آیا دستگاه خسته کننده تونل کار می کند؟

ماشین های خسته کننده تونل (TBM) قطعات پیچیده ای از تجهیزات هستند که باعث ایجاد انقلابی در ساخت و سازهای زیرزمینی شده اند. آنها در اصل کارخانه های تلفن همراه هستند که برای کاوش تونل هایی با حداقل اختلال در زمین اطراف طراحی شده اند.

چگونه TBMS کار می کند: روند اساسی

عملکرد اصلی یک TBM شامل چندین مرحله مداوم است:

1. خاکبرداری: در قسمت جلوی TBM یک سر برش عظیم و چرخشی قرار دارد. این دیسک فولادی با ابزارهای مختلف برش ، مانند برش های دیسک برای بیت های سخت سنگ یا برش و خراش دهنده ها برای زمین نرمتر مجهز است. در حالی که سر برش می چرخد ​​، مواد را در صورت تونل خرد می کند ، خرد می کند و یا برش می دهد.

2. حذف ماک: مواد کاوش شده ، معروف به "ماک" ، از طریق دهانه های سر برش به داخل یک محفظه می افتد. از آنجا ، به طور معمول توسط یک نوار نقاله پیچ (برای TBM های زمینی نرم) منتقل می شود یا بر روی یک سری کمربندهای نقاله (برای TBM های سنگ سخت) که طول تونل را اجرا می کند ، بارگذاری می شود. سپس این مگس به طور مداوم برای دفع یا بازیافت به سطح منتقل می شود.

3. رانش و پیشرفت: TBM توسط سیلندرهای قدرتمند رانش (جک) واقع در پشت سر برش حرکت می کند. این سیلندرها در مقابل بخش های آستر تونل که قبلاً نصب شده بودند ، فشار می آورند و نیروی لازم را برای پیشبرد سر برش به زمین ایجاد می کنند.

4. نصب پوشش تونل: بلافاصله در پشت سر برش ، در داخل پوسته محافظ TBM (سپر) ، نعوظ قرار دارد. این بازوی روباتیک بخش های بتونی پیش ساخته (به طور معمول خمیده ، قطعات ذوزنقه ای) را جمع می کند و با دقت آنها را قرار می دهد تا یک حلقه کامل از روکش تونل تشکیل شود. این بخش ها به هم پیچیده می شوند و یک ساختار قوی ، ضد آب و دائمی ایجاد می کنند که از زمین پشتیبانی می کند و دیوار تونل تمام شده را تشکیل می دهد.

5. گروت: پس از نصب حلقه ای از بخش ها ، خلاء بین قسمت بیرونی بخش ها و زمین حفاری ("خالی دم") بلافاصله با یک گروت تخصصی پر می شود. این گروت جامد می شود ، و پشتیبانی بیشتری از پوشش تونل ، جلوگیری از تسویه زمین و اطمینان از تناسب محکم فراهم می کند.

6. فرمان و ناوبری: TBM ها مجهز به سیستم های راهنمایی لیزر پیشرفته و ابزارهای نقشه برداری هستند. اپراتورها می توانند با تنظیم فشار جک های جداگانه ، تغییر سرعت چرخش سر برش یا استفاده از اتصالات مفصل در دستگاه ، جهت TBM را دقیقاً کنترل کنند. این به آنها اجازه می دهد تا تراز و شیب برنامه ریزی شده ، حتی منحنی های مرور را حفظ کنند.

7. دنده دنباله دار (سیستم پشتیبان): در پشت بدنه اصلی TBM ، مجموعه ای از گنترهای مفصلی یا تریلر ("سیستم پشتیبان") به شرح زیر است. این تجهیزات دنده دنباله دار سیستم های پشتیبانی اساسی ، از جمله:

   • اتاق های منبع تغذیه و کنترل
   • سیستم های تهویه
   • نقاله های حذف Muck
   • پمپ های گروت و گیاهان مخلوط
   • خطوط آب و ابزار
   • تجهیزات دسترسی و ایمنی پرسنل.

انواع TBMS و برنامه های آنها

انتخاب نوع TBM بسیار مهم است و به شدت به شرایط زمین شناسی زمین که باید تونل شود بستگی دارد:

• TBMS Hard Rock (TBMS-TRIPPER TBMS / TBMS HARD ROCK): این TBM ها برای سازندهای سنگی جامد طراحی شده اند. آنها از برش های دیسک استفاده می کنند که در صورت صخره ای میکرو قاب ها ایجاد می کنند.

