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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