Project Categories: 双护盾掘进机

山西大水网

三台双护盾为大水网工程作业

项目概况

全长5464公里的黄河，是中国第二大河流，为全国14亿人口中的12%提供水源。然而，它的覆盖范围很短，在长期干旱的山西省——这个地区每年只有大约473毫米的降雨量，而且近年来经历了严重的干旱，加上快速的经济增长。

在数千公里的范围内，山西大水网(GHN)在建造过程中是一项令人难以置信的壮举。隧道网络将从黄河水源中取水，使在干旱地区的2400万人受益。一旦建成，隧道将每年供应23亿立方米的水，提高供水能力和可靠性

整个GHN项目的隧道主要是由钻爆法施工段，和四个指定的全断面隧道掘进法施工段组成。在修建的隧道段里，大约有一半深埋地下。该地区的地形和地质构造复杂; 一些隧道会穿越煤层，受保护区域、地下泉水和其他独特的构造的地质。这些隧道里有甲烷气体、地下水和岩石爆裂等建筑风险

罗宾斯在不同的标段提供了三种双护盾隧道掘进机。中国中铁十八局集团有限公司负责隧道1标段(T1)使用直径5.02米双护盾，开挖全长26公里，穿越石灰岩、白云岩、泥岩、角闪石和片麻岩的隧道。隧道2标段和4标段(T2和T4)分别使用直径5.02米和4.16 m双护盾，分别开挖25公里和15.6公里长的隧道段。这两个工地都由山西水利建设工程局负责运营。隧道3标段(T3)使用的是另一个制造商的隧道掘进机。

地质状况

所有三台罗宾斯掘进机开挖的隧道都位于III级的V级岩石下，从一开始就被认为是具有挑战性的。特别是T4的岩石测试了超过27%的V级和近23%的软土，在III级岩石中只有36%的隧道

崎岖的掘进机设计

这台掘进机的设计目的是满足地质条件和隧道长度。它们都是在上海的罗宾斯中国组装的，然后在工地上重新组装。掘进机的部件是由意大利、德国、瑞士、中国和美国制造

这些机器经过优化，可以快速和安全地掘进，并安装衬砌。六角形衬砌在每个长1.2米的四个环梁里安装。设计中不包括钢筋，但各段之间的垫圈有助于密封。之后，将豆砾沙薄浆注入环隙中，通过一个端口进入环内填充空隙，而一层注浆将它们密封

掘进机有一个独特的，备有冗余支持系统的后配套系统设计——每台机器尾部都有45到50个台车。每个台车有6到10米长。这些冗余系统包括不同的注浆系统，以及至少一个额外的砾沙薄浆系统。这是在一个系统需要维护或关闭的情况下完成的，这样承承建商可以继续掘进，而不会影响整个操作系统的运作。额外的附加功能包括冗余空气压缩机，以及救援室、餐厅和厕所。后配套系统还有一个专门的汽车移动器把两台空渣土车安置在每台供应列车上。渣土可以在不需要驱动车头的情况下进入，这样隧道内的停工期就被降至最小化了。这两辆额外的渣土车有足够的能力为两台机器推进或五环，并且可以用下一辆渣土列车拉出来

不同直径的设备需要独特的设计。在所有的机器上，挤压内部备件，特别是液压，进入一个小直径是一个挑战。T1和T2的机器，直径5.06米，能够在他们的设计中使用传统的扭矩油缸。然而，T4机器的直径仅为4.16米，需要一个旧的设计——格架圆柱结构的。这种设计让人联想起早期的双护盾设计，为直径小于6米的机器提供了一个明显的空间优势。扭矩臂通常在双护盾掘进机上占据很大的空间，而在更小的机器上打开更多的区域来放置马达。它还会留下反相开口，这可以帮助比如更换刀具之类的维护。

隧道掘进

T4

为T4作业的小双护盾于2014年夏天首先始发。这台机器在两个8小时的轮班中开始掘进，第三个8小时的轮班是为了维护保养。这个巨大的工地占地133平方公里，雇佣了一大批工人。障碍从一开始就出现了，在柔软的岩石和坚硬的岩石之间迅速变化，导致频繁更换刀具。粘土堵塞了刀盘，而流入涌水则来自于隧道顶部的湖泊。尽管如此，这台机器在2016年4月实现了840米的最佳月进尺，到2017年春季，已经挖掘出了超过70%的隧道。

T1

为T1作业的机器接着在2015年初始发，在那个时候组装设备成为了一个挑战。掘进机在工地的组装、测试和启动在冬天，温度达零下-25℃时进行。加热设备被使用，并安装了一个温室来保持整个掘进机温度。通过这些措施，掘进机测试和始发顺利进行。自始发以来，掘进机遇到了非常坚硬的岩石——在某些地区岩石强度高达160 MPa，而且掘进缓慢。在良好的地质段，这台机器进尺每月可达1,402米，而到2017年春季，掘进机已挖掘出约36%的隧道长度。

