Stroj za bušenje tunela: Kako ovi ogromni strojevi zapravo kopaju podzemne tunele

Što je stroj za bušenje tunela i zašto ga koristimo?

Stroj za bušenje tunela — obično skraćeno kao TBM, a ponekad se naziva i stroj za bušenje tunela ili stroj za podzemno bušenje — masivni je dio inženjerske opreme dizajniran za iskapanje tunela kroz tlo, stijene ili mješovite uvjete tla s kružnim poprečnim presjekom. Za razliku od starije metode bušenja i miniranja, koja lomi stijene pomoću eksploziva, a zatim ručno čisti ostatke, TBM reže, iskapa i često istovremeno oblaže tunel u jednoj kontinuiranoj operaciji. Rezultat je glatkiji, strukturalno konzistentniji tunel proizveden uz mnogo manje ometanja okolne kopnene i površinske infrastrukture.

Privlačnost TBM tuneliranja nadilazi brzinu. U urbanim sredinama — gdje bi tunel mogao prolaziti ispod gusto izgrađenih četvrti, linija podzemne željeznice pod naponom ili kritičnih komunalnih usluga — kontrolirano iskopavanje s niskim vibracijama strojem za bušenje tunela često je jedina održiva opcija. Konvencionalno miniranje uzrokovalo bi neprihvatljivo slijeganje površine i strukturna oštećenja obližnjih zgrada. TBM također mogu raditi na mnogo većim dubinama nego metode izgradnje "cut-and-cover", omogućujući inženjerima usmjeravanje tunela ravnim, optimalnim stazama bez uništavanja uličnog pejzaža iznad. Ove su prednosti učinile stroj za bušenje tunela dominantnom tehnologijom za željezničke sustave metroa, tunele za autoceste, vodoopskrbne i kanalizacijske tunele, a sve više i kabelske i komunalne koridore u gradovima diljem svijeta.

Moderni TBM-ovi su sami po sebi izvanredni inženjerski podvizi. Najveći svjetski strojevi za bušenje tunela imaju glave za rezanje veće od 17 metara u promjeru — šire nego što je visoka četverokatnica — i teže više od 7000 metričkih tona. Čak se i TBM srednje veličine koji se koristi za standardni metro tunel (obično promjera 6-9 metara) sastavlja od stotina precizno konstruiranih komponenti koje se šalju na gradilište i sklapaju ispod zemlje u lansirnom oknu. Strojevi integriraju iskop zemlje, uklanjanje otpada, podupiranje tla i postavljanje betonske obloge u jednu pokretnu proizvodnu liniju koja napreduje 10-30 metara dnevno, ovisno o uvjetima tla i tipu stroja.

Kako zapravo radi stroj za bušenje tunela: temeljna mehanika

Razumijevanje kako TBM funkcionira zahtijeva uvid u njegove glavne radne sustave, od kojih svaki igra ključnu i međuovisnu ulogu u procesu tuneliranja. Dok različiti tipovi TBM-a različito upravljaju podrškom na tlu i uklanjanjem otpada (pokriveno u sljedećem odjeljku), osnovna mehanika rezanja i napredovanja dijeli se u većini obitelji strojeva.

The Cutterhead

Glava za rezanje je poslovni kraj svakog stroj za bušenje tunela — masivna rotirajuća struktura diska ili žbice načičkana alatima za rezanje koji izravno dodiruju tlo koje se kopa. Kod tuneliranja u stijenama, glava za rezanje nosi diskove za rezanje: kotače od kaljenog čelika, obično promjera 432–483 mm (17–19 inča), koji se kotrljaju uz stijenu pod ogromnom silom potiska. Pločasti rezači ne stružu stijenu; umjesto toga, gnječe ga tlačnim opterećenjem, stvarajući mrežu mikro-puknuća između susjednih gusjenica koje uzrokuju otpuštanje komadića stijene. Ovaj proces stvaranja krhotina, nazvan mehanizam "krhni i pukni", daleko je energetski učinkovitiji od izravne abrazije i ono je ono što TBM tuneliranje čini održivim u tvrdoj stijeni. U mekom tlu i mješovitim uvjetima, glava rezača umjesto toga nosi bitove za povlačenje, strugače i zube za rezanje tla koji smiču i izbacuju materijal umjesto da ga drobe.

