یک دستگاه خسته کننده تونل چگونه کار می کند؟

بوها دستگاه خسته کننده تونل (TBM) در اصل یک کارخانه خود در ریل ها است که برای کاوش های تونل ها دقیقاً و کارآمد طراحی شده است. بر خلاف روشهای سنتی مته و انفجار ، TBMS از نظر سرعت ، ایمنی و تأثیرات زیست محیطی مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد.

در قلب هر TBM آن است سر برش بشر این چرخ چرخشی عظیم بسته به شرایط زمین شناسی مجهز به برش های دیسک ، برش یا خراش دهنده ها است. با چرخش برش و به جلو در مقابل صورت تونل ، این ابزارها مواد را حفاری می کنند. غنایم کاوش شده سپس از طریق دهانه های موجود در برش به a منتقل می شود سیستم نقاله (اغلب نقاله های پیچ یا نوار نقاله های کمربند) که آن را برای برداشتن از تونل به قسمت عقب دستگاه منتقل می کنند.

مؤلفه های کلیدی و کارکردهای آنها:

• برش: قسمت جلوی TBM ، مسئول حفاری زمین. نوع برش ها متفاوت است:

  • برش برای سنگ سخت استفاده می شود و سنگ را خرد می کند.

  • برش بیت و خراش دهنده ها برای خاکهای نرم تر ، برش و خراش دادن مواد رایج تر است.

• سیستم رانش: در پشت برش سیلندرهای هیدرولیک قدرتمندی وجود دارد که TBM را به جلو سوق می دهد. این سیلندرها به طور معمول در برابر قسمتهای روکش تونل که قبلاً نصب شده اند یا در برابر گیربکس هایی که فشار بر روی دیواره های تونل اعمال می کنند ، فشار می آورند.

• سپر: این بدنه اصلی TBM است و از زمین کاوش شده پشتیبانی می کند و از خدمه کار و ماشین آلات در برابر فروپاشی محافظت می کند. سپر همچنین سیستم های مختلفی را در خود جای داده است.

• سیستم Erector: با پیشرفت TBM ، همزمان نصب می کند بخش های بتونی پیش ساخته که روکش تونل دائمی را تشکیل می دهد. بازوی Erector این بخش ها را جمع می کند و دقیقاً آنها را برای ایجاد حلقه قرار می دهد.

• سیستم گروت: پس از نصب حلقه تونل ، گروت به شکاف حلقوی بین بخش های نصب شده و زمین کاوش شده تزریق می شود. این کار برای تثبیت زمین ، انتقال بارهای و جلوگیری از ورود آب است.

• سیستم حذف muck: همانطور که گفته شد ، نوار نقاله ها مواد کاوش شده ("ماک") را به قسمت عقب TBM منتقل می کنند ، جایی که آن را بر روی قطارها ، کامیون ها یا سایر سیستم ها برای برداشتن از تونل بارگیری می کند.

• سیستم راهنمایی: TBM های مدرن از سیستم های راهنمایی لیزر پیشرفته ، GPS و سایر تجهیزات نقشه برداری استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که تونل دقیقاً در طول تراز و شیب طراحی شده کاوش شده است.

• دنده دنباله دار (سیستم پشتیبان): در پشت سپر TBM برای صدها متر ، خانه های تجهیزات دنباله دار سیستم های پشتیبانی مهم را دارند. این شامل ترانسفورماتورها برای برق ، مجاری تهویه ، خطوط آب و گروت ، اتاقهای کنترل و امکانات خدمه است.

انواع TBMS:

انتخاب یک نوع TBM بسیار مهم است و به شدت به شرایط زمین شناسی و وجود آب های زیرزمینی بستگی دارد:

• TBMS چهره باز (TBMS Gripper): ایده آل برای شرایط سنگ پایدار. آنها با گرفتن دیوارهای تونل و پیشروی به جلو پیش می روند.

• سپر TBMS: در شرایط زمین ناپایدار که در آن پشتیبانی فوری لازم است استفاده می شود. سپر تا زمان نصب بخش ها از زمین محافظت می کند.

  • دستگاه های تعادل فشار زمین (EPBMS): معمولاً در زمین نرم با قوام متفاوت استفاده می شود. آنها تعادل بین فشار خاک حفاری شده در محفظه و فشار مورد نیاز برای حمایت از صورت تونل را حفظ می کنند و از تسویه زمین جلوگیری می کنند.

  • TBMS SLURRY: مناسب برای زمین یا زمین بسیار مرطوب ، اشباع شده با فشار زیاد آب. از یک دوغاب تحت فشار (مخلوط بنتونیت یا پلیمر) برای پشتیبانی از صورت تونل استفاده می شود و مواد حفاری شده با این دوغاب مخلوط می شوند و پمپ می شوند.

  • TBMS Single Shield: در زمین منسجم کار کنید که در آن زمین می تواند برای مدت کوتاهی قبل از نصب قرار بگیرد.

  • TBMS Double Shield: در سنگ شکسته یا زمین مخلوط استفاده می شود. آنها دارای دو سپر هستند که امکان کاوش مداوم و نعوظ بخش را فراهم می کنند و منجر به سرعت سریعتر می شوند.

مزایای TBMS:

• سرعت: TBMS می تواند در مقایسه با روشهای معمولی ، به ویژه در مسافت های طولانی ، سرعت حفاری به طور قابل توجهی سریعتر را بدست آورد.

• ایمنی: آنها با پشتیبانی سریع از زمین در پشت برش ، یک محیط کار ایمن تر را فراهم می کنند و خطر فروپاشی و قرار گرفتن در معرض شرایط خطرناک را کاهش می دهند.

• دقت: TBMS می تواند تحمل های بسیار محکم را حفظ کند و اطمینان حاصل کند که تونل به مشخصات دقیق طراحی حفاری شده است.

• تأثیر محیطی: آنها باعث اختلال در سطح کمتری می شوند ، باعث کاهش نویز و لرزش می شوند و نیاز به انفجار را به حداقل می رسانند و آنها را برای مناطق شهری ایده آل می کنند.

• کاهش کار: در حالی که نیاز به اپراتورهای ماهر دارد ، TBM ها به طور کلی به پرسنل کمتری در صورت تونل در مقایسه با مته و انفجار نیاز دارند.

چالش ها و ملاحظات:

• هزینه: TBMS برای خرید و بهره برداری بسیار گران است.

• تدارکات: حمل و نقل ، مونتاژ و راه اندازی TBM یک تعهد گسترده لجستیکی است.

• شرایط زمین: تغییرات غیر منتظره در زمین شناسی ، مانند مواجهه با سنگ بسیار شکسته یا تخته سنگهای بزرگ در زمین نرم ، می تواند عملکردهای قابل توجهی را کند یا متوقف کند. ورود آب یکی دیگر از چالش های مهم است.

• نگهداری: TBM ها ماشین های پیچیده ای هستند که نیاز به نگهداری مداوم و قطعات یدکی تخصصی دارند.

• طول تونل: TBM ها برای تونل های طولانی مقرون به صرفه هستند ، زیرا هزینه های اولیه تنظیم زیاد است.

در پایان ، TBM ها گواهی بر شگفتی های مهندسی مدرن هستند و در نحوه ساخت تونل در سطح جهان متحول می شوند. توانایی آنها برای تحمل شرایط زمین به چالش کشیدن با دقت ، سرعت و ایمنی پیشرفته ، آنها را به یک ابزار ضروری برای پروژه های بزرگ زیرساخت در سراسر جهان ، از سیستم های مترو گرفته تا تونل های آبرسانی و گذرگاه های بزرگراه تبدیل می کند. $ $