Как на самом деле работает туннельная машина на глубине сотен футов под землей?

Анатомия и конструкция туннелепроходческих машин

А Туннельно-расточной станок (TBM), часто называемый «механическим кротом», представляет собой сложное тяжелое оборудование, предназначенное для рытья туннелей круглого сечения через различные слои почвы и горных пород. В отличие от традиционных методов буровзрывных работ, ТБМ обладают тем преимуществом, что ограничивают воздействие на окружающий грунт и создают гладкую стену туннеля. Машина состоит из вращающейся режущей головки, которая разбивает поверхность породы или грунта, системы тяги, толкающей машину вперед, и прицепного механизма, который облегчает удаление навоза и установку постоянной обделки туннеля.

Основные компоненты ТБМ

• Режущая головка: Фронтальный диск оснащен твердосплавными фрезами или дисковыми фрезами, предназначенными для измельчения геологических пород.
• Щит: А protective steel cylinder that prevents the surrounding earth from collapsing into the machine while the tunnel lining is being installed.
• Упорные цилиндры: Гидравлические домкраты прижимаются к ранее установленным бетонным сегментам, перемещая машину вперед.
• Конвейерная система: А belt or screw conveyor that transports excavated material (muck) from the front of the machine to the rear for disposal.

Специализированные типы ТБМ для различных геологических условий

Выбор подходящей туннельной машины во многом зависит от условий грунта, например, твердой породы, мягкой глины или водоносного песка. Прежде чем ввести в эксплуатацию изготовленную по индивидуальному заказу ТБМ, инженеры должны провести обширные геологические исследования. Например, машины с балансом давления земли (EPB) идеально подходят для мягкого связного грунта, тогда как ТБМ Навозный щит лучше подходят для нестабильного грунта с высоким гидростатическим давлением.

Операционный цикл подземных раскопок

Эксплуатация ТБМ представляет собой непрерывный цикл земляных работ и креплений. По мере вращения режущей головки и продвижения машины сегменты сборного железобетона поднимаются на место с помощью вакуумного монтажного рычага, расположенного в задней части щита. Эти сегменты соединяются болтами, образуя целостное кольцо, которое становится постоянной конструкцией туннеля. Как только кольцо готово, упорные цилиндры отталкивают новое кольцо, чтобы начать следующий ход раскопок. Этот процесс позволяет прокладывать туннели на высокой скорости, часто достигающей от 10 до 15 метров в день в зависимости от диаметра и окружающей среды.

Точное наведение и навигация

Современные туннельные машины используют сложные лазерные системы наведения и GPS для поддержания точной траектории. Операторы контролируют положение машины из кабины управления, расположенной внутри ТБМ, следя за тем, чтобы отклонение от запланированного выравнивания сохранялось в пределах миллиметров. Эта точность имеет решающее значение в городских условиях, где машина должна перемещаться между существующими фундаментами зданий, линиями метро и инженерными трубами, не вызывая осадки поверхности.

Преимущества механического туннелирования с точки зрения экологии и безопасности

Переход от ручных земляных работ к технологии TBM резко повысил стандарты безопасности в строительной отрасли. Поскольку машина обеспечивает работникам непрерывную стальную защиту, риск обвалов практически исключен. Кроме того, воздействие на окружающую среду снижается за счет контролируемого удаления навоза и снижения шумового загрязнения по сравнению со строительством на уровне поверхности. Системы с замкнутым контуром в шламовых ТБМ также позволяют перерабатывать буровые растворы, что делает процесс более устойчивым для долгосрочных инфраструктурных проектов.

• Снижение поверхностной вибрации защищает исторические здания в центрах городов.
• Аutomated segment installation minimizes manual labor in high-risk zones.
• Эффективная логистика за счет использования прицепного оборудования обеспечивает чистоту рабочей площадки.