Glavu rezača okreće prsten električnih pogonskih motora — obično između 4 i 20 motora, ovisno o veličini stroja — raspoređenih po njenom obodu i povezanih preko reduktora. Brzina rotacije je obično mala: 1–6 okretaja u minuti za velike strojeve, budući da se vanjski rub velike glave rezača već kreće velikom linearnom brzinom čak i pri vrlo niskim okretajima u minuti. Ukupna instalirana pogonska snaga glave rezača na velikom TBM-u od tvrdog kamena može premašiti 5.000 kW — otprilike isto kao šest motora Formule 1 koji rade istovremeno, ali se primjenjuje kao spori rotacijski moment, a ne brzina.

Sustav potiska i hvataljke

Samo rotiranje glave rezača ne iskopava tunel — stroj također mora gurnuti glavu rezača u stijenu ogromnom silom kako bi diskovi za rezanje bili učinkoviti. To se postiže sustavom hidrauličkih potisnih cilindara raspoređenih oko glavnog tijela stroja. Ukupne sile potiska na veliki kameni TBM obično se kreću od 20 000 do 60 000 kN — što je ekvivalentno težini od 2 000 do 6 000 metričkih tona koja pritiska lice tunela. Da bi se odgurnuo, stroj treba nešto s čega bi se odgurnuo. Kod TBM-ova od tvrdog kamena to osiguravaju jastučići za hvatanje: veliki hidraulički cilindri koji se protežu bočno od tijela stroja i pritišću stjenke tunela dovoljnom snagom da čvrsto učvrste stroj na mjestu dok potisni cilindri pomiču glavu rezača. Nakon što je stroj napredovao za jednu duljinu hoda (obično 1,5-2 metra), hvataljke se otpuštaju, stražnji dio stroja se povlači naprijed, hvataljke ponovno zahvaćaju na novom položaju i započinje sljedeći hod potiska. Ovaj se niz kontinuirano ponavlja tijekom operacije tuneliranja.

Uklanjanje otpada (Rukovanje otpadom)

Materijal izrezan s čela tunela — koji se u terminologiji tuneliranja naziva "muck" — mora se neprekidno uklanjati s glave rezača i transportirati na površinu. U većini TBM-ova, blato pada u otvore na glavi rezača i skuplja ga transportna traka koja prolazi kroz središte stroja. Ovaj glavni transporter prenosi blato do niza pratećih transportera ili do vagona za blato postavljenih na tračnice koji ga nose natrag kroz tunel do lansirnog okna, gdje se podiže na površinu i odvlači. U prosjeku, metro TBM srednje veličine koji kopa u mješovitom tlu proizvodi 300-600 kubičnih metara blata dnevno - značajan logistički izazov koji zahtijeva dobro planiranu operaciju površinskog odlaganja koja se odvija paralelno s probijanjem tunela.

Ugradnja obloge tunela

Neposredno iza glave rezača, većina modernih TBM-ova postavlja trajnu oblogu tunela kako stroj napreduje. Standardni pristup koristi predgotovljene betonske segmente — obično šest do osam zakrivljenih segmenata po prstenu, plus manji "ključni" segment — koji se podižu u položaj pomoću automatizirane ruke za podizanje segmenta i pričvršćuju vijcima ili brtvama kako bi formirali potpuni prsten. Svaki se prsten ugrađuje u prostor stvoren zadnjim hodom stroja, a kako stroj napreduje u sljedeći hod, dovršeni prsten postaje strukturna ljuska trajnog tunela. Ova integrirana instalacija obloge jedna je od najvećih prednosti TBM-a u pogledu učinkovitosti: tunel je u biti kompletan iza stroja dok napreduje, zahtijevajući minimalan naknadni rad.

Glavni tipovi strojeva za bušenje tunela i kada se svaki koristi

Odabir tipa TBM jedna je od najkritičnijih inženjerskih odluka u svakom projektu tuneliranja. Pogrešna vrsta stroja za uvjete na tlu može rezultirati sporim napredovanjem, oštećenjem stroja, slijeganjem tla ili, u teškim slučajevima, urušavanjem tunela. Glavne obitelji TBM razlikuju se prvenstveno po tome kako upravljaju tlom ispred glave rezača i kontroliraju pritisak podzemne vode:

