硬巖掘進機(Tunnel Boring Machine, TBM)和盾構(gòu)機(Shield Machine)都是用于地下隧道挖掘的重型機械設(shè)備,但它們在適用的工程范圍和工作原理上存在顯著差異。具體區(qū)別如下:
一、地質(zhì)條件
1. 硬巖掘進機
- 適用于堅硬巖石地層,如花崗巖、玄武巖、砂巖等高強度巖石地層。能夠應(yīng)對高硬度、高磨蝕性的地質(zhì)條件,在抗壓強度較高的巖石中表現(xiàn)出色。
- 對于地質(zhì)條件較為穩(wěn)定、巖石完整性較好的隧道工程尤為適用。例如,在山區(qū)鐵路、公路隧道建設(shè)中,當(dāng)穿越崇山峻嶺遇到堅硬巖石地層時,硬巖掘進機能夠發(fā)揮其強大的破巖能力。
- 不太適合軟土地層或地質(zhì)條件復(fù)雜、存在大量斷層破碎帶的區(qū)域,因為在這些情況下,硬巖掘進機的推進和破巖效率會受到很大影響,甚至可能出現(xiàn)卡機等故障。
2. 盾構(gòu)機
- 主要適用于軟土、砂層、淤泥質(zhì)土等軟弱地層以及一些復(fù)合地層。在這些地層中,盾構(gòu)機通過刀盤切削土體,利用盾構(gòu)外殼的支撐作用保持隧道的穩(wěn)定性。
- 對于城市地鐵、市政管道等工程,當(dāng)隧道穿越市區(qū)或河流下方的軟弱地層時,盾構(gòu)機是較為理想的選擇。例如,在上海、廣州等軟土地層廣泛分布的地區(qū),盾構(gòu)機在地鐵建設(shè)中得到了大量應(yīng)用。
- 在硬巖地層中,盾構(gòu)機的刀盤和刀具磨損嚴重,且推進速度緩慢,施工成本高,因此一般不用于硬巖地層的隧道工程。
二、隧道直徑和長度
1. 硬巖掘進機
- 通常適用于大直徑、長距離隧道工程。由于硬巖掘進機的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,造價較高,因此在短距離隧道工程中使用成本較高。一般來說,當(dāng)隧道長度較長(通常數(shù)公里以上)、直徑較大(一般大于 6 米)時,硬巖掘進機的優(yōu)勢更為明顯。
- 例如,一些大型水利水電工程的引水隧道、鐵路和公路的長隧道等,采用硬巖掘進機可以提高施工效率,降低勞動強度。
2. 盾構(gòu)機
- 適用于中小直徑、短距離隧道工程。盾構(gòu)機的尺寸相對較小,靈活性較高,適合在城市狹窄空間內(nèi)施工。一般隧道直徑在 6 米以下,長度較短(通常數(shù)公里以內(nèi))的工程中,盾構(gòu)機的施工成本和效率較為合理。
- 例如,城市地鐵隧道、地下綜合管廊等工程,通常采用盾構(gòu)機進行施工。
三、工程類型
1. 硬巖掘進機
- 廣泛應(yīng)用于礦山巷道、鐵路和公路隧道、水利水電隧道等工程。在這些工程中,對隧道的穩(wěn)定性和耐久性要求較高,硬巖掘進機能夠保證隧道的質(zhì)量和安全。
- 例如,在煤礦井下巷道開拓中,硬巖掘進機可以快速挖掘出穩(wěn)定的巷道,提高煤炭開采效率。
2. 盾構(gòu)機
- 主要用于城市地下工程,如地鐵、地下商場、地下停車場等。這些工程通常位于城市繁華區(qū)域,對地面沉降控制要求嚴格,盾構(gòu)機能夠有效地減少對周圍建筑物和地下管線的影響。
- 此外,盾構(gòu)機也可用于一些過江隧道、海底隧道等特殊工程,但需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件和工程要求進行特殊設(shè)計和施工。
硬巖掘進機和盾構(gòu)機的選擇應(yīng)基于工程項目的具體地質(zhì)條件、工程規(guī)模、經(jīng)濟效益和安全要求等因素綜合考慮。