Tunneling Boring Machines (TBM) er vidunder med moderne ingeniørfag, designet for å grave ut tunneler med minimal forstyrrelse på overflaten. Mens alle TBM -er tjener det samme grunnleggende formålet, bruker de forskjellige metoder for å håndtere det utgravde materialet, kjent som Muck, og støtte tunnelansiktet. De to vanligste typene er Jordtrykksbalanse (EPB) maskin og Slurry Shield . Å forstå forskjellene deres er avgjørende for å velge riktig kjedelig utstyr for et gitt prosjekt.
Jordtrykksbalanse (EPB) maskiner
EPB -maskiner er en type mekanisert skjold som er svært effektiv i sammenhengende, myke bakkeforhold som leire, silt og sand. Kjerneprinsippet for et EPB -skjold er å bruke det utgravde materialet for å skape et stabilt trykk ved tunnelflaten, og forhindre at den omkringliggende bakken kollapser.
Hvordan det fungerer:
-
Utgraving og møkkekondisjonering: Maskinens roterende kutterhode graver ut jorda. Når møkka kommer inn i maskinens trykkkammer (skruetransportørkammeret), er den blandet med kondisjoneringsmidler som skum, bentonitt eller polymerer. Disse midlene gjør jorda til en plast, tannkremlignende konsistens.
-
Trykkkontroll: Skruetransportøren, som er hjertet av EPB -systemet, kontrollerer hastigheten som den betingede møkka trekkes ut fra kammeret. Ved å justere hastigheten på skruetransportøren og skyvekraften til tunnelmaskinen, opprettholdes et konstant trykk ved tunnelflaten. Dette trykket balanserer perfekt det omkringliggende jord- og vanntrykket, og sikrer stabilitet uten å forårsake bakken.
-
Muck Transport: Den betingede møkka blir deretter transportert ut av tunnelen på et transportbånd eller på andre måter.
Fordeler:
-
Utmerket for myke, finkornede jordarter.
-
Krever mindre avvanning sammenlignet med andre metoder, noe som gjør det mer miljøvennlig i noen tilfeller.
-
Det utgravde materialet er ofte enkelt å håndtere og avhende.
Ulemper:
-
Kamp i grov, svært gjennomtrengelig grunn (f.eks. Grus) der konditioneringsmidlene ikke effektivt kan lage en trykktett pasta.
-
Kan være mindre effektivt under forhold med blandet ansikt (der tunnelansiktet består av både myk og hard berg).
Slurry Shield TBMS
Slurry Shield TBMS Derimot er spesielt designet for tunneling i vannbærende, ikke-kohesive jordsmonn som sand og grus, samt forhold med blandet ansikt. I stedet for å bruke den utgravde jorda for trykkbalanse, bruker de en trykkbentonitt -oppslemming.
Hvordan det fungerer:
-
Utgraving og oppslemmingsinjeksjon: Kutterhodet graver ut jorda, som umiddelbart blandes med en bentonittoppslemming i gravkammeret. Oppslemmingen pumpes inn i kammeret ved et kontrollert trykk.
-
Trykkkontroll: Den trykksatte oppslemmingen danner en "filterkake" på tunnelflaten, som fungerer som en barriere for å forhindre at vann kommer inn i kammeret og bakken kollapser. Trykket fra oppslemmingen kontrolleres nøye for å motveie den ytre jorden og vanntrykket.
-
Muck Transport og separasjon: Blandingen av oppslemming og møkk pumpes deretter ut av tunnelen til en overflateseparasjonsanlegg. Her skilles den utgravde jorda fra oppslemmingen, som deretter blir renovert og pumpet tilbake til tunnelmaskinen som skal brukes på nytt.
Fordeler:
-
Svært effektiv i vannstilt, ikke-sammenhengende grunn.
-
Utmerket for håndtering av høyt vanntrykk.
-
Kan håndtere et bredt utvalg av bakkeforhold, inkludert bergfragmenter og steinblokker.
Ulemper:
-
Krever et komplekst og dyrt slammetrenseanlegg på overflaten.
-
Prosessen med å skille møkka fra oppslemmingen kan være kostbar og tidkrevende.
-
Avhending av den utgravde møkka kan være mer komplisert på grunn av blandingen med oppslemming.
Konklusjon
Oppsummert, valget mellom en EPB TBM og a Slurry Shield i stor grad avhenger av de geologiske og hydrogeologiske forholdene på tunnelingsstedet. En EPB-maskin er å gå til for sammenhengende, myk jordsmonn , utnytte det utgravde materialet for stabilitet. Et slurry -skjold er derimot det overlegne alternativet for vannbærende, ikke-kohesiv grunn , avhengig av en bentonitt slurry for å opprettholde ansiktstrykket. Begge typer tunnel kjedelige maskiner representerer sofistikerte løsninger på utfordringene med underjordisk konstruksjon, men deres distinkte operasjonelle prinsipper gjør dem egnet for forskjellige underjordiske miljøer.
