Как работает туннельная скучная машина?

А Туннельная скучная машина (TBM)-это, по сути, автономный завод на рельсах, предназначенный для точного и эффективного выкопания туннелей. В отличие от традиционных методов буровых и разбитых, TBM предлагают значительные преимущества с точки зрения скорости, безопасности и воздействия на окружающую среду.

В основе каждого TBM лежит его Каттерхед Полем Это массивное вращающее колесо оснащено дисковыми резаками, режущими битами или скребками, в зависимости от геологических условий. По мере того, как головка вращается и выдвигается вперед к туннельной лице, эти инструменты выкапывают материал. Раскопанная добыча затем направляется через отверстия в категории Конвейерная система (Часто винтовые конвейеры или ременные конвейеры), которые переносят его в заднюю часть машины для удаления из туннеля.

Ключевые компоненты и их функции:

• Cutterhead: Передняя часть TBM, ответственная за раскопки земли. Тип резак варьируется:

  • Дисковые резаки используются для жесткого камня, раздавив камень, когда они катятся по нему.

  • Резка кусочки и скребки более распространены для более мягких почв, режут и соскабливая материал.

• Система тяги: За каттерной головкой находятся мощные гидравлические цилиндры, которые продвигают TBM вперед. Эти цилиндры обычно толкают ранее установленные туннельные сегменты подкладки или против Grippers, которые оказывают давление на стены туннеля.

• Щит: Это основная часть TBM, обеспечивающая поддержку выкопанной земли и защита рабочей экипажа и механизма от коллапсов. В Щите также находятся различные системы.

• Система эректора: По мере продвижения TBM он одновременно устанавливает Сборные бетонные сегменты Это образует постоянную подкладку туннеля. Рука эректора поднимает эти сегменты и точно помещает их для создания кольца.

• Система затирания: Как только туннельное кольцо установлено, раствор впрыскивается в кольцевой зазор между установленными сегментами и раскопанными землями. Это служит для стабилизации земли, переноса нагрузки и предотвращения проникновения воды.

• Система удаления грязи: Как уже упоминалось, конвейеры транспортируют выкопанный материал («грязь») в заднюю часть TBM, где он загружается на поезда, грузовики или другие системы для удаления из туннеля.

• Система руководства: Современные TBM используют сложные лазерные системы руководства, GPS и другое обследование, чтобы гарантировать, что туннель точно выкопан вдоль разработанного выравнивания и градиента.

• Трейлинг (резервная система): Продолжаясь за щитом TBM для сотен метров, текущие снаряжения находятся в важнейших системах поддержки. Это включает в себя трансформаторы для мощности, вентиляционные воздуховоды, линии воды и затирки, контрольные помещения и экипаж.

Типы TBM:

Выбор типа TBM имеет решающее значение и в значительной степени зависит от геологических условий и наличия подземных вод:

• TBMS с открытым лицом (Gripper TBMS): Идеально подходит для стабильных камней. Они продвигаются, схватив стены туннеля и продвигаясь вперед.

• Щит TBMS: Используется в нестабильных условиях наземных условий, где требуется немедленная поддержка. Щит защищает землю до тех пор, пока сегменты не будут установлены.

  • Машины баланса давления на землю (EPBM): Обычно используется в мягкой земле с различной последовательности. Они поддерживают баланс между давлением выкопанной почвы в камере и давлением, необходимым для поддержки туннельного лица, предотвращая расселение наземного.

  • ТБМС Slurry: Лучше всего подходит для очень влажной, насыщенной земли или земли с высоким давлением воды. Для поддержки туннельной поверхности используется суспензия под давлением (бентонитовая или полимерная смесь), а выкопанный материал смешивается с этой суспензией и выкачивается.

  • Single Shield TBMS: Работайте в сплоченной земле, где земля может стоять на короткий период перед установкой подкладки.

  • Double Shield TBMS: Используется в сломанной камне или смешанной земле. У них есть два щита, которые допускают непрерывные раскопки и эрекцию сегмента, что приводит к более быстрым авансовым показателям.

Преимущества TBMS:

• Скорость: ТБМ могут достичь значительно более быстрых скоростей раскопок по сравнению с обычными методами, особенно на больших расстояниях.

• Безопасность: Они обеспечивают более безопасную рабочую среду, немедленно поддерживая почву за резак, снижая риск коллапсов и подверженность опасным условиям.

• Точность: ТБМ могут поддерживать очень плотные допуски, гарантируя, что туннель раскопана в точные спецификации проектирования.

• Воздействие на окружающую среду: Они вызывают меньше разрушения поверхности, уменьшают шум и вибрацию и сводят к минимуму необходимость взрыва, что делает их идеальными для городских районов.

• Снижение рабочей силы: В то время как требуя квалифицированных операторов, TBM, как правило, нуждается в меньшем количестве персонала на лице Туннеля по сравнению с бурильными и разжижительными.

Проблемы и соображения:

• Расходы: TBM чрезвычайно дороги в покупке и эксплуатации.

• Логистика: Транспортировка, сборка и запуск TBM - это массовое логистическое начинание.

• Наземные условия: Неожиданные изменения в геологии, такие как столкновение с очень сломанными породами или большими валунами в мягкой земле, могут значительно замедлить или остановить операции. Водоходство вода является еще одной серьезной проблемой.

• Обслуживание: TBM - это сложные машины, требующие постоянного обслуживания и специализированных запасных частей.

• Длина туннеля: TBMS наиболее экономически эффективны для длинных туннелей, так как первоначальные затраты на настройку высоки.

В заключение, TBM являются свидетельством современных инженерных чудес, революционизируя, как туннели строятся во всем мире. Их способность проходить через сложные наземные условия с точностью, скоростью и повышенной безопасностью делают их незаменимым инструментом для крупных инфраструктурных проектов по всему миру, от систем метро до туннелей для водоснабжения и шоссе.