Nudné stroje tunelu (TBMS) jsou moderní zázraky inženýrství, které revolucionizují podzemní konstrukci vykopáváním tunelů v různých geologických podmínkách, od nejjemnějších půd po nejtěžší skalní útvary. Na rozdíl od tradičních metod vrtáků a výbuchu nabízí TBMS nepřetržitý, bezpečnější a často rychlejší tunelovací proces. Jádro jejich operace spočívá v rotující řezací hlavě vybavené specializovanými řezacími nástroji, které jsou navrženy tak, aby interagovaly a rozbily zem dopředu.
Základní princip: Rotační vykopávka
Ve své nejzákladnější, TBM vykopává Otočení kruhové řezačky proti tváři tunelu a současně aplikovat významné tahová síla posunout to dopředu. Typ nástrojů pro řezání a metoda správy vykopaného materiálu (často nazývaného „bláta“) se velmi liší v závislosti na podmínkách země.
Výkop v Hard Rock
Ve formacích tvrdých skalních útvarů využívá TBMS řezačky disků namontováno na řezačky. Tyto řezačky disků nejsou navrženy tak, aby „rozdrtily“ skálu pryč, ale spíše vyvolávají zlomeniny napětí. Když se řezací hlava otáčí a TBM je poháněna dopředu, nafoukané řezačky disků z karbidu oceli nebo wolframu vyvíjejí na skalní plochu obrovské tlakové napětí. Tento stres způsobuje skálu zlomenina a odštěpena z hlavního těla před strojem.
„Muck“ se vyrábí, obvykle ve formě skalních čipů a fragmentů, poté propadne otvory v cutterhead a na a dopravní systém uvnitř TBM. Tento systém přepravuje vykopaný materiál přes stroj a z tunelu k likvidaci. Hard Rock TBMS může být buď Otevřený typ (bez úplného štítu, umožňující okamžitou výživnou za skálu za řezanou hlavou) nebo chráněný (Poskytování dočasné podpory stěn tunelu, zejména ve zlomené hornině). K postupu, Hard Rock TBM často používají a Systém přístaviště To tlačí na boční stěny již vykopaného tunelu a poskytuje potřebnou reakční sílu pro dopředu.
Výkop v měkké půdě
Výkop přes měkkou půdu, která zahrnuje hlínu, bahno, písek a štěrk, představuje různé výzvy, které se týkají především udržování stability obličeje a zabráněním kolapsu země. K řešení tohoto řešení jsou použity specializované TBM:
Stroje na vyvážení tlaku zemského (EPB)
TBM EPB se běžně používají v soudržných měkkých půdách. Jejich řezačka je vybavena kombinací bity na řezání karbidu, tažením a někdy i řezačky disků (pro smíšenou půdu s některými tvrdšími inkluzemi). Klíčem k operaci EPB je jeho schopnost vyvážit tlak na tunelu tvář pomocí samotného vykopaného materiálu.
Řezací hlava se otáčí a vykopává půdu, která pak vstupuje do a Pracovní komora za řezanou hlavou. A Šroubový dopravník V zadní části této komory řídí rychlost, při které je bahna odstraněna. Pečlivým regulací rychlosti otáčení řezací hlavy a rychlosti vypouštění šroubového dopravníku může být tlak v komoře přesně ovládán, což umožňuje vykopané půdě působit jako podpůrné médium, čímž stabilizuje obličej tunelu a zabrání osídlení na povrchu. Přísady, jako je pěna, mohou být injikovány do půdy, aby se zlepšila její proudění a snížila jeho lepivost a zabránilo ucpávání řezací hlavy a dopravníku.
Shield Shield TBMS
TBM pro štít kaše jsou nejvhodnější pro vysoce nasycené nebo nestabilní granulární půdy, zejména ty s vysokým tlakem podzemních vod. Místo toho, aby se spoléhali pouze na vykopaný materiál pro podporu obličeje, tyto TBM používají a tlaková kaše (směs vody a bentonitové hlíny) pro stabilizaci plochy vykopávky.
Cutterhead, často vybavený řezacími nástroji podobnými EPBS, vykopává půdu, která se pak mísí s tlakovou kaše v Výkopová komora . Tato směs kalu je poté čerpána z tunelu do a separační rostlina na povrchu. V rostlině je vykopaný materiál oddělen od kaše, která je poté ošetřena a recyklována zpět do TBM. Kontinuální cirkulace tlakové kaše zajišťuje, že hydrostatický tlak na čele tunelu je vyvážen proti vnějšímu tlaku a vodě, což zabraňuje vniknutí vody a nestabilitě země.
Tah a postupu
Bez ohledu na podmínky země vyžadují všechny TBM mechanismus, aby se posunul dopředu. Toho je obvykle dosaženo prostřednictvím Hydraulické tahové válce . Tyto válce tlačí proti instalovanému podšívku tunelu (prefabrikované betonové segmenty nebo brokoty) nebo, v případě TBM u mřížky, přímo proti vykopané hornině a odhodí řezanou hlavu do tunelu. Jak stroj postupuje, za štítem se postaví nové segmenty podšívky tunelu, což tvoří trvalou strukturu tunelu.
TBM jsou v podstatě sofistikované podzemní továrny, neustále vykopávají a podporují tunel, když se pohybují vpřed, takže je nezbytné nástroje pro moderní rozvoj infrastruktury.
