硬巖掘進(jìn)機(jī)與盾構(gòu)機(jī)都是用于地下隧道挖掘的重型機(jī)械設(shè)備,但它們在設(shè)計、適用環(huán)境和操作原理上存在顯著差異。了解這些差異對于選擇合適的隧道挖掘設(shè)備至關(guān)重要。
一、硬巖掘進(jìn)機(jī)(TBM - Tunnel Boring Machine)
硬巖掘進(jìn)機(jī),尤其是全斷面硬巖掘進(jìn)機(jī),專門設(shè)計用于在堅固巖石中開挖隧道。其主要特征包括:
1. 刀盤設(shè)計:硬巖掘進(jìn)機(jī)的刀盤上裝有硬質(zhì)合金或金剛石刀具,以破碎巖石。刀盤設(shè)計通常為圓盤形,直徑較大,以便于切割巖石。
2. 適用環(huán)境:硬巖掘進(jìn)機(jī)適用于地質(zhì)條件穩(wěn)定、巖石強(qiáng)度高的環(huán)境。在這些條件下,它們能夠高效、持續(xù)地挖掘隧道,同時對巖石的破碎效果好,產(chǎn)生的巖屑易于處理。
3. 掘進(jìn)速度:在合適的地質(zhì)條件下,硬巖掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度較快,效率高。
二、盾構(gòu)機(jī)(Shield Machine)
盾構(gòu)機(jī),尤其是土壓平衡或泥水平衡盾構(gòu)機(jī),主要用于在土壤、淤泥和較軟巖層中挖掘隧道。其主要特征包括:
1. 刀盤與切削系統(tǒng):盾構(gòu)機(jī)的刀盤設(shè)計與硬巖掘進(jìn)機(jī)不同,它通常配備有刮刀、滾刀和攪拌裝置,以適應(yīng)較軟的地質(zhì)條件。刀盤后方有盾體,用于支撐挖掘面,防止土壤坍塌。
2. 適用環(huán)境:盾構(gòu)機(jī)適用于土壤、淤泥、較軟巖石或不穩(wěn)定地質(zhì)條件下的隧道挖掘。在這些條件下,盾構(gòu)機(jī)能夠有效支撐挖掘面,防止隧道塌方。
3. 掘進(jìn)方式:盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中會將切削下來的土壤或巖屑通過螺旋輸送機(jī)排出,同時向前推進(jìn)盾體,形成隧道。
三、主要區(qū)別
1. 工作原理不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)通常采用滾刀或切削刀具進(jìn)行破巖,通過推進(jìn)油缸將刀具推向巖石表面,實現(xiàn)巖石的破碎和掘進(jìn);盾構(gòu)機(jī)則通常采用盾構(gòu)殼體和刀盤進(jìn)行挖掘,通過刀盤的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)將土壤或巖石切削下來,然后通過排土系統(tǒng)將渣土排出。
2. 設(shè)計與構(gòu)造不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)的刀具更加堅固,適用于破碎巖石;盾構(gòu)機(jī)則有盾體支撐,適用于不穩(wěn)定地質(zhì)。
3. 適用地質(zhì)不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)適用于巖石,而盾構(gòu)機(jī)適用于土壤和較軟巖層。
4. 適用工程不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)適用于硬巖工程,如礦山、鐵路、公路等隧道的挖掘;盾構(gòu)機(jī)適用于軟土或復(fù)合地層的工程,如城市地鐵、地下管廊等隧道的挖掘。
5. 施工方式不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)通常采用鉆爆法或機(jī)械挖掘法進(jìn)行施工,需要在隧道內(nèi)進(jìn)行鉆孔、爆破或機(jī)械挖掘等作業(yè);盾構(gòu)機(jī)則通常采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工,需要在地面上進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)的組裝和調(diào)試,然后將盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)到隧道內(nèi)進(jìn)行挖掘和襯砌等作業(yè)。
6. 掘進(jìn)效率不同:在適宜的地質(zhì)條件下,硬巖掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度通??煊诙軜?gòu)機(jī)。
7. 施工成本不同:硬巖掘進(jìn)機(jī)通常適用于長距離、大直徑的隧道挖掘,施工效率較高,但成本也較高;盾構(gòu)機(jī)通常適用于短距離、小直徑的隧道挖掘,施工效率較低,但成本也較低。
選擇硬巖掘進(jìn)機(jī)還是盾構(gòu)機(jī),主要取決于隧道挖掘的具體地質(zhì)條件、隧道設(shè)計要求以及項目成本和時間限制等因素。