Open-Face (Gripper) TBM — najbolje za Hard Rock

TBM s otvorenim licem ili hvataljkom izvorni je dizajn TBM-a i ostaje stroj po izboru za stabilne uvjete tvrde stijene gdje je lice tunela samonosivo, a tlak podzemne vode podnošljiv. Kao što naziv sugerira, lice tunela je otvoreno — nema potpornog sustava pod pritiskom između glave rezača i iskopanog tla. Ova jednostavnost čini hvataljke TBM-ove bržima i isplativijima u odgovarajućim uvjetima: bez sustava za nadtlačenje, pristup reznoj glavi je lakši za održavanje, brzine napredovanja su veće, a strojevi su mehanički jednostavniji. Oni su standardni izbor za vodoopskrbne tunele, željezničke tunele i hidroenergetske projekte u planinskim terenima — primjene u kojima će stroj provoditi većinu svoje vožnje u kompetentnoj stijeni. Ograničenje je jednako jasno: u mekom tlu, zasićenom tlu ili mješovitim uvjetima, otvoreni TBM ne može sigurno poduprijeti lice tunela, što ga čini neprikladnim za urbane projekte gdje bi slijeganje tla oštetilo površinske strukture.

Ravnoteža pritiska zemlje (EPB) TBM — najbolje za meko tlo i urbana okruženja

Earth Pressure Balance TBM je najrašireniji tip stroja za gradske metroe i tuneliranje infrastrukture u cijelom svijetu. Rješava problem potpore mekog tla ispunjavanjem komore glave rezača — prostora između glave rezača i pregradne ploče iza nje — iskopanom zemljom kondicioniranom do prave konzistencije pomoću pjene, polimera ili vode. Ovo kondicionirano blato održava se na tlaku koji uravnotežuje pritisak zemlje i podzemne vode na strani tunela, sprječavajući urušavanje površine i minimizirajući pomicanje tla. Blato pod tlakom izvlači se iz komore preko pužnog transportera, koji kontrolira brzinu uklanjanja materijala kako bi se održao ciljani čeoni tlak. EPB TBM su posebno učinkoviti u tlima bogatim glinom, pjeskovitim tlima i mješovitim tlima s umjerenim pritiskom podzemne vode. Oni su dominantna vrsta strojeva za izgradnju metroa u gradovima poput Londona, New Yorka, Tokija, Pekinga i gotovo svih velikih urbanih projekata tuneliranja u posljednjih 30 godina.

Slurry Shield (Mixshield) TBM — najbolje za vodom zasićeno i grubo tlo

Zaštita od gnojnice TBM koristi bentonitnu suspenziju pod tlakom — tekuću mješavinu vode i gline — za podupiranje lica tunela umjesto kondicioniranog blata. Gnojnica ispunjava komoru glave rezača pod pritiskom i formira filterski kolač na strani tunela koji prenosi potporni pritisak na tlo. Iskopani materijal se miješa sa gnojovkom i ispumpava se iz tunela kao tekuća suspenzija kroz cjevovod gnojnice, transportira do postrojenja za površinsku separaciju gdje se uklanjaju krutine, a očišćena gnojnica se vraća u stroj za ponovnu upotrebu. Ovaj pristup ciklusu gnojnice složeniji je i skuplji od EPB-a, ali se ističe u uvjetima u kojima se EPB bori: visoko propusni šljunak i pijesak s visokim pritiskom podzemne vode, mješovito tlo s gromadama i podvodni prijelazi tunela. Projekt Crossrail u Londonu, tunel Øresund između Danske i Švedske i tunel mosta Hong Kong-Zhuhai-Macau koristili su strojeve za zaštitu od gnojnice za svoje najizazovnije podvodne dionice ili dionice s visokim tlakom vode.

Višemodni TBM-ovi — Fleksibilnost za promjenjivu podlogu

Rastuća kategorija strojeva za bušenje tunela je konvertibilni ili višemodalni TBM, dizajniran za prebacivanje između načina rada — obično između EPB i otvorenog pročelja, ili između EPB i štitnika za gnojnicu — kako se uvjeti tla mijenjaju duž trase tunela. Ovi su strojevi složeniji i skuplji od jednomodnih strojeva, ali mogu biti bitni za projekte u kojima tunel mora proći kroz dramatično različitu geologiju duž svoje duljine. Uobičajeni scenarij je tunel koji počinje u mekom urbanom tlu, prelazi kroz sloj pijeska koji nosi vodu, a zatim ulazi u kompetentnu stijenu - slijed koji bi bio izazov bilo kojem stroju s jednim modom. Mogućnost više načina rada omogućuje jednom stroju da završi cijeli pogon bez nepraktične opcije vađenja stroja i zamjene u sredini tunela.

