隧道掘進機

全断面隧道掘进机的正面照片。

全断面隧道掘进机（Tunnel Boring Machine），英文缩写为TBM，是專門用在開鑿隧道的大型機具。該機具具有一次開挖完成隧道的特色，從開挖、推進、撐開全由該機具完成，開挖速度是傳統鑽炸工法的5倍。然而該機具完全無法模組化，只能依照開挖隧道的直徑訂作，因此購買價格動輒上億元。

全断面隧道掘进机的分类

全断面隧道掘进机可分为：

岩石隧道掘进机

• 开敞式 (Open-type TBM)，也称支撑式TBM或撑靴式TBM。特点是适应硬岩地层，没有盾构，使用支撑靴（gripper）和前后支撑交替撑紧洞壁上以承受TBM向前掘进的巨大反作用力与反扭矩，并可以调整掘进方向。 如果遇到局部不稳定岩层，开敞式TBM使用自带的辅助设备打锚杆、加钢丝网、喷混凝土、加圈梁等方法加固，以保持洞壁稳定。当遇到局部特软弱围岩或破碎带，开敞式TBM使用自带的超前钻及灌浆设备，预先固结掘进前方的一段围岩，待围岩强度自稳后再安全掘进。永久性的洞壁衬砌待全线贯通后再集中进行。在西康铁路秦岭隧道施工、天生桥二级水电站引水隧道施工
• 护盾硬岩TBM(shielded hard rock TBM) 用于破碎岩层，在TBM后方混凝土衬砌支撑不稳定的洞壁。又可分为：
  • 双护盾TBM(Double Shield TBM) 具有两种模式：在稳定岩层用支撑靴稳定TBM掘进；在不稳定岩层、破碎岩层，用TBM之后的洞壁作为支撑来稳定TBM。
  • 单护盾TBM(Single Shield TBM)用于破碎岩层，依靠混凝土洞壁来支撑稳定TBM

软土隧道掘进机

• 开敞式(open-face)软岩掘进机，用于稳定且少水的地层。掘进出的隧道土质洞壁在短期内保持直立稳定，不需要衬砌支护。
• 封闭式(closed-face)或压力平衡式软岩掘进机
  • 土压平衡式(Earth Pressure Balanced) TBM 由刀盘切割土层，切削下来的土进入土仓（也叫开挖舱）并与工作面的水土压力保持平衡。土仓内的螺旋输送机出土量与刀盘的推进量取得平衡，进行连续出土工作。土压的稳定依靠刀盘切削速度、推进力和螺旋输送机的转速联合协调进行。
  • 泥水平衡式(Slurry Pressure Balanced)TBM用于水压很大、地下水丰富的土层掘进（如过江、跨海隧道等）。在刀盘后部为泥水室，里面的泥水与工作面的压力保持平衡，以保证开挖面泥土地层稳定。从泥水室取出的泥水要水-土分离，分离出的水用于泥水室与工作面加压；分离出的土装车运出隧道。

历史

全斷面隧道鑽掘機於1956年誕生，設計者為Charles Wilson，用于在页岩中边掘进边支护隧道壁。但真正的應用直至數十年後的英法海底隧道工程中運用到。

參與的重大工程

• 1818年，第1條泰晤士河火車隧道；1865年，第2條泰晤士河火車隧道。
• 1985年，日本北海道與本州之間的青函隧道。
• 1987年12月1日，英法海底隧道開挖。
• 1991年7月，中華民國蔣渭水高速公路(國道五號)中的重大隧道工程：雪山隧道開挖（因臺灣雪山地質破碎，北上線隧道坍塌壓毀TBM導致報廢，而後北上線改為傳統鑽炸法施工）。
• 1997年12月，中国大陆首次从德国引进2台敞开式TBM，用于西康铁路秦岭隧道I线。
• 2003年，马来西亚精明隧道。
• 2004年，武汉长江隧道；2011年，武汉地铁二号线。
• 2008年，锦屏水电站一号引水隧洞。

外部連結

• 全断面隧道掘进机
• TBM全斷面隧道鑽掘機