 TBM电气控制系统设计原则 160

7.2大型机械设备电气控制系统基本形式 161

7.2.1继电器-接触器控制系统 162

7.2.2计算机控制系统 167

7.2.3可编程控制器及其控制系统 169

7.2.4现场总线及现场总线控制系统 173

7.3 TBM电气控制系统总体设计 175

7.3.1单PLC方式TBM电气控制系统 175

7.3.2多PLC方式TBM电气控制系统 176

7.3.3远程1/O方式TBM电气控制系统 177

7.3.4现场总线方式TBM电气控制系统 177

7.4 TBM自动控制方式及实现 178

7.5典型TBM电气控制系统 179

7.5.1威尔特TB880E型TBM电气控制系统 179

7.5.2罗宾斯MB264-311型TBM电气控制系统 179

7.6 TBM数据采集系统 181

7.6.1 TBM数据采集系统需求与功能分析 181

7.6.2 TBM数据采集系统设计 182

7.6.3 TB880E数据采集系统（WDAS）简介 183

第8章 TBM施工通风除尘系统 185

8.1 TBM施工通风系统 185

8.1.1 TBM通风系统功用及组成特点 185

8.1.2 TBM施工通风系统设计 187

8.1.3 TBM施工通风系统应用举例 192

8.2 TBM施工除尘系统 194

8.2.1 TBM除尘系统功用及组成 194

8.2.2 TBM除尘系统设计 195

第9章 TBM掘进导向系统 197

9.1 PPS激光导向系统 197

9.1.1坐标系统及偏差定义 197

9.1.2系统构成及原理 197

9.1.3系统硬件 199

9.1.4系统软件 200

9.2 VMT激光导向系统 203

9.2.1坐标系统及偏差 203

9.2.2系统构成及原理 205

9.2.3系统软件及显示界面 207

9.2.4导向系统维护保养 212

9.3 TBM调向 213

第10章 TBM施工连续皮带机出渣运输系统 215

10.1 TBM施工出渣运输技术国内外现状 215

10.2 TBM施工出渣运输系统方案选择 216

10.2.1连续皮带机出渣运输系统的优点 216

10.2.2 TBM施工出渣运输系统方案比选 217

10.3连续皮带机出渣运输系统构成及布置 217

10.3.1连续皮带机运输系统构成及原理 217

10.3.2连续皮带机出渣运输系统布置方案 220

10.4连续皮带机主要部件结构特点 222

10.4.1连续皮带机移动尾段 222

10.4.2连续皮带机皮带储存仓 222

10.4.3连续皮带机驱动装置 224

10.4.4连续皮带机皮带架 224

10.5连续皮带机主要技术参数 227

10.6连续皮带机运行维护与故障分析 228

10.6.1连续皮带机运行维护要点 228

10.6.2连续皮带机故障率 229

附录 TBM专业术语英汉对照 231

参考文献 237

致谢 238

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