Vrste TBM-a na prvi pogled: usporedna usporedba

Ključni čimbenici koji određuju koliko brzo TBM može napredovati

Stopa unaprijed — mjerena u metrima po danu ili po smjeni — primarna je proizvodna metrika za bilo koji TBM projekt tuneliranja i ima ogroman utjecaj na troškove projekta i raspored. Međutim, brzina napredovanja nije samo funkcija snage ili veličine stroja. To je rezultat interakcije više varijabli, od kojih su mnoge izvan kontrole projektnog tima:

• Čvrstoća stijene i abrazivnost: Kod tuneliranja u tvrdoj stijeni, čvrstoća stijene na pritisak i abrazivnost sadržaja minerala (osobito sadržaja kvarca) primarne su determinante brzine prodiranja i vijeka trajanja diska. Izuzetno tvrd i abrazivan granit može smanjiti vijek trajanja rezača na manje od 20 metara napredovanja po rezaču, što zahtijeva česte intervencije glave rezača koje značajno smanjuju neto brzinu napredovanja. Mekše stijene poput vapnenca ili krede dopuštaju mnogo veće stope prodiranja i duži vijek glodala.
• Ponašanje na tlu i stabilnost lica: Nestabilni uvjeti na tlu - tekući pijesak, gnječenje gline ili rasjedne stijene - mogu zahtijevati intervencije, obradu tla ili smanjenu brzinu napredovanja da bi se moglo sigurno upravljati. U ekstremnim slučajevima, TBM može ostati zarobljen ili "zapeti" u tla, što je scenarij za koji mogu potrajati tjedni ili mjeseci da se riješi i predstavlja jedan od najskupljih rizika u TBM tuneliranju.
• Kapacitet rukovanja blatom: Sustav površinskog odlaganja blata mora biti u skladu s učinkom iskopa stroja. Usko grlo u transportu blata — bilo zbog ograničenja kapaciteta pokretne trake, nedostatka željezničkih vagona ili logistike površinskog odlaganja — izravno smanjuje dostižnu stopu napredovanja stroja bez obzira na to koliko dobro reže.
• Vrijeme isporuke i ugradnje segmenta: Svaki prsten obloge tunela mora se isporučiti stroju i montirati prije nego što započne sljedeći hod potiska. Kašnjenja u isporuci segmenata, ciklusi dizalice u lansirnom oknu ili problemi s kvalitetom samih segmenata smanjuju neto stopu napredovanja. Visokoučinkoviti TBM projekti ulažu velika sredstva u optimizaciju segmentnog logističkog lanca.
• Održavanje i zastoji: TBM rade 24 sata dnevno u više smjena, ali zahtijevaju planirane intervencije održavanja - preglede glave rezača, izmjene rezača, podmazivanje, provjere sustava - koje se moraju uzeti u obzir u rasporedu proizvodnje. Neplanirani zastoji zbog mehaničkih kvarova glavna su varijabla koja odvaja TBM pogone s dobrim performansama od problematičnih.

Glavne primjene strojeva za bušenje tunela diljem svijeta

Strojevi za bušenje tunela rade na svim kontinentima (isključujući Antarktiku) i u izvanrednom rasponu vrsta aplikacija. Opseg i raznolikost TBM projekata u posljednjim desetljećima odražava rastuću potražnju za podzemnom infrastrukturom i sve veću zrelost TBM tehnologije za ispunjavanje izazovnih uvjeta.

Gradski metro i tuneli za brzi prijevoz

Najveća pojedinačna kategorija korištenja TBM-a u cijelom svijetu je progradnja tunela gradskog metroa. Svako veće širenje metroa u svijetu — od londonske Elizabeth Line (Crossrail) do mreže podzemne željeznice u Pekingu koja se stalno širi, od metro tunela u Sydneyu do novog sustava metroa u Rijadu — prvenstveno se oslanja na EPB strojeve za bušenje tunela za izgradnju dvostrukih tunela koji voze vlakove između stanica. Samo projekt Elizabeth Line koristio je osam TBM-ova za bušenje preko 42 kilometra novog tunela ispod jednog od najgušće izgrađenih gradova na svijetu, s površinskim naseljima u mnogim područjima ispod 5 milimetara. Ova razina kontrole jednostavno se ne može postići nijednom drugom metodom iskopavanja.