T2

为T2作业的设备是最后一台于2015年春季始发。大约有320人在这个占地20平方公里的工地上工作和生活。T2的机器经历了类似T4地质的变化，在柔软的岩石和坚硬的岩石之间掘进。涌水多次出现，并拖延了开挖速度。聚氨酯灌浆用以控制涌水。但掘进机进尺还是达到每月720米，到2017年春季的时候，已经挖掘出超过三分之二的隧道段。

项目的掘进情况将会继续更新

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卡基水力发电项目

罗宾斯双模式掘进机克服种种挑战，并促成了跨模式掘进机的诞生

项目概况

在600米(1,968英尺)埋深下穿越土耳其中部的山腰，Kargi Kizilirmak(卡基)水力发电项目是该地区完成的最具挑战性的隧道工程之一。承包商Gulermak采用了罗宾斯一个直径10米(32.8英尺)的双护盾硬岩掘进机为来开挖将水从大坝引到发电站的头道隧道。整个隧道，包括全断面隧道掘进机和爆钻开挖部分，长度为11.8公里(7.3英里)。该项目每年为项目业主Statkraft制造470千瓦时的电力，足以供应约15万户家庭。这个项目极具挑战性的地质条件使得机器必须在隧道内进行改造。这个项目遇到的种种困难很大程度上促成了今天使用罗宾斯的跨模式系列掘进机的诞生。

地质条

隧道沿线的地质预计由基里巴斯复杂卡基蛇绿岩(包括砂岩、粉砂岩和泥灰岩)最初的2300米(7545英尺),紧随其后的是1000米(3280英尺)的昆达斯变质岩(包括大理石、梅特拉瓦和变泥质岩),剩下的8500米(27887英尺)由比纳麻斯火山岩(包括玄武岩、聚结和安山岩)。岩石的强度预计达到了140 兆帕。多个断裂带和过渡区增加了地质条件的复杂性。

始发

在2010年初始发后不久，这台机器就遇到了地质报告中所描述的严重问题。地质学由块状岩石、沙和黏土组成。掘进至80米(262英尺)的设备被困在一段坍塌的地面上。为立即应对避免了刀盘被困在块状岩石中，工作人员开始了半次冲程半次重置。尽管采取了这些措施，但这台机器遇到了一段非常松散的地面，粘土含量很高。另一个坍塌发生在刀盘的前面和渣土的重量困住了刀盘

在评估了所有可用选项后，决定需要一个旁路隧道。罗宾斯现场服务协助施工商Gulermak设计隧道和制定解决方案，让刀盘脱困，稳定了受干扰的地面。爆破技术被排除，因为对爆炸引起的振动引起的进一步塌陷的担忧; 因此，挖掘工作是用气动的手持破碎机进行的。本希望这段不好的地方将会是偶然情况，很快就被证明是错误的，而且地质的实际复杂性变得很明显。在隧道的前2公里(1.2英里)内还需要6个旁通隧道。

承包商和制造商通力合作一起开发和改量了旁路隧道的掘进和手工隧道施工技术，这使得平均修建一条旁通隧道旁的时间仅为14天。虽然有明显的延误与停机时间有关，所有的隧道都安全及时地完成了。尽管遇到了很多挫折，但掘进机还是成功地穿越了许多可以卡住机器的断层。旁通隧道工程已经成功完成，这意味着，困难地质地段被认为将成为个别事件。

跨模式掘进机的诞生

为了在困难的条件下取得进展，承包商、业主、顾问和罗宾斯工程师共同努力制定了解决方案。承包商在现场服务团队的协助下，安装了一个罗宾斯定制的拱顶钻机和定位器，以允许管道支架通过前盾安装。钻机可以在刀盘之前达10米(33英尺)探测围岩，直径90毫米(9厘米)的铁管顶部120至140度的隧道顶部提供额外的支撑。在软土地上挖掘时，注入树脂和灰浆防止拱顶坍塌。由于成功使用的超前钻技术, 施工商Gulermak能够测量和回填高度高于刀盘在某些断层超过30米(98英尺)地围岩, 此外,  能够帮助检测松散土壤接缝和掌子面前方的破碎岩石。

为了进一步减轻挤压地层或倒塌的影响，定制的减速器被订购并改造成刀盘发动机。它们安装在驱动电机和主要两级行星变速箱之间。在标准掘进操作过程中，减速器以1:1的比例操作，不提供任何额外的减量，并允许刀盘转速达到挖掘硬岩的速度。当机器遇到松动或挤压围岩时，减速机投入使用，从而降低了刀盘速度，但可用扭矩增加了近一倍。这种修改使双护盾硬岩掘进机在断裂带和挤压地层区域可以像像土压平衡盾构机一样扭矩和低转速挤地运转。这些方法有效地防止了机器被卡住。此外，在正常的辅助推力与双重总推力之间安装了短冲程推力千斤顶。

从卡基项目掘进机的修改不被认为是孤立的地质应对设计，让罗宾斯开发新系列双模掘进机，现称为跨模式掘进机。跨模式掘进机也被称为混合模式或双模式掘进机，能够在地质迥异的隧道。跨模式掘进机的特征是兼并两种掘进机类型的操作模式，并且是本需要多台掘进机开挖的混合地质隧道的理想选择。

