English
Россия
عربى
Понимание основной механики туннелепроходческих машин (ТБМ)
Туннелепроходческая машина, обычно называемая «механическим кротом», представляет собой сложную инженерную конструкцию, предназначенную для прокладки туннелей круглого сечения через различные слои почвы и горных пород. В отличие от традиционных методов буровзрывных работ, ТБМ представляет собой непрерывный автоматизированный процесс, который сводит к минимуму вибрацию и возмущение грунта. Сердцем машины является вращающаяся режущая головка, которая использует дисковые фрезы или скребки для разрушения геологического забоя. Когда головка вращается, гидравлические цилиндры создают необходимую тягу для продвижения машины вперед, в то время как вынутый материал, известный как грязь, переносится через режущую головку в конвейерную систему или шламовый трубопровод для удаления.
Современные ТБМ – это не просто инструменты для земляных работ; это передвижные подземные заводы. По мере продвижения машины она одновременно устанавливает облицовку туннеля. Обычно это достигается с помощью сборных железобетонных сегментов, которые поднимаются на место с помощью автоматизированного монтажного манипулятора и скрепляются болтами, образуя структурное кольцо. Эта система немедленной поддержки имеет решающее значение для поддержания целостности туннеля, особенно при бурении мягкого грунта или под густонаселенной городской инфраструктурой, где необходимо строго контролировать осадку поверхности.
Сравнительный анализ типов ТБМ в зависимости от геологических условий
Выбор подходящей туннельной машины полностью зависит от литологических и гидрогеологических условий проектной площадки. Использование неправильной машины может привести к катастрофическому обрушению почвы или чрезмерному износу режущих инструментов. Инженеры обычно классифицируют эти машины в зависимости от того, как они справляются с забойным давлением и удалением мусора.
| Тип машины | Геологическая пригодность | Первичный механизм |
| Хард Рок ТБМ | Гранит, Базальт, Известняк | Дисковые фрезы, разрушающие горную породу под высоким давлением. |
| Баланс давления земли (EPB) | Ил, Глина, Песок | Использует выкопанный грунт для создания противодавления на забой туннеля. |
| Шламовый щит TBM | Высокопроницаемый грунт / Высокий уровень грунтовых вод | Бентонитовая суспензия под давлением уравновешивает давление грунтовых вод. |
Критические компоненты для точной подземной навигации
Эксплуатация туннельная машина требует предельной точности, поскольку даже незначительное отклонение в выравнивании может поставить под угрозу весь проект. Это осуществляется с помощью интегрированной системы наведения, которая отслеживает положение машины в трехмерном пространстве. Следующие компоненты необходимы для безопасной и эффективной работы агрегата:
- Системы лазерного наведения: Постоянно отслеживайте координаты по осям Z и X, чтобы убедиться, что машина следует заданному маршруту съемки.
- Гидравлическая система тяги: Ряд цилиндров высокой производительности, которые продвигают щит вперед, прижимая к последнему установленному сегментному кольцу.
- Винтовой конвейер: В машинах EPB это регулирует объем удаляемого грунта для поддержания постоянного давления на забое.
- Порты для инъекций раствора: Они заполняют «кольцевое пространство» или небольшой зазор между бетонными сегментами и необработанной землей, чтобы предотвратить оседание поверхности.
Преимущества технологии TBM в области экологии и безопасности
Одной из основных причин доминирования туннельных машин в современном гражданском строительстве является их способность работать, не нарушая окружающую среду. В городских центрах ТБМ позволяют строить линии метро и канализационные системы непосредственно под действующими небоскребами и историческими достопримечательностями. Поскольку раскопки происходят внутри герметичного щита, риск загрязнения грунтовых вод или утечки газа в атмосферу значительно снижается. Кроме того, автоматизированный характер машины удерживает рабочих внутри усиленной стальной конструкции, защищая их от опасности обвалов или падения камней, которые были обычным явлением в традиционной горной промышленности.
Будущие тенденции в туннелировании: автоматизация и микротоннелирование
В настоящее время отрасль переходит к полностью автономным системам проходки тоннелей. Эти машины нового поколения используют искусственный интеллект для анализа плотности и содержания влаги в почве в режиме реального времени, автоматически регулируя скорость вращения и тягу для оптимизации энергопотребления и увеличения срока службы фрезы. Кроме того, «микротоннелирование» стало жизненно важным подсектором, в котором используются меньшие по размеру ТБМ с дистанционным управлением для прокладки инженерных труб. Эти меньшие по размеру устройства позволяют использовать «бестраншейную» технологию, что означает, что города могут модернизировать свои сети водоснабжения и оптоволокна, не раскапывая мили дорог, что резко снижает экономический эффект от обслуживания инфраструктуры.
Поскольку население планеты продолжает уплотняться, зависимость от подземного пространства будет только расти. Эволюция туннельной машины от простого бура до высокотехнологичной роботизированной системы гарантирует, что мы сможем продолжать расширять наши транспортные, энергетические и водные сети безопасно и устойчиво под поверхностью земли.
