秦嶺隧道I線所用TB880E掘進機，經過近兩年的施工使用，發現該機型在穿越不良地段時，存在撐靴利用不足而使推進力降低、成倍增加掘進時間的問題。特別在秦嶺硬巖條件下，通過斷層時，當撐靴可撐出三分之二，推進力卻達不到額定推力的三分之二，在掌子面巖層較硬需大推力時，掘進時間明顯成倍多于以往同類巖石所需時間，同時刀具磨損也比同類巖石下嚴重。據分析認為是由于該機推進液壓系統設計不合理所造成的，以下分析其原因及改進設想。

1TBM推進工況簡介及液壓系統原理

1．1TBM推進H況簡介

TBM內凱與刀盤相連，內凱分為前后兩段，由螺栓連接（見圖1）。前后外凱可分別在前后內凱上滑動。前后外凱分別有四個推進油缸推動內凱，實現刀盤向前掘進。前后外凱各有八個撐靴分為四組，成X型徑向布置在外凱上。當撐靴全部撐緊在巖壁上時，撐靴與巖壁間靜摩擦力就是推進油缸推進內凱前進的推進反力，掘進中TBM額定推力為17．5MN，推進油缸壓力27．OMPa。前后外凱的各個撐靴可單獨控制，在隧道壁某處過軟或坍塌時，對應的撐靴油缸可關閉，不撐出撐靴。由于撐出撐靴數量的減少，必須相應減小推進力，即減小推進油缸壓力，否則撐靴可能打滑或損壞導向柱。

1．2TBM推進液壓系統原理圖

從圖2可看出，TBM前后兩組推進油缸由同一個壓力補償器對推進油缸大腔供油，即前后兩組推進油缸無論何時的推進壓力相等，也就是前后外凱推進油缸的壓力不能分別控制調整。

2推進液壓系統設計缺陷分析

在過不良地段時，由于隧道壁巖石坍塌或其他原因形成空洞，造成前外凱或后外凱撐靴不能全部撐出的情形。例如，當前外凱16個撐靴可以全部撐出且撐靴所撐位置巖石狀況很好，而后外凱撐靴只能撐出8個撐靴油缸，這時前外凱推進油缸推進力可以達到8．5MN，而后外凱因為只撐出一半數量撐靴，其推進油缸推進力只能達到約5．5MN，推進油缸壓力約19.0MPa。從液壓原理圖可以著到，因為前后外凱推進油缸大腔油路相通，前外凱推進油缸壓力與后外凱推進油缸壓力相等，也為19．OMPa，因此總推力只有11MN。在秦嶺一線北口硬巖條件下，多數小斷層過后就是硬巖，需要TBM達到額定推力才能有效掘進。在這種情況下，推進力減小5－6MN對掘進的影響就是掘進時間成倍增加。如果前后外凱推進油缸可分別控制，使前后推進油缸的推進力都能達到其撐靴所能達到最大靜摩擦力，在上例中，推進力就可以達到15MN，從而縮短掘進時間。

3液壓系統改進設想

壓系統改進原理圖如圖3所示，圖中三位五通換向問可以是手動也可以是電磁換向，比例減壓閥在操作室內操作盤上可調。舉例說明，當前外凱僅能撐出4個撐靴，而后外凱撐靴可以全部撐出時，三位六通換向閻處于右位，從比例減壓閥供油。在操作盤上調節比例減壓閥的調節電位器，使后外凱推進油缸推進壓力為19．OMPa。調節推進油缸比例閥的調節電位器，使前外凱推進油缸壓力達到27．OMPa，從而可使刀盤獲得15MN推進力，提高掘進效率.