创新成果

尽管最初进展缓慢，但罗宾斯的双护盾掘进机在修改后取得了一些显著的进展，这使得它成为具有双模式特征的双护盾掘进机。在2013年3月实现了一个月600米(1,986英尺)的进尺，并在2014年春季取得了项目最佳月进尺约723米(2372英尺)，其中包括2014年4月最好的日进尺39.6米(130英尺)。这些表现，让掘进机明显优于从隧道的另一端采用钻爆法的开挖。那一端采用钻爆法开挖的工作人员在相对良好的地质4公里(2.5英里)的隧道段下，月进尺可达近300米(984英尺)。采用隧道掘进机开挖的隧道段全长7.8公里(4.8英里)，于2014年7月完成了隧道最后一个贯通。

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俄亥俄黑河隧道

现场首次安装调试在黑河岸边进行

项目概况

2000年，俄亥俄州环保局命令洛雷恩市处理违反城市国家污染物排放系统许可证的溢油问题。在研究选择后，包括在洛雷恩市中心建设一个均衡化盆地，深隧道方案被选中。为了修建这条隧道，该市需要从水污染控制贷款基金(Water Pollution Control loan Fund)提供的一笔6千5百万美元的贷款，通过俄亥俄州环境和财政援助部门(Ohio EPA)援助。黑河隧道的主要组成部分包括始发井和接收井——直径约11米(36英尺)，深50米(165英尺)，主要隧道长1.7 km(1.0米)，直径5.8米(19英尺)。项目路线沿位于城市地区，大致与黑河平行，从靠近黑海码头的始发井开始，终于黑河污水处理厂附近。

地质状况

隧道地质由软的克利夫兰页岩组成，有时在隧道的顶部区域分层和层叠。

现场首次安装调试（OFTA）

这台巨大的直径7.0 m(23英尺)双护盾掘进机是采用现场首次安装调试方案(OFTA)组装，这是一种罗宾斯研发的一个组装技术方案，它能为承包商节省运输时间、成本和工时。使用OFTA方法，单个系统在交付前进行测试，但设备不会在车间完全组装。罗宾斯现场服务技术人员与承包商一起合作，组装机器并提供支持。设备的在2013年11月18日始发——大约在装配开始3个月后。

掘进与贯通

主要隧道的建设始于2013年秋季，双护盾掘进机和连续的输送机系统在现场运行。罗宾斯提供了一个隧道内连续的输送机系统和节省空间的J型垂直输送机，给始发井中提供更开阔的区域。

这台双盾在掘进中以一种独特的方式运行。开挖软的页岩让刀具磨损降至最少，当设备掘进后，在尾部安装混凝土管和环梁。它的间隔距离为45厘米(18英寸)，中间采用用金属丝网嵌板

克利夫兰的页岩让设备快速掘进;，  快得连连续输送机系统也很难跟上步伐。承包商证实，掘进机掘进速度如此之快，无法以最高速度挖掘。Rehak解释说，相当松软的地质让刀具磨损降至最低，在掘进中只换了7把刀，其中4只是作为预防措施来更换

在隧道掘进过程中，大约有13个隧道段为困难地质，约30米(100英尺)长，换言之，大约25%的软页岩地质，使得围岩支护有时变得很困难。这些部分由层状和层叠的岩石组成，在环梁可以扩大之前，从隧道的顶部断裂，需要额外的削片和岩石减压，以将每一环梁根排板扩大到正确的直径。一旦工人们对这种技术进行了微调，他们每天就能掘进12到14个环——相比之下，在这个措施实行之前，即使是在困难的地质，掘进每天也只有一两个环。在更稳定的地质段，掘进平均每天可达18到20个环，这是承包商认为很好的速度，考虑到他们同时安装钢排。

到2014年4月29日这台机器完成贯通，掘进机平均平均日进尺达21米(70英尺)，连续好几天每天达到24米(80英尺)。隧道施工完成后，最终的整体浇注凝固了隧道衬砌。

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世界有史以来最长隧道项目-AMR输水隧道

项目概况

长达43.5公里(27英里)的Alimineti Madhava Reddy(AMR)隧道将是世界上最长的、中间没有出入口的隧道。隧道将把洪水从Krishna河转移到印度安得拉邦的干旱地区，向516个村庄提供1200平方公里(40万英亩)的农田和清洁饮用水。

承包商Jaiprakash Associates Ltd .(JAL)于2005年从安得拉邦政府获得了4.13亿美元的工程采购合同，建造了一个头部调节器和两条隧道，包括主要的43.5公里(27英里)隧道。2006年5月26日，承包商与罗宾斯公司签订了一份完整的合同，采购2台直径10.0米(32.8英尺)双护盾硬岩掘进机，以及它的输送机系统、后配套系统、备件、人员和技术支持。

2008年3月，在一次前所未有的现场组装后，这两台机器中的第一个启动了。这两台机器都采用了现场首次安装调试方案(OFTA)完成组装的，而不是在制造工厂里预先组装机器然后再拆分运送至现场，这样为承包商节省了时间和费用，以及人员和运输成本

