Tunel za dosadni strojevi (TBMS) sofisticirani su dijelovi opreme koji su revolucionirali podzemnu konstrukciju. U osnovi su mobilne tvornice dizajnirane za iskopavanje tunela s minimalnim poremećajem na okolnom tlu.
Kako rade TBMS: Temeljni proces
Temeljni rad TBM -a uključuje nekoliko kontinuiranih koraka:
-
Iskopavanje: Na samom prednjem dijelu TBM -a je masivna, rotirajuća glava rezača. Ovaj čelični disk opremljen je raznim alatima za rezanje, kao što su rezači diskova za komadiće tvrdog stijena ili rezača i strugači za mekše tlo. Dok se glava rezača okreće, ona mljeva, ogrebotine ili obrezuje materijal na licu tunela.
-
Uklanjanje muke: Iskopani materijal, poznat kao "Muck", prolazi kroz otvore u glavi rezača u komoru. Odatle se obično transportira vijčani transporter (za meko tlo TBM -a) ili se učitava na niz transportnih traka (za Hard Rock TBMS) koji vode duljinu tunela. Ta se muka zatim kontinuirano uklanja na površinu radi odlaganja ili recikliranja.
-
Poticaj i napredak: TBM se pokreće naprijed snažnim potisnim cilindrima (dizalicama) koji se nalaze iza glave rezača. Ovi se cilindri odbacuju na prethodno ugrađene segmente obloga tunela, stvarajući potrebnu silu za napredovanje glave rezanja u zemlju.
-
Instalacija obloga tunela: Odmah iza glave rezača, unutar zaštitne ljuske TBM (štit), leži erektor. Ova robotska ruka skuplja unaprijed betonske segmente (obično zakrivljene, trapezoidne komade) i pažljivo ih postavlja da formiraju kompletan prsten tunelske obloge. Ovi segmenti su pričvršćeni zajedno, stvarajući snažnu, vodonepropusnu i trajnu strukturu koja podržava tlo i tvori gotov zid tunela.
-
Fugiranje: Jednom kada se ugradi prsten segmenata, praznina između vanjske strane segmenata i iskopanog tla ("repna praznina") odmah se ispunjava specijaliziranom fugijom. Ova fuguta se učvršćuje, pružajući dodatnu potporu tunelskoj oblozi, sprječavajući naseljavanje tla i osiguravanje čvrstog uklapanja.
-
Upravljanje i navigacija: TBM -ovi su opremljeni sofisticiranim laserskim sustavima vođenja i instrumentima za istraživanje. Operatori mogu precizno kontrolirati smjer TBM -a podešavanjem potiska pojedinih dizalica, mijenjajući brzinu rotacije glave rezača ili koristeći zglobove artikulacije unutar stroja. To im omogućuje da održavaju planirano usklađivanje i gradijent, čak i plovidbene krivulje.
-
Zaustavljeni zupčanik (sigurnosni sustav): Iza glavnog tijela TBM-a slijedi niz artikuliranih gantrija ili prikolica ("sigurnosni sustav"). Ovaj trajni zupčanik sadrži bitne sustave za podršku, uključujući:
- Sobe za napajanje i upravljanje
- Ventilacijski sustavi
- Transportni uređaji za uklanjanje
- Pumpe za fugiranje i biljke za miješanje
- Vode i komunalne linije
- Oprema za pristup osobljem i sigurnosna oprema.
Vrste TBMS -a i njihove aplikacije
Izbor TBM tipa je kritičan i uvelike ovisi o geološkim uvjetima tla koji će biti tunelirani:
-
TBMS Hard Rock (Open-gripper TBMS / Shield Hard Rock TBMS): Ovi TBM-ovi dizajnirani su za čvrste stijene. Koriste rezače diskova koji stvaraju mikro-frakcije u stijeni.
- TBMS Open-gripper: Unaprijed se hvatajući za zidove tunela (stijene) s jastučićima za hvatanje.
- Oklopljeni TBMS tvrdog stijena: Koristi se kada su uvjeti stijena slomljeni ili pomiješani, pružajući potpunu potporu za zemlju sa štitom i često instalirajući obloge segmenta.
-
Zemaljska ravnoteža tlaka (EPB) TBMS: Idealno za meka, kohezivna tla (glina, mulj, pijesak) koja kratkim razdobljem mogu stajati bez potpore. EPB TBM koristi iskopani materijal za stvaranje "muke torte" koji vrši pritisak na lice tunela, uravnotežujući okolni tlak tla. Vijačni transporter regulira uklanjanje muke uz održavanje ove ravnoteže.
-
Slurry TBMS: Najprikladnije za labava, vodena tla (pijesci, šljunak, zasićeno tlo). U TBM suspenziji, glava rezanja djeluje u komori ispunjenoj suspenzijom pod pritiskom. Slaba stabilizira lice tunela i prebacuje iskopani materijal do površine kroz cijevi, gdje se obrađuje kako bi se odvajale krute tvari od tekućine.
-
Mješoviti tlo TBMS (TBMS promjenjiva gustoća): To su svestrani strojevi koji se mogu prilagoditi različitim uvjetima tla, ponekad kombinirajući značajke EPB -a i TBM -a od suspenzija. Oni mogu prilagoditi parametre poput tlaka lica i brzine uklanjanja muke kako bi odgovarali promjenjivim svojstvima tla koja se susreću.
-
Strojevi za dizanje cijevi (MicroTunneling TBMS): Manje verzije TBMS-a, često daljinsko kontroliranih, koje se koriste za ugradnju cjevovoda ili manje komunalne vodove. Oni guraju cijevi neposredno iza glave rezača.
Prednosti korištenja TBMS -a
- Brzina i učinkovitost: TBM -ovi mogu kontinuirano i općenito iskopavati tunele mnogo brže od konvencionalnih metoda poput bušenja i eksplozije.
- Sigurnost: Priloženi štit TBM -a pruža sigurnije radno okruženje za osoblje, štiteći ih od urušavanja i upuštanja podzemne vode.
- Minimalni poremećaj površine: Kako djeluju pod zemljom, TBMS značajno smanjuje poremećaj na površinsku infrastrukturu, promet i zajednice, čineći ih idealnim za urbana područja.
- Smanjeni utjecaj na okoliš: Niže razine vibracija i manje buke u usporedbi s eksplozijama, s manje gomile plijena na površini.
- Dosljedan oblik tunela: TBM -ovi proizvode glatku, kružnu provrt tunela, što često smanjuje potrebnu količinu sekundarne obloge.
- Automatizacija: Mnoge su funkcije TBM -a automatizirane, što dovodi do dosljednih performansi i smanjenog ručnog rada.
Značajni TBM projekti
TBMS su bili od velike važnosti u izgradnji nekih od najimpresivnijih svjetskih infrastrukturnih projekata, uključujući:
- Channel tunel (Eurotunnel): Spajanje Velike Britanije i Francuske pod Engleskim kanalom.
- Gotthard bazni tunel: Najduži željeznički tunel na svijetu, koji prolazi kroz Alpe u Švicarskoj.
- Crossrail (Elizabeth Line) u Londonu: Masivni podzemni željeznički sustav.
- Podzemna željeznica druge avenije u New Yorku: Širenje mreže podzemne željeznice.
- Seattle's SR 99 tunel (Bertha): Tunel s autocestom velikog promjera.
Zaključno, TBM -ovi su inženjerska čuda koja su transformirala način na koji gradimo podzemlje. Njihova učinkovitost, sigurnost i sposobnost rukovanja različitim geološkim uvjetima čine ih neophodnim alatima za stvaranje vitalnih skrivenih arterija modernog društva.