Autoceste i cestovni tuneli

U izgradnji cestovnih tunela sve se više koriste TBM-ovi velikog promjera koji mogu iskopati tunele dovoljno velike da u jednoj bušotini prolaze dvije do četiri prometne trake. Zamjenski tunel vijadukta SR 99 Alaskan Way u Seattleu, dovršen 2019. godine, koristio je Berthu — u to vrijeme najveći TBM na svijetu s promjerom od 17,5 metara — za probijanje tunela autoceste na dvije razine ispod središta grada. Cestovni TBM moraju iskopavati daleko veće poprečne presjeke od metro tunela, što zahtijeva znatno veće sile potiska, veće glave rezača i snažnije pogonske sustave. Predgotovljeni betonski segmenti za velike cestovne tunele mogu težiti 10-15 tona svaki i zahtijevaju namjensku opremu za podizanje i postavljanje unutar stroja.

Vodovod, kanalizacija i komunalni tuneli

Tuneli za vodnu infrastrukturu jedno su od najstarijih i najdosljednijih područja primjene TBM-ova. Duboki kameni tuneli za opskrbu vodom — probušeni na dubinama od 50-200 metara kroz kompetentnu temeljnu podlogu — omogućuju gradovima da premještaju vodu na velike udaljenosti bez ometanja površinskog kopanja. Londonski tunel Tideway, 25-kilometarski kombinirani kanalizacijski preljevni tunel trenutno ispod rijeke Temze, koristi tri TBM-a za bušenje kroz kredu i glinu na dubinama do 65 metara. Projekt dubokog tunela u Chicagu, jedan od najvećih sustava tunela ikada izgrađenih, koristio je TBM-ove za bušenje preko 175 kilometara tunela za kombinirano skladištenje preljeva kanalizacije i kontrolu poplava. Kod manjih promjera, strojevi za mikrotuneliranje - u biti minijaturizirani TBM-ovi kojima se upravlja na daljinu bez radnika unutra - postavljaju komunalne cijevi i vodove u urbanim područjima bez otvorenog kopanja.

Željeznica i željeznički tuneli velike brzine

Željeznički tuneli na velikim udaljenostima kroz planinske lance predstavljaju neke od najizazovnijih i najslavnijih TBM projekata u povijesti. Gotthard Base Tunnel u Švicarskoj — najduži željeznički tunel na svijetu sa 57 kilometara — dovršen je 2016. nakon 17 godina izgradnje uz korištenje višestrukih TBM-ova koji su morali probiti kroz punu geološku složenost švicarskih Alpa, uključujući tvrdi granit, škriljac i više rasjednih zona. Tunel ispod La Manchea koji povezuje Englesku i Francusku koristio je 11 TBM-ova za probijanje tri tunela (dva pokretna tunela i servisni tunel) ispod La Manchea. Tekući projekti poput japanske Chuo Shinkansen maglev linije uključuju tunele koji se protežu više od 25 kilometara kroz tešku planinsku geologiju, gurajući TBM tehnologiju do novih granica.

Stvarni trošak projekata strojeva za bušenje tunela: Što pokreće brojke

TBM tuneliranje je skupo – često iznimno skupo – a razumijevanje onoga što uzrokuje troškove pomaže vlasnicima projekata i inženjerima da donesu informirane odluke o tome kada je TBM tuneliranje pravi izbor u odnosu na alternative kao što su konstrukcija isjecanjem i prekrivanjem ili izbušivanjem i miniranjem.

Tipični troškovi TBM tunela u razvijenim zemljama kreću se od 50 do 300 milijuna USD po kilometru za tunele veličine metroa, sa značajnim varijacijama na temelju promjera, geologije, urbane složenosti i troškova rada i materijala specifičnih za pojedinu zemlju. Ove su brojke visoke — ali moraju se usporediti s punim troškom alternativa, uključujući trošak površinskih poremećaja, utjecaje na imovinu i premiju koja se daje izgradnji duboke infrastrukture koja ne zauzima oskudni površinski prostor modernog grada.

Geotehnička istraživanja: Zašto je znanje o zemlji sve u TBM tuneliranju

Nijedan čimbenik nema veći utjecaj na uspjeh ili neuspjeh TBM projekta od kvalitete geotehničkog istraživanja provedenog prije nego što je stroj uopće odabran. Tlo je medij TBM-a, a iznenađenja u tlu - neočekivane greške, iznenadne promjene pritiska vode, gromade u inače mekom tlu ili sklopivi mješoviti uvjeti - glavni su uzrok većine velikih kašnjenja TBM projekta, prekoračenja troškova i sigurnosnih incidenata.