第一台机器的组装位于始发井外的工地，使用龙门起重机将组件安装。机器部件，包括刀盘，撑靴系统，前盾，和伸缩盾，然后被安装进一个一个混凝土的“摇篮”。组装好的掘进机和后配套系统，通过对安装在隧道入口的衬砌作用应力向前爬行。第二个罗宾斯的掘进机是在隧道另一端的工地组装

地质条件由强度高达450 兆帕(65,000 psi)的石英石组成，地层并由长约50%页岩，和约50%的花岗岩(160 – 190 MPa/ 23000 – 28000 psi UCS)组成。两台设备都有配备被装式的20英寸滚刀，让刀具在磨蚀的条件下延长寿命。其他的设计修改包括特别设计以高于正常转速的驱动电机，以设备在硬岩石中可以发挥最佳的掘进速度。

设备始发

AMR出口隧道

AMR出口最初的条件是现场发电机经常间歇性断和困难的地质学。严重的块状地层撕裂了输送带，减慢了隧道的速度。巨大的岩石块穿过碴石铲斗，停在传送的漏斗和输送机装载点上。为了解决这个问题，将铲斗的灰板的间距减小，增加了额外的栏板，阻止卵石进入输送机系统。此外，还将棑栏板加到AMR入口的设备上，以备类似的地面条件。在良好的地质下，可以把棑栏板移走，以使更多的碴石进入铲斗。

AMR入口隧道

2009年10月，当100年的季风袭击该地区时，入口机器离始发只有一周的时间。入口站点上的天然围堰墙没有设计来抵挡大洪水，并被洪水冲垮。洪水控制门没有及时打开来释放下游的水，导致水位显著上升。始发井被淹没了超过20米(66英尺)的水，设备10米(33英尺)高以下的部分被水淹没，工作人员花了大约10天才把水抽出井外

设备的后配套被移后12米，来拆卸和检查主轴承。清理工作持续了大约14天，其中包括喷洗机器，将机器上300到400毫米(12到16英寸)厚的淤泥清除。主要部分被更换，以使设备恢复运行状态。

隧道掘进

2010年年初(6公里)第一次翻新刀盘，在开挖了不寻常的磨蚀硬岩地层后，更换磨损严重的铲斗刀座和耐磨板。翻新后，每月的进尺慢慢善到300 – 330米范围内。然而，在2010年的同一时期，持续的困难地质意味着平均机器运行为21.7%

为了帮助避免由于刀盘至后被套台车桥的高振动造成的突然停机或延迟, 工作人员在每次冲程，或在任何时候突然改变掘进参数以及其他异常现象发生后，都会对所有接触组件实施一次仔细的检查。所有的刀具紧固件、铲斗刀螺栓、棑栏板、主轴承螺栓、密封圈、密封和磨损带都受到了过度应力的影响，需要经常检查。通过这个工作流程，减少了被堵塞的刀具的数量和对刀盘的任何可能的损坏。在2011年6月至9月间的12周内，计划进行了第二次刀盘的翻新，将所有损坏的硬质合金磨损板更换和移除，特别是在头部的外部/厚度部分。

在偏远地区的地质数据有限的情况下，经常需要找到技术和实际的对策，特别是在AMR项目中，在恶劣的开挖条件下，大直径的机器开挖世界上最长的隧道之一。对掘进数据的持续监测，常规的维护在系统性能中起着重要的作用。尽管坚硬的岩石条件对入口和出口的隧道都是一个挑战，但如何处理不同寻常的磨蚀地层和坚硬岩石的经验对工作人员是无价的。

到2017年春季，出口隧道的设备已经挖掘出超过75%的隧道，而入口隧道的设备已经完成了一半以上的隧道段。由于隧道一直穿越非常坚硬的磨蚀岩石的极端地质条件，让我们可以对更硬、更耐用的刀具环进行研究和测试。

 

 

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印度普拉苏拜亚的费里贡达项目

罗宾斯双护盾在印度老虎保护区下开挖输水项目

项目概况

在印度最大的老虎保护区，纳佳遒纳萨嘎(Nagarjuna Sagar)国家公园，隧道掘进机正在策划印度最大的输水计划之一。在海岸工程有限公司(CPL) /印度斯坦建筑公司(HCC)合资公司的普拉苏拜亚的费里贡达项目(Pula Subbaiah Veligonda)中，罗宾斯双护盾为项目开挖第二号隧道。

在克里斯娜河(Krishna River)上，斯芮塞冷运河(Srisailam Canal)的右岸，将会是普拉苏拜亚的费里贡达项目未来的入口站点。项目一旦竣工，该输水系统每年将从斯芮塞冷水库的前滩吸收12亿立方米(317.0亿加仑)的洪水。两条平行长19.2公里(11.9英里)的隧道将通过五条运河网将水输送到普拉卡森(Prakasam)、奈尔雷(Nellore)和卡达帕(Kadapa)三个地区1600平方公里(395,368英亩)的农田。隧道会以高达每秒243立方米(64,193加仑/秒)的输水量把水输送到到引水渠。

