隧道工程

掘进机法用隧道掘进机切削破岩开挖岩质隧道。实用岩石掘进机发展于 20 世纪中叶，首台实用岩石 TBM 与 Robbins 相关；全球已建成大量掘进机隧道。英法海峡隧道、瑞士 Vereina、美国芝加哥 TARP 等为著名工程。

我国西秦岭隧道采用直径约 $10.23\,\mathrm{m}$ 的硬岩全断面 TBM，主机长约 $172\,\mathrm{m}$、重约 $1500\,\mathrm{t}$，用于超长隧道施工，标志国产大直径硬岩 TBM 应用进展。

相对钻爆法，TBM 连续“工厂化”、速度快、扰动小、安全与环境较好，但地质适应性与断面固定性约束强、初期投资高；钻爆灵活、设备周转好，但工序干扰多、超欠挖与扰动大。

岩石隧道掘进机（TBM，亦称全断面隧道掘进机）用于硬岩、软岩、风化岩等岩层机械开挖。山岭 TBM 分全断面式与悬臂式；全断面又分开敞式（单支撑/双支撑）与护盾式（单护盾/双护盾）。

TBM 主机一般含刀盘与刀具、驱动、推进与支承（撑靴/护盾）、出渣转运等；护盾式前部有护肩等结构保护。刀具（常为盘形滚刀）是破岩关键易耗件。

后配套包括液压与变配电、主控与通信、备用电源、空压通风、喷锚注浆、供水等；出渣常用皮带机转矿车、内燃机车牵引；轨道可布置于预制仰拱块上。

TBM 用水约按每开挖 $1\,\mathrm{m}^3$ 岩石需水约 $0.5\,\mathrm{m}^3$ 估算，用于刀具冷却、降尘、液压与电机冷却等；须强制排水，防止主机被淹；顺坡可用仰拱排水沟，反坡需泵站。

全断面 TBM 破岩机理：刀盘旋转，盘形滚刀在推力下对掌子面作滚动挤压切削；接触处岩石粉碎，裂纹向相邻刀刃槽扩展，最终形成片状岩渣。

因掘进速度快，难以与模筑二次衬砌同步；机上模筑易严重污染设备，故刀盘后主要施作必要的临时/初期支护（锚喷、钢架等）。二次衬砌多用穿行式模板台车模筑；亦可有喷混凝土作二次支护的工程实例。

衬砌体系常含：初期支护（喷、锚或钢架拱）、二次模筑混凝土、预制混凝土仰拱等。预制仰拱可预留排水沟与轨枕扣件，服务运输与排水。