Mehanička arhitektura TBM-ova s jednim štitom
The Stroj za bušenje tunela s jednim štitom (TBM) posebno je konstruiran za iskop u uvjetima čvrstih stijena gdje je stijenska masa slomljena ili nestabilna. Za razliku od TBM-a s otvorenim snopom, varijanta Single Shield sadrži cijeli unutarnji stroj unutar zaštitne cilindrične čelične oplate. Ovaj štit pruža trenutnu potporu iznad glave i bočnu potporu, štiteći i osoblje i visokoprecizne komponente od padajućih krhotina ili "prsnuća kamenja". Glava rezača s prednje strane opremljena je diskastim rezačima za teške uvjete rada koji vrše golem pritisak na lice stijene, stvarajući lomove zbog naprezanja koji uzrokuju lomljenje stijene u fragmente kojima se može upravljati.
Unutar štita, propulzijski sustav oslanja se na uzdužni potisni mehanizam. Budući da stroj radi u konfiguraciji s jednim štitom, obično se odguruje od prethodno ugrađenih betonskih segmenata kako bi krenuo naprijed. Ova integracija iskopa i obloge čini ga iznimno učinkovitim izborom za tunele za prijenos vode na velike udaljenosti, željezničke prolaze i komunalne vodove gdje je potrebna gotova betonska obloga odmah nakon procesa bušenja.
Radna dinamika i redoslijed bušenja
Operativni ciklus Jednostruki štit TBM je sinkronizirani proces iskopa i strukturalnog ojačanja. Ciklus počinje s fazom bušenja, gdje se hidraulički cilindri izvlače kako bi gurnuli reznu glavu u stijenu. Dok se stijena drobi, niz kanti ili lopatica na glavi za rezanje prenosi blato na pokretnu traku koja prolazi kroz središte stroja prema stražnjem dijelu. Ovaj kontinuirani sustav uklanjanja osigurava da lice ostane čisto za rezače kako bi se održale optimalne stope prodiranja.
Faza izgradnje prstena
Jednom kada potisni cilindri dostignu svoje maksimalno izvlačenje, bušenje prestaje. Cilindri se zatim uvlače u male skupine kako bi se napravio prostor za dizač segmenta. Ova robotska ruka podiže predgotovljene betonske segmente i spaja ih vijcima kako bi formirali potpuni prsten. Ovaj proces je sažet u nastavku:
- Povlačenje hidrauličkih potisnih cilindara prema posljednjem završenom prstenu.
- Precizno postavljanje gotovih segmenata pomoću vakuumske ručke za podizanje.
- Fugiranje prstenastog razmaka između stijene i betonskog segmenta kako bi se osigurala stabilnost.
- Pomicanje štita guranjem novougrađenog prstena.
Tehnička usporedba: Jednostruki štit protiv dvostrukog štita
Odabir ispravnog TBM-a uvelike ovisi o neograničenoj tlačnoj čvrstoći (UCS) stijene i prisutnosti rasjednih zona. Dok Dvostruki štit TBM-ovi omogućuju istovremeno bušenje i oblaganje, zahtijevaju kompetentnu stijenu za držanje svojim cipelama "hvataljkama". Single Shield TBM su svestraniji u geologiji koja varira između kompetentnih stijena i jako pukotinskih zona, jer se ne oslanjaju na hvatanje bočne stijenke za stabilnost.
| Značajka | Single Shield TBM | Double Shield TBM |
| Primarna podrška | Betonski segmenti | Gripper cipele / segmenti |
| Geološka prikladnost | Slomljen do Stable Rock | Uglavnom stabilni hard rock |
| Dosadan način | Sekvencijalno (provrt pa linija) | Istodobno (provrt i vod) |
| Složenost | Niže | viši |
Prednosti u izazovnim geološkim uvjetima
Primarna prednost Single Shield TBM-a je njegov vrhunski sigurnosni profil u "lošoj" stijeni. U zonama gdje je stijena sklona urušavanju ili gdje je pritisak vode zabrinjavajući, štit se ponaša kao sekundarni trup. Moderni strojevi često su opremljeni glavama za rezanje sa "stražnjim utovarom", što omogućuje promjenu diskova unutar sigurnosti same glave za rezanje, smanjujući vrijeme koje radnici provode ispred stroja na tlu bez potpore.
Učinkovitost upravljanja dotokom vode
Prilikom probijanja tunela kroz čvrstu stijenu koja sadrži vodonosnike, Single Shield TBM mogu se opremiti posebnim brtvama i opremom za sondiranje. Bušenjem ispred glave rezača, inženjeri mogu ubrizgati žbuku kako bi stabilizirali tlo i spriječili prodor vode prije nego što stroj uopće dosegne to područje. Dizajn štita omogućuje kontroliranije okruženje za upravljanje ovim iznenadnim promjenama u hidrogeologiji, osiguravajući da vremenski okvir projekta ostane netaknut unatoč podzemnim iznenađenjima.