2007年10月，一项价值1.8亿美元的合同被授予海岸工程有限公司(CPPL)。去年11月，CPPL和罗宾斯签署了关于直径10.0 米(32.8英尺)双护盾掘进机和连续输送机系统的采购合同。除机器和输送机外，还包括备件和关键操作人员送往工地，从出口端开始掘进第二号隧道

费里贡达第二号隧道位于位于库达帕(Cuddapah)盆地西部边缘的沉积岩石地层，在那里有许多断层和褶皱构造复杂的地质。岩石包括含有夹层页岩的石英岩(60%)和石灰岩和叶岩(40%)，从强度从90到225 兆帕(13000到33000 psi)。两大断层里还会有地下水。

设备设计

双护盾掘进机采用67把60英寸直径的背载刀具来对抗恶劣的地质环境。特别设计的驱动电机允许机器以高于正常转速的速度运行，以补偿硬岩石中的低掘进速率。遇到挤压地层时，刀盘也可以垂直运动，允许扩挖。这台机器还配备了超前钻机，可以在掘进机前方30米(98英尺)进行地质探测。钻机可以360º度旋转,  或者作为灌浆加固地质。在后备套系统上安装了40千瓦(54马力)的脱水水泵，专门设计用来抽走隧道掌子面的水。机器在掘进的同时，它在6 + 1的布置中选择了300毫米(12英寸)厚的混凝土块，使最终隧道直径达到9.2米(30英尺

项目的出渣系统是印度迄今使用过的最广泛的输送机系统。连续的钢带，是罗宾斯提供的最长的单次输送长度。它最终将延长19.2公里(11.9英里)，需要四个主要驱动器和三个助推器驱动器。

始发和组装

这台机器采用了首次现场安装调试方案(OFTA), 只用了4个月的时间就装配好了。OFTA方案，允许机器部件直接在工地进行首次组装，而不是在制造车间里，大大节省了工时和运输成本。尽管严厉的当地气温(可以爬到45˚C), 组装还是顺利完成。此外，有些部件只能在夜间安装，因为正午的高温会导致热膨胀。

隧道掘进

罗宾斯的双护盾于2009年6月始发，通过采用广泛的超前钻探和预灌浆的方法，以每月330米(1080英尺)的速度前进。在每次机器推进之前，钻机会在机器前方30米(100英尺)前多次钻孔，然后在25到30米(80到100英尺)的深度注入灌浆。后来，罗宾斯的双护盾进入了出乎意外的地质扰动区域，并被大量的流动物质淹没。尽管实施超前钻探，但机器还是卡住了。施工队决定开挖了一条旁通隧道帮助设备脱困，并继续在困难的地质中掘进

直至2017年春季，设备已经完成了接近55%的隧道段，并不断经历非常困难的岩石地质。

项目的进展将会持续更新。

 

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科普斯水电站II期项目

项目概况

科普斯水电站项目II期位于阿尔卑斯山脉，与1969年投入使用的科普斯水电站I期共用一个水库。这些水电站均由位于加舒恩（Gaschurn）和帕特隆（Partenen）旅游中心之间的里法（Rifa）反调节水库供应水源。该项目泵站和引水通道的修建目的是向电网提供电力，满足用电高峰需求，保证长期的电网稳定。由于II期和I期共用一个水库，无需额外的水源，II期还共用了I期正在使用的高压线路。

科普斯水电站项目II期工程于2004/2005年间开始施工。继Swietelsky Tunnelbau GmbH公司后，Torno SA和Torno Int. S.p.A JV合资公司签署了购买一台直径5.54米（18.0英尺）的罗宾斯双护盾隧道掘进机的合同。由于环境影响评价(EIA)的实行，通道乃至整个水电站的建设都在严格的监视下进行。施工过程必须遵守500条以上的规章制度，以确保工程以环保的方式进行。项目要求在42个月内完成，时间期限非常紧。

竣工后的科普斯水电站项目II期工程在现有水电站247兆瓦电量基础上又增加了由涡轮模式和水泵模式提供的450兆瓦电量

地质状况

通道沿线的地质由片岩、片麻岩、混合片麻岩、云母片岩、角闪片麻岩、角闪石片麻岩、花岗片麻岩和细晶片麻岩组成，无侧限抗压强度区间在30-150兆帕（4000-2,2000 磅/平方英寸）之间。

隧道掘进机设计与掘进

由于隧道地质复杂，挖掘工作有挑战性，罗宾斯隧道掘进机使用了直径483毫米（19英寸）的后装式刀具，刀盘设计推力为9074千牛（204,0000磅），扭矩为215,9424牛米（159,1300磅尺，掘进机功率为1575千瓦（2112马力）。

2006年7月20日，引水隧道挖掘工作开始。项目使用的掘进机是当时最早使用直径19英尺后载式刀盘的设备之一。在整个项目过程中，掘进机的刀具堵塞率非常低，只有2%，而更为典型的其他掘进机的刀具堵塞率有10-15%。

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亚达拉希斯隧道

项目概况

西班牙的高铁网络，被称为AVE，涉及主要城市科尔多瓦、马德里、塞维利亚和马拉加之间的联系。这条全长7.1公里(4.4英里)的亚达拉希斯(Abdalajis)隧道是这条铁路网络的一部分，他们目标将连接马德里来回西班牙所有主要城市的车程都在4小时之内。

