Tunel Boring Machines (TBMS) su moderna čuda inženjerstva, revolucionirajući podzemnu konstrukciju iskopavanjem tunela kroz različite geološke uvjete, od najtežih tla do najtežih stijenskih formacija. Za razliku od tradicionalnih metoda bušenja i bluza, TBM-ovi nude kontinuirani, sigurniji i često brži postupak tuneliranja. Jezgra njihove operacije leži u rotirajućem rezaču opremljenom specijaliziranim alatima za rezanje, dizajniranom za interakciju s i razgradnjom tla ispred.
Temeljno načelo: rotacijski iskop
U svom najosnovnijem, TBM iskopa rotiranje kružnog rezanja nasuprot licu tunela, istovremeno primjenjujući značajno potisak Da ga gurnete naprijed. Vrsta alata za rezanje i metoda upravljanja iskopanim materijalom (koja se često naziva "muck") uvelike variraju ovisno o uvjetima tla.
Iskopavanje u tvrdoj stijeni
U tvrdim stijenama, TBM -ovi koriste rezači diskova montiran na rezanju. Ovi rezači diskova nisu dizajnirani za "mljevenje" stijene, već da induciraju prijelome stresa. Kako se rezač okreće i TBM se pokreće prema naprijed, otvrdnjani čelični ili volfram -karbidni rezači diskova imaju ogroman pritisak na stijenu. Ovaj stres uzrokuje stijenu lom i čip iz glavnog tijela ispred stroja.
"Muck" proizveden, obično u obliku kamenih čipsa i fragmenata, a zatim prolazi kroz otvore u rezanju i na a transportni sustav unutar tbm. Ovaj sustav prevodi iskopani materijal kroz stroj i iz tunela na raspolaganje. TBMS Hard Rock može biti ili otvoreni tip (bez punog štita, omogućavajući neposrednu potporu stijena iza rezanja) ili oklopljen (pružajući privremenu potporu zidovima tunela, posebno u slomljenoj stijeni). Za napredovanje, hard rock tbms često koriste a prianjanje To se gura na bočne zidove već iskopanog tunela, pružajući potrebnu reakcijsku silu za potisak prema naprijed.
Iskopavanje mekog tla
Iskopavanje mekog tla, koje uključuje glinu, mulj, pijesak i šljunak, predstavlja različite izazove, prvenstveno povezane s održavanjem stabilnosti lica i sprečavanjem kolapsa tla. Da bi se riješio, koristi se specijalizirani TBMS:
Strojevi ravnoteže tlaka zemlje (EPB)
EPB TBM -ovi obično se koriste u kohezivnim mekim terenima. Njihova rezanja opremljena je kombinacijom Bitovi za rezanje volfram karbida, povuci, a ponekad i rezači diskova (Za miješano tlo s nekim tvrđim uključenjima). Ključ EPB -ove operacije je njegova sposobnost da Uravnotežite pritisak Na licu tunela pomoću iskopanog materijala.
Rezač se okreće i iskopa tlo, koje tada ulazi u a radna komora Iza rezanja. A vijak Na stražnjem dijelu ove komore kontrolira brzinu kojom se uklanja muka. Pažljivim reguliranjem brzine rotacije rezača i brzinom ispuštanja vijčanog transportera, tlak unutar komore može se precizno kontrolirati, omogućavajući iskopanom tlu da djeluje kao potporni medij, stabilizirajući tako lice tunela i sprječavajući naselje na površini. Aditivi poput pjene mogu se ubrizgati u tlo kako bi poboljšali njegovu protok i smanjili njegovu ljepljivost, sprječavajući začepljenje glave rezanja i transportera.
Shield Shield Shield
TBMS Shield Shield najprikladniji su za visoko zasićena ili nestabilna zrnata tla, posebno ona s visokim tlakom podzemne vode. Umjesto da se oslanjaju samo na iskopani materijal za podršku za lice, ovi TBM -ovi koriste a kaša pod pritiskom (mješavina vode i bentonitne gline) za stabilizaciju lica iskopa.
Cutterhead, često opremljen alatima za rezanje sličnim EPBS -u, iskopava tlo, koja se zatim miješa s sušinom pod tlakom u komora za iskopavanje . Ova smjesa za suspenzije se zatim izbaci iz tunela na a biljka za odvajanje na površini. U biljci se iskopani materijal odvoji od gnojenja, koja se zatim tretira i reciklira natrag u TBM. Kontinuirana cirkulacija suspenzije pod tlakom osigurava da je hidrostatički tlak na licu tunela uravnotežen s vanjskim tlom i tlakom vode, sprječavajući ulazak vode i nestabilnost tla.
Potaknuti i napredovati
Bez obzira na osnovne uvjete, svi TBM -ovi zahtijevaju mehanizam da se pokrenu naprijed. To se obično postiže kroz hidraulički potisni cilindri . Ovi cilindri guraju se na ugrađenu oblogu tunela (montažni betonski segmenti ili pucnjavi) ili, u slučaju Gripper TBMS -a, izravno na iskopanu stijenu, vozeći glavu rezanja u lice tunela. Kako stroj napreduje, iza štitnika postavljaju se novi segmenti obloga tunela, tvoreći trajnu strukturu tunela.
U osnovi, TBMS su sofisticirane podzemne tvornice, kontinuirano iskopavaju i podržavaju tunel dok se kreću naprijed, čineći ih neophodnim alatima za modernu infrastrukturu.