چگونه یک ماشین تونل در صدها فوت زیر زمین کار می کند؟

آناتومی و مهندسی ماشین های حفاری تونل

الف دستگاه حفاری تونل (TBM)، که اغلب به عنوان "خال مکانیکی" شناخته می شود، یک قطعه پیچیده از تجهیزات سنگین است که برای حفاری تونل هایی با مقطع دایره ای از میان لایه های مختلف خاک و سنگ طراحی شده است. برخلاف روش‌های مته و انفجار سنتی، TBM‌ها مزیت محدود کردن مزاحمت به زمین اطراف و ایجاد دیواره تونل صاف را ارائه می‌دهند. این دستگاه شامل یک سر برش چرخان است که سطح سنگ یا خاک را می شکند، یک سیستم رانش برای راندن ماشین به جلو، و یک چرخ دنده عقب که حذف گل و لای و نصب پوشش های تونل دائمی را تسهیل می کند.

اجزای اصلی یک TBM

• سر برش: دیسک رو به جلو مجهز به برش کاربید تنگستن یا برش دیسکی که برای سنگ زنی از طریق سازندهای زمین شناسی طراحی شده است.
• سپر: الف protective steel cylinder that prevents the surrounding earth from collapsing into the machine while the tunnel lining is being installed.
• سیلندرهای رانش: جک های هیدرولیک که بر روی قطعات بتنی نصب شده قبلی فشار می آورند تا ماشین را به جلو برانند.
• سیستم نوار نقاله: الف belt or screw conveyor that transports excavated material (muck) from the front of the machine to the rear for disposal.

انواع TBM تخصصی برای شرایط مختلف زمین شناسی

انتخاب ماشین تونل مناسب به شدت به شرایط زمین مانند سنگ سخت، خاک رس نرم یا ماسه آبدار بستگی دارد. مهندسان باید قبل از راه اندازی یک TBM سفارشی، بررسی های زمین شناسی گسترده ای را انجام دهند. برای مثال، ماشین‌های تعادل فشار زمین (EPB) برای زمین‌های نرم و منسجم ایده‌آل هستند، در حالی که TBM‌های سپر دوغاب برای زمین‌های ناپایدار با فشار هیدرواستاتیک بالا مناسب‌تر هستند.

چرخه عملیاتی حفاری قنات

عملیات TBM یک چرخه مستمر حفاری و پوشش است. با چرخش سر برش و پیشروی دستگاه، قطعات بتنی از پیش ساخته شده توسط یک بازوی خلاء در پشت سپر در جای خود بلند می شوند. این بخش ها به یکدیگر پیچ می شوند تا یک حلقه کامل را تشکیل دهند که به ساختار دائمی تونل تبدیل می شود. هنگامی که یک حلقه کامل می شود، سیلندرهای رانش حلقه جدید را فشار می دهند تا حرکت حفاری بعدی آغاز شود. این فرآیند امکان حفر تونل با سرعت بالا را فراهم می کند که اغلب بسته به قطر و محیط به 10 تا 15 متر در روز می رسد.

هدایت و ناوبری دقیق

ماشین‌های تونل مدرن از سیستم‌های هدایت لیزری پیشرفته و GPS برای حفظ یک مسیر دقیق استفاده می‌کنند. اپراتورها موقعیت ماشین را از یک کابین کنترلی که در داخل TBM قرار دارد نظارت می کنند و اطمینان حاصل می کنند که انحراف از تراز برنامه ریزی شده در حد میلی متر حفظ می شود. این دقت در محیط‌های شهری که ماشین باید بین پایه‌های ساختمان موجود، خطوط مترو و لوله‌های تاسیسات بدون ایجاد نشست‌های سطحی حرکت کند، بسیار مهم است.

مزایای زیست محیطی و ایمنی تونل زنی مکانیکی

تغییر از حفاری دستی به فناوری TBM استانداردهای ایمنی در صنعت ساخت و ساز را به شدت بهبود بخشیده است. از آنجایی که این دستگاه یک سپر فولادی مداوم برای کارگران فراهم می کند، خطرات غارها تقریباً از بین می رود. علاوه بر این، اثرات زیست محیطی از طریق حذف کنترل شده گل و لای و کاهش آلودگی صوتی در مقایسه با ساخت و ساز در سطح سطح کاهش می یابد. سیستم های حلقه بسته در Slurry TBM ها همچنین امکان بازیافت مایعات حفاری را فراهم می کند و این فرآیند را برای پروژه های زیرساختی بلندمدت پایدارتر می کند.

• کاهش لرزش سطح از ساختمان های تاریخی در مراکز شهر محافظت می کند.
• الفutomated segment installation minimizes manual labor in high-risk zones.
• تدارکات کارآمد از طریق استفاده از تجهیزات عقبی یک محل کار تمیز را تضمین می کند.