2001年，项目业主铁路基础设施管理部(GIF)为每个隧道分别授予承建合同。东隧道被授予一个由Dragado领导的集团名为UTE Abdalajis，其中包括Dragados、TECSA、SELI和Jaeger。西隧被授予一个名为UTE Abdalajis Oueste(SACYR S.A., Somague-Engenharia)的集团。这两个承建组共享出入口站点，并使用几乎相同的隧道掘进机。

两个集团都采用了罗宾斯为三菱重工 设计的双护盾掘进机。这些设备先由Duro Felguera公司在西班牙组装。然后在罗宾斯和三菱技术人员共同监管下完成工地组装。

地质概

亚达拉希斯隧道会穿过各种岩石类型的地质，包括白云石、石英岩、砾岩和砂岩。在隧道最深的部分，地层严重断裂，石灰岩的岩溶条件可能含有大量的水。每个隧道的整个跨度包含20多个断裂和断层区域。

隧道掘进

掘进机配备有64把17英寸(432毫米)的背载刀具，刀盘可以产生82,500 kN(18,546,734磅)的推力。罗宾斯双护盾设计可以让刀盘产生最大扭矩18,700,000 n – m(13,792 lb- ft)。两台机器都配备了超前钻和改良掌子面地质的泡沫应用系统。

隧道掘进

挖掘东隧道始于2003年11月。掘进机的定制设计使它能有效地穿透脆弱和严重破碎的岩石。掘进机在前1590米(5217英尺)的进尺很好，每天高达34米(112英尺)。

当掘进至东隧道的中部，甲烷侵入开始增加。大约长800米(2625英尺)的裂缝粘土隧道段有甲烷泄漏被迫停机进行通风隧道。尽管在这些条件下，掘进机依然保持了平均良好的前进速度。 在接近贯通时，设备还在隧道尽头遇到了更稳定的石灰石， 但在仍然于2006年1月顺利贯通

为西隧道作业的机器也于11月在相似的地质和甲烷气体环境下开始掘进。与东隧道掘进机相似，机器在不利条件下仍然保持平均良好的前进速度。掘进机在隧道的最后几米也遇到了更稳定的石灰石。西隧道的掘进机在东隧贯通约2个半月后顺利贯通了隧道。

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英吉利海峡隧道

项目概况

英吉利海峡隧道是世界上最著名的隧道之一，是英吉利海峡下的一条50公里(31英里)隧道。这条线路由三条平行的隧道组成，在海下运行39公里(24.2英里)。两条主要的铁路隧道，相距大约30米(98英尺)，用以从北部和南部的火车通道。在这两个隧道之间是通道服务隧道，通过交叉通道连接到主隧道。这个服务隧道允许维修工定期进入铁路隧道

该项目的承包商，Transmanche – link(TML)选择了五台罗宾斯隧道掘进机来开挖隧道。隧道掘进机分别被部署在英国和法国的终点站出发。

地质状况

隧道地质大部分是白垩土，它们大部分是断裂的。在白垩土下面是一层薄薄的2米(6.5英尺)的渗透性的海绿石质。这块岩石是一块较弱的砂岩，岩石的强度比白垩大。隧道的底部经过坚硬的粘土和一些膨胀的特征。在隧道的法国一侧，这种白垩土断裂的更严重，而且容易出现涌水。

 

隧道掘进机

罗宾斯为这个项目设计制造了共五台隧道掘进机，每台都是为特定地质和长度的隧道而设计的。

在法国一侧折叠和断裂的白垩土，预计的高水压力需要使用三个土压平衡盾构机(EPBMs)。这些机器配备密封的刀盘隔仓以承受高压水压力，另外后部的螺旋输送机可以运输从掌子面切削来的碴石

罗宾斯为法国一侧的每条主要铁路隧道建造了两台土压平衡盾构机。设备重1100公吨(1200吨)，直径8.8米(29英尺)，配备推力达19,613 kN(4413000磅)、最大扭矩达12748,645 n – m(941万磅英尺)的刀盘。

英吉利海峡海底隧道的法国海底也需要台土压平衡盾构机。这台盾构机直径为5.6米(18英尺)，配备推力达39,227 kN(8,837000磅)，最大扭矩为3510781 m(25591000磅)的刀盘。

由于英国这边的隧道地质预测少涌水，因此采用了两台罗宾斯双护盾硬岩掘进机用以抵御不稳定和断裂的岩石环境。这两台设备直径8.36米(27英尺)，配备13英寸(330毫米)的刀具和具备65,871 kN(14,821,000磅)的推力， 最大扭矩达5727,084米(4,227,660磅)。

隧道掘进

1987年12月，在隧道的两侧的设备开始掘进。法国的三台掘进机几乎很快遇到了涌水，迫使使用密封的模式比预期的要早得多。这些设备的密封件可以承受10磅(145 psi)的水压。然而，项目其余的机器则需要采取额外措施来封锁其余的机器，以防止水流入。

