3.1 TBM主机

TBM1/TBM2的主参数最大开挖直径（即公称直径）为 8530mm，设备总长度为152m（其中主机长度为25m，连接桥长度为 31m，后配套共 8 节，长度为 12m/节×8节=96m），总质量为1375t（其中主机质量为825t，后配套总质量为550t），最小转弯半径为500m，总装机功率为4600kW（其中刀盘驱动功率为3300kW，后配套装机功率为1300kW），设计最大推进速度为6.4m/h，换步时间小于5min，最小贯入度为12mm/r，刀盘额定推力为16509.5kN，掘进行程为1.8m，刀盘额定扭矩为3948761N·m（7.98r/min）和6712894N·m（4.7r/min），刀盘转速0~7.98r/min，刀盘滚刀数量为 53 刃，中心刀滚刀直径为17in（共4套双刃滚刀，即8刃），正刀及边刀滚刀直径为20in（其中正刀37刃，边刀8刃）。最重不可拆解运输件（为机头架）重量为108t，最长不可拆解运输件（为桥架）为13.5m，组装最重件（组装后的刀盘）重量为171t。

TBM的主轴承设计寿命为15000h，刀盘设计寿命为10000h，设计可掘进里程不小于30km。截至2016年4月5日，两台TBM均已完成了本项目的掘进作业，TBM1掘进里程为15.34km，TBM2掘进里程为15.48km。轴承外径与刀盘直径的比值为0.61（一般TBM的直径比为0.5~0.8）。在依托工程的第一个输水工程第四部分引水隧洞的TBM开挖过程中，TBM1刀盘及主轴承掘进时间为6330.1h（平均每延米掘进用时约25min），TBM2为7777.7h（平均每延米掘进用时约30min），主轴承寿命分别达到了设计寿命的42.20%和51.85%，刀盘寿命分别达到了设计寿命的63.31%和77.78%，掘进里程分别达到了设计里程的51.13%和51.60%。刀盘直径可改造范围为6530~10300mm（采用直径为20in面刀及边刀时，为6530~8730mm；采用直径为17in面刀及边刀时，为6530~10300mm）。

TBM主机及后配套主要技术参数包括27大类，233个参数，主要技术参数详见表3.1-1。

TBM主机系统包括刀盘、护盾/底支撑、主驱动、主梁、撑靴系统、后支腿及主机附属设备等7个部分。

3.1.1 刀盘

刀盘为螺栓连接的钢结构焊接件，在不同半径位置上安装有53刃滚刀，面刀平均刀间距为83mm，首次采用20in滚刀。刀盘结构如图3.1-1所示。

3.1.2 护盾/底支撑

刀盘支撑由顶护盾、侧护盾、底支撑组成。顶护盾结构如图3.1-2所示，顶侧护盾结构图如图 3.1-3 所示，底支撑结构如图 3.1-4 所示，侧护盾结构如图 3.1-5所示。

为克服指形护盾易变形、不易安装拱顶部位钢筋的缺点，本项目的两台TBM在国际上首次采用了McNally系统（钢筋排技术）。为防止在掘进过程中大块岩渣卡住刀盘，侧护盾为可变径式，依靠侧护盾油缸和楔块油缸实现变径。

3.1.3 主驱动

主驱动（或称刀盘驱动），由机头架（内含主轴承）和驱动齿轮组成。主轴承外形照片见图3.1-6。

主驱动配置10台主驱动电机，单机功率为330kW，总驱动功率为3300kW（主驱动功率可扩充到3960kW）。主驱动设有内密封和外密封，内外密封分别由三重唇形密封组成，唇形密封外侧由迷宫密封保护。密封件由德国麦克（Merkel）公司制造。

主轴承为三列滚柱轴承，其外径为5210mm，厚度为550mm，轴承外径与刀盘直径的比值为0.61。主轴承适用于直径为 6500~10300mm的刀盘，由法国斯凯孚（SKF）生产。

3.1.4 主梁

主梁由前主梁和后主梁组成。前主梁长7577.20mm，后主梁长7504.70mm，主梁全长15081.90mm。前主梁如图3.1-7所示，后主梁如图3.1-8所示。

3.1.5 撑靴系统

撑靴系统由撑靴、撑靴液压缸和扭矩液压缸组成。撑靴宽 1600mm，撑靴矢高1525mm，撑靴弦长4188.3mm，单侧面积为5.25m ² ，撑靴凹槽宽275mm。撑靴油缸行程为635mm。撑靴外形照片见图3.1-9。

3.1.6 后支腿

后支腿主要功能是在TBM换步时给主机提供支撑。由后支腿、支腿油缸及支腿靴等组成。后支腿外形照片见图3.1-10。

3.1.7 TBM主机主要附属设备

TBM主机的主要附属设备包括钢拱架安装器及锚杆钻机等。

3.1.7.1 钢拱架安装器

钢拱架安装器由环形梁、大齿圈、液压驱动机构、机械手及闭口环撑紧液压缸等组成。钢拱架安装器结构如图3.1-11所示。

3.1.7.2 锚杆钻机

单台TBM配置锚杆钻机2台，各台钻机的功率均为18kW。钻孔作业周向覆盖范围为顶部 240°，纵向可移动距离为 2000mm，钻孔直径为 38~42mm，钻杆长度为4500mm，钻孔深度为4000mm，平均钻进速度为5m/min。 /ort3tioIJYwGL9BZ1/kpoIK5gbnf+n5fnqZg0xQ30xy/5ByeC3O3US8ad3JQQoY