摘要：TB880E型掘進機是采用雙“X”型支撐的敞開式掘進機，在通過軟弱圍巖地段時，可以通過對支撐采用降低支撐油缸設(shè)定壓力、推進油缸浮動等特殊控制方式，既保證機械的安全，又可安全地通過不良地質(zhì)地段，使掘進順利進行。對敞開式掘進機在軟弱圍巖地段施工時的使用提供了技術(shù)指導(dǎo)。
　　關(guān)鍵詞：敞開式掘進機　支撐　控制
　　隧道掘進機（TBM）是當(dāng)代隧道施工先進的大型機械，集隧道施工的開挖、支護、出渣和通風(fēng)防塵等工序于一體，各工序連續(xù)而平行進行，實現(xiàn)了工廠化的隧道生產(chǎn)施工。與鉆爆施工方法相比，具有施工速度快，施工質(zhì)量好，使用勞動力少，作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點。在長大隧道施工中使用愈來愈廣泛。
TB880E型掘進機是鐵道部針對西安至安康鐵路秦嶺特長隧道施工要求，于1997年引進的德國WIRTH公司生產(chǎn)的敞開式硬巖掘進機。
　　這類掘進機在掘進中遇到不可避免的軟弱地質(zhì)地段時，面臨洞壁支護和機器通過兩類阻礙掘進進行的問題，筆者操作和指導(dǎo)操作該機在西康鐵路秦嶺隧道Ⅰ線出口和西南鐵路桃花鋪2號隧道施工中，通過了多處不同形式的洞壁坍塌地層地段，使掘進機安全通過，隧道掘進施工能順利進行。本文對TB880E型掘進機支撐控制的論述是大量實際使用經(jīng)驗的總結(jié)，可供掘進機施工使用參考。
　　1  TB880E型掘進機主機的支撐結(jié)構(gòu)
　　如圖1 所示，TB880E型掘進機設(shè)置前后兩組呈“X”形布置的支撐，前后支撐上各有四組支撐靴，每組兩個，掘進機工作時，前后“X”支撐上的16個弧形支撐靴被32個支撐液壓缸緊壓在已經(jīng)形成的圓形洞壁上，最大支撐力為60000kN（額定支撐力41000kN），將掘進機的主機支撐在洞壁上進行掘進施工。此種形式的支撐結(jié)構(gòu)可以在機器掘進時有較好的定向剛度和穩(wěn)定性。由于采用了前后兩組支撐，整機的重心位于兩組支撐之間，因而可以有效的減少主機前部（前下支撐）的下沉。而且兩組支撐靴板與洞壁的接觸面積較大，支撐力大，掘進施工中機器的穩(wěn)定性好。
　　穩(wěn)定的支撐是掘進機工作的最基本條件，掘進機工作時，掘進機的支撐系統(tǒng)要牢固地支撐在洞壁上，此時，洞壁要對支撐靴板產(chǎn)生要求的反力，用以克服刀盤旋轉(zhuǎn)破巖產(chǎn)生的扭矩和刀盤推進的反力。正常地質(zhì)條件下，掘進機可在額定負荷下工作，達到設(shè)計的掘進速度。在軟弱、破碎等不良地質(zhì)地段，洞壁對支撐的反力不夠，掘進就不能正常進行，甚至機器不能移動，掘進施工受阻。必須采取特殊技術(shù)措施，使機器通過這些施工困難的地段。
        2   880E型掘進機支撐液壓系統(tǒng)的特點
　　支撐的液壓系統(tǒng)為TB880E型掘進機的關(guān)鍵部分，其前后兩組支撐每組支撐包括有16個油缸，如圖2。整個系統(tǒng)的液壓油流量大、壓力高，是保證TBM正常掘進施工的重要系統(tǒng)。
　　在地質(zhì)條件比較差的地段施工時，常常要根據(jù)地質(zhì)變化的情況調(diào)整支撐油缸壓力的大小以及支撐油缸數(shù)量。
　　2.1　撐靴伸出控制
　　為防止撐靴伸出速度過快，在洞壁不規(guī)則的情況下,使撐靴油缸損壞，在液壓系統(tǒng)中采用同時向液壓油缸有桿腔和無桿腔供油，利用相同油壓不同作用面積（油缸有桿腔和無桿腔之間的面積差）推出活塞桿和撐靴板，直至靴板到達洞壁并穩(wěn)定支撐。從而達到緩慢伸出并易于控制的效果。
　　2.2　撐靴縮回控制
　　支撐系統(tǒng)的油缸數(shù)量多，系統(tǒng)回油時流量很大，如果回油全部通過液壓閥回到油箱，那么回油速度非常慢，而且對閥芯的沖擊較大。因此系統(tǒng)在撐靴油缸縮回時，采用在有桿腔供油，無桿腔回油的控制方式，如圖3，同時設(shè)置回油不通過主方向控制閥閥芯，直接回油箱加快回油速度，使油缸快速收回。撐靴的伸出和縮回由兩臺高壓大流量泵供油。
　　2.3　穩(wěn)定支撐狀態(tài)
　　當(dāng)撐靴支撐住洞壁后，需要穩(wěn)定的維持支撐力，即為維持撐靴在破巖震動力和推進反力作用下，穩(wěn)定撐靴支撐力，需及時對壓力下降的油缸補充壓力。（TB880E型掘進機設(shè)定的最小支撐壓力為250bar）。當(dāng)撐靴的支撐壓力低于設(shè)定壓力后，程序邏輯控制系統(tǒng)（PLC）使掘進機停止推進作業(yè)。為維持穩(wěn)定的支撐壓力，在液壓系統(tǒng)中使用一臺小流量的高壓油泵來進行撐靴壓力穩(wěn)定的控制。