Sveobuhvatno geotehničko istraživanje za TBM tunel obično uključuje bušenje bušotina u redovitim intervalima duž trase (često svakih 50-100 metara za urbane projekte), laboratorijsko ispitivanje uzoraka stijena i tla na čvrstoću, abrazivnost, propusnost i druga svojstva, praćenje pritiska podzemne vode i geofizička istraživanja kako bi se identificirale zakopane prepreke, šupljine ili anomalije između bušotina. Unatoč trošku — program temeljitog geotehničkog istraživanja može predstavljati 1–3% ukupnih troškova projekta — iskusni inženjeri za tuneliranje općenito ga smatraju najboljim novcem potrošenim na TBM projekt. Svaki dolar uložen u istraživanje terena prije izgradnje obično vrijedi deset ili više dolara ušteđenih u izbjegnutim potraživanjima i kašnjenjima tijekom izgradnje.

Geotehničko osnovno izvješće (GBR) — dokument koji utvrđuje ugovorne referentne uvjete za ponašanje tla na kojima se temelji odabir izvođača TBM i cijene — jedan je od najvažnijih ugovornih dokumenata u bilo kojem TBM projektu. Uvjeti koji prelaze osnovnu vrijednost pokreću ugovorne mehanizme podjele rizika između vlasnika i izvođača. Određivanje ispravne osnovne linije temeljeno na temeljitom istraživanju temeljno je za pošten i uspješan projekt.

Inovacije koje oblikuju budućnost strojeva za bušenje tunela

TBM tehnologija je značajno napredovala od prvih uspješnih strojeva u 1950-im i 1960-im godinama, a tempo inovacija se ubrzava, a ne usporava. Nekoliko područja u razvoju vjerojatno će definirati sljedeću generaciju strojeva za bušenje tunela:

• Praćenje glave rezača u stvarnom vremenu i prediktivno održavanje: Moderni TBM-ovi već nose stotine senzora koji prate vibracije, okretni moment, potisak, temperaturu i pritisak na tlo u stvarnom vremenu. Sljedeći korak je integracija umjetne inteligencije i strojnog učenja za predviđanje istrošenosti rezača i kvara prije nego što se dogodi, što omogućuje da intervencije održavanja budu planirane, a ne reaktivne. To ima potencijal dramatično poboljšati dostupnost stroja i stope napredovanja smanjenjem neplaniranih zastoja.
• Autonomni i daljinski upravljani TBM-ovi: Dok potpuna automatizacija TBM tuneliranja ostaje dugoročni cilj, već su u tijeku značajni koraci prema većoj automatizaciji. Automatizirani dizači segmenata, sustavi za navođenje temeljeni na GPS-u i poluautonomno upravljanje potiskom sada su standard na naprednim strojevima. Nekoliko proizvođača razvija strojeve sposobne za produljeni rad uz minimalnu intervenciju operatera, smanjujući radnu snagu potrebnu unutar tunela i poboljšavajući sigurnost.
• Alternativne tehnologije rezanja: Konvencionalni diskovi za rezanje ograničeni su u svojoj sposobnosti učinkovitog probijanja najtvrđih vrsta stijena. U tijeku su istraživanja laserskog, mikrovalnog, plazma i visokotlačnog vodenog mlaza predkondicioniranja stijene ispred glave za rezanje, s ciljem smanjenja energije potrebne za iskopavanje i proširenja raspona uvjeta tla u kojima TBM-ovi mogu raditi ekonomično.
• Nekružni TBM poprečni presjeci: Standardni TBM-ovi proizvode kružne tunele, ali mnoge infrastrukturne primjene - osobito cestovni tuneli i kombinirane komunalne galerije - imale bi koristi od pravokutnih ili poprečnih presjeka u obliku potkove koji učinkovitije koriste raspoloživi prostor. Nekoliko eksperimentalnih ne-kružnih TBM-ova razvijeno je i testirano u Japanu i Kini, a iako tehnologija još nije uvriježena, ona predstavlja važnu granicu za industriju.
• Kontinuirano tuneliranje bez prekidanja prsten po prsten: Trenutačni ciklus zaustavljanja i pokretanja napredovanja TBM-a (hod potiska, zatim zaustavljanje radi postavljanja segmentnog prstena, zatim nastavak) ograničava neto brzinu napredovanja stroja na tipično 50–70% njegovog teorijskog maksimuma. Istraživanje sustava kontinuiranog tuneliranja — gdje se segmenti ugrađuju istovremeno s napredovanjem stroja, a ne naizmjenično — ima potencijal za dramatično poboljšanje produktivnosti, iako su inženjerski izazovi značajni.