Hoe werkt een tunnel saaie machine?

A Tunnel saaie machine (TBM) is in wezen een op zichzelf staande fabriek op rails, ontworpen om tunnels precies en efficiënt op te graven. In tegenstelling tot traditionele boor-en-blastmethoden, bieden TBM's aanzienlijke voordelen in termen van snelheid, veiligheid en milieu-impact.

De kern van elke TBM is zijn snijhead . Dit massieve roterende wiel is uitgerust met schijfsnijders, snijbits of schrapers, afhankelijk van de geologische omstandigheden. Terwijl de snijhead roteert en naar voren wordt geduwd tegen het tunnelgezicht, graven deze gereedschappen het materiaal uit. De opgegraven buit wordt vervolgens door openingen in de snijhead naar een transportsysteem (Vaak schroeven transportbanden of riemtransporteurs) die het naar de achterkant van de machine transporteert voor verwijdering uit de tunnel.

Belangrijke componenten en hun functies:

• Cutterhead: Het voorste deel van de TBM, verantwoordelijk voor het opgraven van de grond. Het type snijders varieert:

  • Schijfsnijders worden gebruikt voor hard rock, waarbij ze de rots verpletteren terwijl ze erover rollen.

  • Het snijden van stukjes en schrapers komen vaker voor bij zachtere bodems, snijden en schrapen het materiaal.

• Stuwsysteem: Achter de snijhead staan ​​krachtige hydraulische cilinders die de TBM naar voren duwen. Deze cilinders duwen meestal tegen de eerder geïnstalleerde tunnel voeringsegmenten of tegen grijpen die druk uitoefenen op de tunnelwanden.

• Schild: Dit is het hoofdlichaam van de TBM, die ondersteuning biedt aan de opgegraven grond en het beschermen van de werkende bemanning en machines tegen instortingen. Het schild herbergt ook verschillende systemen.

• Erectorsysteem: Naarmate de TBM vordert, installeert deze tegelijkertijd de geprefabriceerde betonnen segmenten die de permanente tunnelvoering vormen. De erectorarm pakt deze segmenten op en plaatst ze precies om een ​​ring te maken.

• Sluitsysteem: Zodra een tunnelring is geïnstalleerd, wordt de grout geïnjecteerd in de ringvormige opening tussen de geïnstalleerde segmenten en de uitgegraven grond. Dit dient om de grond te stabiliseren, belastingen over te dragen en in te dringen van water.

• Muckverwijderingssysteem: Zoals vermeld, transporteren transportbanden het uitgegraven materiaal ("mest") naar de achterkant van de TBM, waar het op treinen, vrachtwagens of andere systemen wordt geladen voor verwijdering uit de tunnel.

• Begeleidingssysteem: Moderne TBM's gebruiken geavanceerde lasergeleidingssystemen, GPS en andere waarnemingsapparatuur om ervoor te zorgen dat de tunnel precies langs de ontworpen uitlijning en gradiënt is opgegraven.

• Trailing -uitrusting (back -upsysteem): De achterblijvende versnellingen hebben zich uitstrekkend achter het TBM -schild voor honderden meters en huizen cruciale ondersteuningssystemen. Dit omvat transformatoren voor stroom, ventilatiekanalen, water- en velleidingen, controlekamers en bemanningsfaciliteiten.

Soorten TBM's:

De selectie van een TBM -type is cruciaal en hangt sterk af van de geologische omstandigheden en de aanwezigheid van grondwater:

• Open-Face TBMS (GRIPPER TBMS): Ideaal voor stabiele rotsomstandigheden. Ze gaan door door de tunnelwanden vast te pakken en naar voren te duwen.

• Schild TBMS: Gebruikt in onstabiele grondomstandigheden waar onmiddellijke ondersteuning vereist is. Het schild beschermt de grond totdat segmenten zijn geïnstalleerd.

  • Aard -drukbalansmachines (EPBMS): Vaak gebruikt in zachte grond met verschillende consistentie. Ze handhaven een evenwicht tussen de druk van de uitgegraven grond in de kamer en de druk die nodig is om het tunnelgezicht te ondersteunen, waardoor gemalen nederzetting wordt voorkomen.

  • Surry TBMS: Het meest geschikt voor zeer natte, verzadigde grond of grond met hoge waterdruk. Een onderdrukte slurry (bentoniet of polymeermengsel) wordt gebruikt om het tunnelvlak te ondersteunen en het uitgegraven materiaal wordt gemengd met deze slurry en gepompt.

  • Single Shield TBMS: Werk op samenhangende grond waar de grond een korte periode kan staan ​​voordat de installatie wordt gevoerd.

  • Double Shield TBMS: Gebruikt in gebroken rots of gemengde grond. Ze hebben twee schilden die continue opgraving en segment erectie mogelijk maken, wat leidt tot snellere voorschotpercentages.

Voordelen van TBMS:

• Snelheid: TBM's kunnen aanzienlijk snellere graafsnelheden bereiken in vergelijking met conventionele methoden, vooral over lange afstanden.

• Veiligheid: Ze bieden een veiligere werkomgeving door onmiddellijk de grond achter de snijhead te ondersteunen, waardoor het risico op instortingen en blootstelling aan gevaarlijke omstandigheden wordt verminderd.

• Precisie: TBM's kunnen zeer strakke toleranties handhaven en ervoor zorgen dat de tunnel wordt opgegraven volgens de exacte ontwerpspecificaties.

• Milieu -impact: Ze veroorzaken minder oppervlakte -verstoring, verminderen lawaai en trillingen en minimaliseren de behoefte aan stralen, waardoor ze ideaal zijn voor stedelijke gebieden.

• Verminderde arbeid: Hoewel het vereisen van bekwame operators, hebben TBMS over het algemeen minder personeel nodig bij de tunnelwand in vergelijking met boor en blast.

Uitdagingen en overwegingen:

• Kosten: TBM's zijn extreem duur om te kopen en te bedienen.

• Logistiek: Het vervoeren, monteren en lanceren van een TBM is een enorme logistieke onderneming.

• Grondomstandigheden: Onverwachte veranderingen in de geologie, zoals het tegenkomen van zeer gebroken gesteente of grote keien in zachte grond, kunnen de bewerkingen aanzienlijk vertragen of stoppen. Water Ingress is een andere grote uitdaging.

• Onderhoud: TBM's zijn complexe machines die continu onderhoud en gespecialiseerde reserveonderdelen vereisen.

• Tunnellengte: TBM's zijn het meest kosteneffectief voor lange tunnels, omdat de initiële installatiekosten hoog zijn.

Concluderend zijn TBM's een bewijs van moderne engineering -wonderen, en een revolutie teweegbrengen in hoe tunnels wereldwijd worden gebouwd. Hun vermogen om te vervelen door uitdagende grondomstandigheden met precisie, snelheid en verbeterde veiligheid maakt hen een onmisbaar hulpmiddel voor belangrijke infrastructuurprojecten wereldwijd, van metrosystemen tot watervoorzieningstunnels en snelwegbypasses.