Jak funguje nudný stroj na tunel?

A Nudný stroj na tunel (TBM) je v podstatě samostatná továrna na kolejnicích, která je navržena tak, aby přesně a efektivně vykopala tunely. Na rozdíl od tradičních metod vrtáků a blastiky nabízejí TBM značné výhody, pokud jde o rychlost, bezpečnost a dopad na životní prostředí.

V srdci každého TBM je jeho Cutterhead . Toto masivní rotující kolo je vybaveno řezačkami disků, řezáním nebo škrabkami v závislosti na geologických podmínkách. Když se řezací hlava otáčí a je tlačena dopředu na obličej tunelu, tyto nástroje vykopávají materiál. Vykopaná kořist je poté směrována přes otvory v řezačce na a dopravní systém (často zašroubované dopravníky nebo dopravníky pásů), které je přenášejí do zadní části stroje k odstranění z tunelu.

Klíčové komponenty a jejich funkce:

• Cutterhead: Nejvhodnější část TBM, zodpovědná za vykopávání země. Typ řezaček se liší:

  • Řezačky disků se používají pro hard skálu a rozdrtí skálu, když se nad ní převalují.

  • Řezání kousků a škrabky jsou běžnější pro měkčí půdy, řezání a škrábání materiálu.

• Thrust System: Za řezanou hlavou jsou silné hydraulické válce, které tlačí TBM dopředu. Tyto válce obvykle tlačí proti dříve nainstalovaným segmentům obložení tunelu nebo proti uchopení, které vyvíjejí tlak na stěny tunelu.

• Štít: Toto je hlavní tělo TBM, poskytující podporu vykopané půdě a ochranu pracovní posádky a strojů před kolapsem. Štít také obsahuje různé systémy.

• Systém erektoru: Jak TBM postupuje, současně nainstaluje Prefabrikované betonové segmenty to tvoří trvalé podšívky tunelu. Erekční rameno tyto segmenty zvedne a přesně je umístí k vytvoření prstenu.

• Injekční systém: Jakmile je nainstalován tunelový kroužek, injekci injekci do prstencové mezery mezi instalovanými segmenty a vykopaným zemí. To slouží ke stabilizaci země, přenosu zatížení a zabránění vnikání vody.

• Systém odstraňování bláta: Jak již bylo zmíněno, dopravníky přepravují vykopaný materiál („Muck“) do zadní části TBM, kde je naložen na vlaky, nákladní automobily nebo jiné systémy pro odstranění z tunelu.

• Pokyny: Moderní TBMS používají sofistikované laserové vedení, GPS a další průzkumné zařízení, aby se zajistilo, že tunel bude vykopán přesně podél navrženého zarovnání a gradientu.

• Koncové zařízení (záložní systém): Traeping Gear, která se rozprostírá za štít TBM pro stovky metrů, se dostávají klíčové podpůrné systémy. To zahrnuje transformátory pro výkony, ventilační kanály, linie vody a spárovací hmoty, ovládací místnosti a zařízení posádky.

Typy TBMS:

Výběr typu TBM je zásadní a závisí silně na geologických podmínkách a na přítomnosti podzemní vody:

• Open-Face TBMS (Gasipper TBMS): Ideální pro stabilní skalní podmínky. Postupují tím, že uchopí stěny tunelu a tlačí dopředu.

• Shield TBMS: Používá se v nestabilních podmínkách země, kde je vyžadována okamžitá podpora. Štít chrání zem, dokud nejsou nainstalovány segmenty.

  • Stroje na vyvážení tlaku Země (EPBMS): Běžně se používá v měkké půdě s různou konzistencí. Udržují rovnováhu mezi tlakem vykopané půdy v komoře a tlakem potřebným k podpoře obličeje tunelu a zabraňují usazení země.

  • Kaše TBMS: Nejvhodnější pro velmi mokrou, nasycenou půdu nebo půdu s vysokým tlakem vody. K podpoře obličeje tunelu se používá tlaková kaše (směs bentonitu nebo polymeru) a vykopaný materiál je smíchán s touto kašlou a čerpán.

  • Single Shield TBMS: Působí v soudržném půdě, kde může země před instalací obložení stát krátkou dobu.

  • Dvojitý štít TBMS: Používá se ve zlomené hornině nebo smíšené půdě. Mají dvě štíty, které umožňují nepřetržité výkopy a segmenty erekce, což vede k rychlejšímu předběžnému sazbě.

Výhody TBMS:

• Rychlost: TBMS může dosáhnout výrazně rychlejšího výkopu ve srovnání s konvenčními metodami, zejména na velké vzdálenosti.

• Bezpečnost: Poskytují bezpečnější pracovní prostředí okamžitou podporou země za řezanou hlavou, čímž se sníží riziko kolapsů a vystavením nebezpečným podmínkám.

• Přesnost: TBMS může udržovat velmi těsné tolerance a zajistit, aby byl tunel vykopán na přesné specifikace designu.

• Dopad na životní prostředí: Způsobují menší narušení povrchu, snižují hluk a vibrace a minimalizují potřebu tryskání, což z nich činí ideální pro městské oblasti.

• Snížená práce: TBMS, zatímco vyžadují kvalifikované operátory, obvykle potřebují méně personálu na čele tunelu ve srovnání s vrtáním a blantem.

Výzvy a úvahy:

• Náklady: Nákup a provoz TBMS jsou velmi drahé.

• Logistika: Přeprava, montáž a spuštění TBM je masivní logistický podnik.

• Pozemní podmínky: Neočekávané změny v geologii, jako je setkání s vysoce zlomeným horninem nebo velké balvany v měkké půdě, mohou výrazně zpomalit nebo zastavit operace. Vniknutí vody je další hlavní výzvou.

• Údržba: TBM jsou složité stroje vyžadující nepřetržité údržbu a specializované náhradní díly.

• Délka tunelu: TBM jsou nejúčinnější pro dlouhé tunely, protože počáteční náklady na nastavení jsou vysoké.

Závěrem lze říci, že TBM jsou důkazem moderních inženýrských zázraků a revolucionizují, jak jsou tunely stavěny po celém světě. Jejich schopnost nudit náročnými pozemními podmínkami s přesností, rychlostí a zvýšenou bezpečností z nich činí nepostradatelný nástroj pro velké infrastrukturní projekty po celém světě, od systémů metra až po tunely zásobování vodou a obchvaty dálnice. .