  • TBMS Open-Gripper: با چنگ زدن به دیوارهای تونل (سنگ) با لنت های گیربکس پیش بروید.
  • TBMS Hard Rock Hard: هنگام شکستگی یا مخلوط شدن شرایط سنگ استفاده می شود ، و پشتیبانی کامل از زمین را با یک سپر فراهم می کند و اغلب نصب یک قطعه قطعه می شود.

• تعادل فشار زمین (EPB) TBMS: ایده آل برای خاکهای نرم و منسجم (خاک رس ، سیلت ، ماسه) که می تواند برای مدت کوتاهی بدون پشتیبانی بایستد. یک EPB TBM از خود مواد حفاری برای ایجاد یک "کیک خندق" استفاده می کند که فشار را به صورت تونل اعمال می کند و فشار زمین اطراف را متعادل می کند. یک نقاله پیچ ضمن حفظ این تعادل ، حذف ماک را تنظیم می کند.

• TBMS SLURRY: مناسب برای خاکهای سست و دارای آب (ماسه ، ماسه ، زمین اشباع). در یک TBM دوغاب ، سر برش در یک محفظه پر از دوغاب پر فشار فعالیت می کند. دوغاب صورت تونل را تثبیت می کند و مواد حفاری شده را از طریق لوله ها به سطح منتقل می کند ، جایی که برای جدا کردن مواد جامد از مایع پردازش می شود.

• TBM های زمینی مختلط (TBMS چگالی متغیر): این ماشینهای همه کاره هستند که می توانند با شرایط مختلف زمین سازگار شوند ، و گاهی اوقات ویژگی های EPB و TBMS دوغاب را ترکیب می کنند. آنها می توانند پارامترهایی مانند فشار صورت و میزان حذف خنجر را متناسب با ویژگی های تغییر خاک که در آن مشاهده می شود ، تنظیم کنند.

• دستگاه های جک زدن لوله (TBMS MicroTunneling): نسخه های کوچکتر TBMS ، اغلب کنترل از راه دور ، برای نصب خطوط لوله یا مجراهای کوچکتر استفاده می شود. آنها لوله ها را مستقیماً پشت سر برش فشار می دهند.

مزایای استفاده از TBMS

• سرعت و کارآیی: TBM ها می توانند به طور مداوم و به طور کلی تونل ها را بسیار سریعتر از روش های معمولی مانند حفاری و انفجار حفاری کنند.
• ایمنی: سپر محصور TBM یک محیط کار ایمن تر را برای پرسنل فراهم می کند و از آنها در برابر فروپاشی و ورود به آب های زیرزمینی محافظت می کند.
• حداقل اختلال در سطح: از آنجا که آنها در زیر زمین فعالیت می کنند ، TBMS به طور قابل توجهی اختلال در زیرساخت های سطحی ، ترافیک و جوامع را کاهش می دهد و آنها را برای مناطق شهری ایده آل می کند.
• کاهش تأثیر محیطی: سطح لرزش پایین و سر و صدای کمتری در مقایسه با انفجار ، با تعداد کمتری شمع های خراب در سطح.
• شکل تونل سازگار: TBM ها یک سوراخ تونل صاف و دایره ای تولید می کنند ، که اغلب میزان پوشش ثانویه مورد نیاز را کاهش می دهد.
• اتوماسیون: بسیاری از کارکردهای TBM به صورت خودکار هستند و منجر به عملکرد مداوم و کاهش کار دستی می شوند.

پروژه های قابل توجه TBM

TBMS در ساخت برخی از چشمگیر ترین پروژه های زیرساختی جهان ، از جمله:

• تونل کانال (Eurotunnel): اتصال انگلیس و فرانسه تحت کانال انگلیسی.
• تونل پایه Gotthard: طولانی ترین تونل راه آهن جهان ، که از طریق کوه های آلپ در سوئیس اجرا می شود.
• Crossrail (خط الیزابت) در لندن: یک سیستم عظیم راه آهن زیرزمینی.
• مترو خیابان دوم در شهر نیویورک: گسترش شبکه مترو.
• تونل SR 99 سیاتل (برتا): یک تونل بزرگراه با قطر بزرگ.

در پایان ، TBMS شگفتی های مهندسی هستند که شیوه ساخت ما در زیر زمین را تغییر داده اند. کارآیی ، ایمنی و توانایی آنها برای رسیدگی به شرایط زمین شناسی متنوع ، آنها را ابزارهای ضروری برای ایجاد شریان های حیاتی پنهان جامعه مدرن می کند. $ $