TBMs的尾盾安装了多行钢丝刷密封，压紧外径的混凝土衬砌。油脂注入金属刷，和金属刷与隧道衬砌之间100毫米(4英寸)的空间。将水泥灌浆注入尾板，从而使得细水泥灌浆流入隧道衬砌和围岩之间的152毫米(6英寸)的环形空间。随着掘进机的推进，该方法密封了隧道衬砌。尽管困难重重，进尺在掘进中不断提高，设备在项目的平均每月进尺达714米(2342英尺)。

英国这边作业的机器在一开始也经历了一些困难的掘进。在3.2公里(2.0英里)的时候，意外的涌水导致机器放慢了他们的进度，因为隧道的每一部分都需要进行注浆。经过这段隧道后，机器不再有任何困难，每周平均进尺149米(490英尺)。罗宾斯机器在英国这边作业的设备，平均月进尺873米(2864英尺), 并且还以最快日进尺75.5米(247.7英尺), 周进尺428米(1404英尺),和月进尺1719米(5640英尺)刷新世界纪录——所有这些纪录至今还没有被打破。

隧道两侧的淤泥运输很复杂，但工作得很好。在英国，由500辆渣土车组成的铁路系统将渣土运回了位于莎士比亚悬崖下的隧道出入支洞，并将其输送到高速输送机系统。然后，输送机把碴石倒在英吉利海峡的海墙后面的泻湖里。大约400万立方米(523万立方码)的碴土从隧道里运送出来到这工地现场。这个地方叫做Samphire Hoe，现在是一个很受欢迎的公园。

在法国一侧，碴土被碾碎，与水混合在Sangette 出入井底部的土仓里。然后，它被泵出竖井至30.5米(100英尺)的水坝后面。

1990年12月，法国和英国出发的掘进机在隧道中间相遇，完成了英吉利海峡隧道的开挖。在所有的隧道中，法国的掘进机被拆除，而英国的掘进机则被搁置并被掩埋。

主要铁路隧道于1991年5月22日和1991年6月28日贯通。这两项成就都以突破性的仪式来庆祝，以纪念世界上最长、和最雄心勃勃的海底隧道之一。

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波士顿港项目

项目概况

波士顿港口项目包括美国最大的污水处理厂之一。这个项目需要两个海底隧道来将废水输送到新的处理厂。在波士顿港下，一条隧道将污水经过15.2公里(9.4英里)长的污水排放隧道。这个出口隧道将鹿岛处理厂的水输送到马萨诸塞湾。自1998年该项目完成以来，流入波士顿港的污水已停止，有毒细菌、废固体和氮的浓度急剧下降。

1990年，马萨诸塞州水资源管理局(Massachusetts Water Resource Authority)授予kiewit – atkinson – kenny合资企业的建筑合同。承包商选择了一个直径8.1米(26.5英尺)的罗宾斯双护盾隧道掘进机开挖隧道，并在污水出口隧道中安装衬里。

地质状况

隧道沿线地质是突出岩石类型为坎布里奇·阿吉利特，在1毫米到8厘米(。4至3.15英寸厚，偶尔有1.5米(4.9英尺)的岩层里。火山流和偶尔的凝灰岩沉积物也被嵌入到泥质岩中。其他地质特征包括有一些玄武岩、安山岩和长石的火成岩和硅石

掘进机和后配套

罗宾斯建造了双护盾隧道掘进机，以对付海底隧道多变的地质。在“双护盾模式”中，机器在挖掘时同时安装预制混凝土衬里。这一特性使机器的整体推进速度比“单盾模式”的顺序操作更

该机器的刀盘驱动器由8个发电机组成，产生2520 kW(3360 hp)功率，并提供3665克(2,70万磅)的扭矩给刀盘。刀盘推力为111350 kN(250万磅)，机器配备50 – 17英寸(432毫米)直径的刀具可以从刀盘后面或前面更换。

设备可以根据掘进的条件来改变刀盘推力。在良好的地质条件下(自支撑围岩，通常是硬岩石)，机器将会在“双护盾模式”下掘进，在那里，推力来源通过传统的撑靴系统作用隧道壁。在隧道壁太弱的土壤或断裂带，机器将在“单护盾模式”下运行，在该模式下，推力通过尾盾的一组辅助油缸，直接作用于隧道衬砌部分进行推进

隧道掘进机通过液压缸连着由8个10.7米(35英尺)长的双层台车组成的后配套系统。上层台车安置了两个主要的2000 kVA变压器，电气控制柜，灰尘洗涤系统和辅助设备。灵活的直径1.5 m(4.9英尺)的管道从安装在最后一个台车上的储存盒延伸出去用以通风。一个双轨铁路系统安装在前六个台车上，为铁路车辆运送预制混凝土衬砌管片、用于临时段支护的砾沙、铁轨和绳带

隧道掘进

设备从1992年7月进入竖井开始掘进。在早期的掘进中，设备与地质报告中预测的更加块状岩石作斗争。在整个掘进过程中，硬石和涌水持续出现。

在1993年和1995年和1996年，硬石和大量的涌水需要项目人员进行注浆和减缓设备的掘进。大部涌水的流量每分钟达到19000到26600升(5,019到7027加仑)。超前钻机和注浆在这些部分导致了较慢的掘进进尺

