Tunnel kjedelige maskiner (TBMS) er moderne vidunder med ingeniørfag, og revolusjonerer underjordisk konstruksjon ved å grave tunneler gjennom forskjellige geologiske forhold, fra de mykeste jordsmonnene til de hardeste bergformasjonene. I motsetning til tradisjonelle drill-and-blast-metoder, tilbyr TBMS en kontinuerlig, tryggere og ofte raskere tunnelprosess. Kjernen i deres operasjon ligger i et roterende kutterhode utstyrt med spesialiserte skjæreverktøy, designet for å samhandle med og bryte ned bakken foran.
Det grunnleggende prinsippet: roterende utgraving
På det mest grunnleggende graver en TBM av roterende en sirkulær kutterhode mot tunnelflaten mens du samtidig bruker betydelig skyvekraft å skyve den fremover. Typen av skjæreverktøy og metoden for å håndtere det utgravde materialet (ofte kalt "møkk") varierer veldig avhengig av grunnforholdene.
Utgraving i hard berg
I Hard Rock -formasjoner bruker TBMS skivekuttere montert på kutterhodet. Disse skivekuttene er ikke designet for å "slipe" berget bort, men snarere for å indusere stressfrakturer. Når kutterhodet roterer og TBM drives fremover, utøver det herdede stålet eller wolframkarbidskivskjærene enormt trykkspenning på fjellflaten. Dette stresset får fjellet til å brudd og chip bort fra hovedkroppen foran maskinen.
"Muck" produsert, typisk i form av rock chips og fragmenter, faller deretter gjennom åpninger i kutterhodet og på en Transportør Innenfor TBM. Dette systemet transporterer det utgravde materialet gjennom maskinen og ut av tunnelen for avhending. Hard rock tbms kan være enten åpen type (uten et fullt skjold, noe som gir øyeblikkelig bergstøtte bak kutterhodet) eller skjermet (gir midlertidig støtte til tunnelveggene, spesielt i sprukket stein). For å avansere bruker Hard Rock TBMs ofte en gripersystem Det skyver mot sideveggene i den allerede utgravde tunnelen, og gir den nødvendige reaksjonskraften for fremover skyvekraft.
Utgraving i myk grunn
Å grave ut gjennom myk grunn, som inkluderer leire, silt, sand og grus, gir forskjellige utfordringer, først og fremst relatert til å opprettholde ansiktsstabilitet og forhindre bakkesamling. For å adressere dette er spesialiserte TBM -er ansatt:
Jordtrykksbalanse (EPB) maskiner
EPB TBMer brukes ofte på sammenhengende myk grunn. Deres kutterhode er utstyrt med en kombinasjon av Wolframkarbidskjærebiter, dragvalg og noen ganger skivekuttere (for blandet bakke med noen hardere inneslutninger). Nøkkelen til en EPBs operasjon er dens evne til å balansere trykket ved tunnelansflaten ved å bruke selve det utgravde materialet.
Kutterhodet roterer og graver jorden, som deretter kommer inn i en arbeidskammer bak kutterhodet. EN skruetransportør På baksiden av dette kammeret kontrollerer hastigheten som møkka fjernes. Ved å regulere rotasjonshastigheten til kutterhodet og utslippshastigheten til skruetransportøren, kan trykket i kammeret kontrolleres nøyaktig, slik at den utgravde jorda kan fungere som et støttemedium, og dermed stabilisere tunnelflaten og forhindre bosetting ved overflaten. Tilsetningsstoffer som skum kan injiseres i jorden for å forbedre dens flytbarhet og redusere dens klebrighet, og forhindrer tilstopping av kutterhodet og transportøren.
Slurry Shield TBMS
Slurry Shield TBMS er best egnet for svært mettede eller ustabile kornete jordarter, spesielt de med høyt grunnvannstrykk. I stedet for å stole utelukkende på det utgravde materialet for ansiktsstøtte, bruker disse TBM -ene en Trykk på trykk (en blanding av vann og bentonittleire) for å stabilisere utgravningsflaten.
Cutterhead, ofte utstyrt med skjæreverktøy som ligner på EPB -ene, graver ut bakken, som deretter blandes med den trykksatte oppslemmingen i Gravekammer . Denne slurry-møkblandingen pumpes deretter ut av tunnelen til en separasjonsanlegg på overflaten. Ved anlegget skilles det utgravde materialet fra oppslemmingen, som deretter behandles og resirkuleres tilbake til TBM. Den kontinuerlige sirkulasjonen av den trykksatte oppslemmingen sikrer at det hydrostatiske trykket ved tunnelflaten er balansert mot det ytre grunnlaget og vanntrykket, og forhindrer vanninntrenging og bakkeinstabilitet.
Skyv og avansere
Uansett grunnforhold, krever alle TBM -er en mekanisme for å drive seg fremover. Dette oppnås vanligvis gjennom Hydrauliske skyvesylindere . Disse sylindrene skyver mot det installerte tunnelforet (prefabrikkerte betongsegmenter eller skuddkretter) eller, i tilfelle av griper TBM -er, direkte mot den utgravde berget, og fører kutterhodet inn i tunnelansiktet. Når maskinen går videre, blir nye tunnelforingssegmenter reist bak skjoldet, og danner den permanente tunnelstrukturen.
I hovedsak er TBM -er sofistikerte underjordiske fabrikker, og kontinuerlig graver og støtter tunnelen når de beveger seg fremover, noe som gjør dem uunnværlige verktøy for moderne infrastrukturutvikling.