 

从1996年3月开始，设备开挖与手开挖的竖井同时进行。这台机器于1996年9月19日开挖了15公里(9.3英里)后破土而出。掘进机最佳日进尺为44.2米(145英尺)的，最佳周进尺为195.1米(640英尺)。

考虑到在整个掘进过程中大量的涌水和地质变化，掘进机的表现是惊人的。

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引大入秦灌溉项目

项目概况

引大入秦灌溉工程是中国最大的自流灌溉控制系统。该项目由33条隧道组成，总长度为75公里(46.6英里)，将水从大通河调到中国北部甘肃省干旱地区。

1990年，甘肃省资源局将该项目承包给了来自意大利拉文纳省的Muratori& Cementisti合作公司(CMC)。CMC选择了一台直径5.5米(18英尺)的罗宾斯双护盾隧道掘进机，用于挖掘该多隧道项目的前两个隧道。

地质概况

第一个隧道编号30A，岩石大多由第三纪沉积物和带有漂流石块和沙质砾岩的轻度倾斜砾岩组成。隧道入口处有前寒武纪结晶石灰岩，出口处有第四纪沉积物。30A隧道现场还包含其他的地质特征如石灰岩区域的23个主要断层和大型岩溶洞

第二个隧道编号38，穿过了白垩纪沉积岩的中度倾斜层，其中大部分是砂岩。

隧道掘进机

罗宾斯建造的双护盾掘进机配有37个直径17英寸(432毫米)的后装式盘形滚刀。6台电动机产生的动力高达960千瓦(1287马力)，提供的扭矩高达3065千牛米(236,8000磅尺)

该掘进机的设计中包含了一个装在刀盘后面的可伸缩部分，由12个推进油缸组成。由于油缸安装在支撑和前护盾之间的交错角位置，能够在不需要额外扭矩油缸的情况下提供滚转控制。这种安排使刀头和前护盾能够有效进行垂直和横向转向

掘进机的后段安装了支撑和8个辅助推力油缸。掘进机的附加装置还包括双速传动装置、激光制导系统、液压离合器、备用液压泵和机油过滤器

掘进机150米(492英尺)长的后配备台车上的空气压缩机消除了在挖掘过程中一个空气管线的需要。一个直径1400毫米(55英寸)的通风管道为施工区域提供新鲜空气，一台空气洗涤器用于隧道除尘

后配备系统包括一个单轨牵引门架，后面是一个可移动的加利福尼亚道岔。额外的固定道岔大约每隔3500米(11483英尺)一个，取决于空载出渣车和载满出渣车的平均速度

罗宾斯双护盾隧道掘进机的设计可以使隧道衬砌与挖掘同时进行。隧道衬砌由预制混凝土衬砌管片组成，管片随着机器的前进从尾盾中自动安装。每一环的四个管片通过每个弧形管片的圆唇部分与相邻管片的圆唇部分重叠，在一个自锁定设计中完成组装。最终隧道衬砌形成的蜂窝状结构是由环内的管片交错排列造成的。每一个300毫米(11.8英寸)的六角形管片宽1.60米(5.2英尺)，这一尺寸能使需要的环数数量实现最小化。该特色大幅度地提高了掘进机的掘进速度。

隧道掘进

掘进机展现出了惊人的前进速度，甚至打破了直径5-6米(16.4-19.7英尺)隧道掘进机的平均月生产世界纪录。1991年1月9日，掘进机开始挖掘长11.7公里(7.3英里)的30A隧道，仅在头22天就掘进了780米(2559英尺)，并比计划时间提前5个月完成贯通。掘进机平均日进尺为36.09米(118.4英尺)，平均每小时掘进率为4.99米(16.4英尺)。1991年7月是掘进机表现最好的一个工作月，总进尺量达1301米(4268英尺)

鉴于隧道棘手的Geology地质条件，掘进机的成功是举世瞩目的。大约在掘进了2300米(7,545英尺)的时候，粘性的泥质砾岩堵塞了出渣铲斗、溜槽、料斗和刀具外罩。此外，在掘进了约9000米(29,527英尺)的时候，机器在断裂的石灰质岩石中遇到每秒60-150升(15.9-39.6加仑)的涌水。掘进机在这一段的掘进速度有所降低，但很快在剩下的挖掘工作中恢复了正常

1992年1月20日，机器贯通了第一个隧道。第二个长4.9公里(3英里)的隧道于1992年4月开始动工，同年8月完成贯通。1992年6月，掘进机在一个月内掘进了1401.6米(4598.4英尺)，创造了直径为5-6米(16.4-19.6英尺)的隧道掘进机级别的世界纪录，这段时间内的平均日进尺为40.67(133.4英尺)并在5月11日达到最高的75.2米(246.7英尺)。掘进机的整体进尺速度是每小时4.01米(13.2英尺)

掘进机在120个工作日内贯通了第二个隧道。引大入秦项目最前面的两个隧道的原始投标说明里给出的挖掘期限是54个月，两个隧道项目在20个月内就完成了贯通，还不到期限时间的一半。

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