Tunneliporauskoneet (TBMS) ovat moderneja tekniikan ihmeitä, jotka mullistavat maanalaista rakentamista kaivaamalla tunneleita erilaisten geologisten olosuhteiden kautta pehmeimmistä maaperistä vaikeimpiin kalliomuodostuksiin. Toisin kuin perinteiset poraus- ja räjäyttävät menetelmät, TBMS tarjoaa jatkuvan, turvallisemman ja usein nopeamman tunnelointiprosessin. Niiden toiminnan ydin sijaitsee pyörivällä leikkurilla, joka on varustettu erikoistuneilla leikkaustyökaluilla, jotka on suunniteltu vuorovaikutukseen edessä ja hajottamaan edessä.
Perusperiaate: Rotary -kaivaukset
Perusteellisimmalla TBM kaivaa Pyöreän leikkurenki tunnelin kasvot vastaan samalla kun levitetään merkittävästi työntövoima työntää sitä eteenpäin. Leikkaustyökalujen tyyppi ja kaivetun materiaalin hallintamenetelmä (usein "muck") vaihtelevat suuresti maa -olosuhteista riippuen.
Kaivaukset Hard Rockissa
Hard Rock -muodostelmissa TBMS hyödyntää levyleikkurit asennettu leikkuriin. Näitä levyleikkureita ei ole suunniteltu "jauhamaan" kalliota, vaan pikemminkin indusoida stressimurtumia. Kun cutterhead pyörii ja TBM ajetaan eteenpäin, kovettuneet teräs- tai volframikarbidileikkurit aiheuttavat valtavan puristusjännityksen kalliopintoihin. Tämä stressi aiheuttaa kallion murtuma ja siru pois koneen edessä olevasta päärungosta.
Tuotettu "muck", tyypillisesti kallion sirujen ja fragmenttien muodossa, putoaa sitten leikkurin aukkojen läpi ja a kuljetinjärjestelmä TBM: n sisällä. Tämä järjestelmä kuljettaa kaivetun materiaalin koneen läpi ja tunnelista hävittämistä varten. Hard Rock TBMS voi olla joko avoimen tyyppinen (ilman täydellistä kilpiä, joka mahdollistaa välittömän kalliotuen leikkurin takana) tai suojattu (Tarjoaa väliaikaista tukea tunneliseinille, etenkin murtuneessa kalliossa). Etenemiseksi Hard Rock TBMS käyttää usein a tarttuva järjestelmä Se työntää jo kaivetun tunnelin sivuseiniä vasten, mikä tarjoaa tarvittavan reaktiovoiman eteenpäin suuntautuvaan työntövoimaan.
Kaivos pehmeällä maalla
Kaivaminen pehmeän maan läpi, joka sisältää savea, lietettä, hiekkaa ja soraa, asettaa erilaisia haasteita, jotka liittyvät pääasiassa kasvojen vakauden ylläpitämiseen ja maan romahtamisen estämiseen. Tämän ratkaisemiseksi käytetään erikoistuneita TBM: itä:
Maanpainetasapaino (EPB)
EPB TBMS: ää käytetään yleisesti yhtenäisissä pehmeissä maissa. Heidän leikkurinsa on varustettu yhdistelmällä volframikarbidin leikkausbittit, vetovalinnot ja joskus levyleikkurit (sekoitettua maata kovempien sulkeumien kanssa). Avain EPB: n toimintaan on sen kyky tasapainottaa paine tunnelin kasvoilla itse kaivettulla materiaalilla.
Cutterhead pyörii ja kaivaa maaperää, joka sitten tulee a työkammio Cutterheadin takana. Eräs ruuvikuljetin Tämän kammion takana säätelee nopeutta, jolla muck poistetaan. Säätelemällä huolellisesti leikkurin pyörimisnopeutta ja ruuvikuljettimen purkausnopeutta kammion sisällä olevaa painetta voidaan hallita tarkasti, jolloin kaivettu maaperä voi toimia tukiväliaineena, stabiloi siten tunnelin kasvot ja estää asutuksen pinnalla. Lisäaineet, kuten vaahto
Lietteen kilpi TBMS
Lietteensuoja TBM: t sopivat parhaiten erittäin tyydyttyneisiin tai epävakaisiin rakeisiin maaperäihin, etenkin niille, joilla on korkea pohjaveden paine. Sen sijaan, että luottaisi yksinomaan kaivettuun materiaaliin kasvojen tukea varten, nämä TBM: t käyttävät a paineinen liette (vettä ja bentoniitti -savi -seos) kaivauksen pinnan stabiloimiseksi.
Cutterhead, joka on usein varustettu EPB: n kaltaisilla leikkaustyökaluilla, kaivaa maan, joka sitten sekoittuu paineistetun lietteen kanssa kaivoskammio . Tämä liete-suck-seos pumpataan sitten tunnelista a erotuskasvi pinnalla. Kasvissa kaivettu materiaali erotetaan lietistä, joka sitten käsitellään ja kierrätetään takaisin TBM: ään. Paineistetun lietteen jatkuva kierto varmistaa, että hydrostaattinen paine tunnelin edessä on tasapainossa ulkoista maata ja vedenpainetta vasten estäen veden pääsyn ja maan epävakauden.
Työntövoima ja eteneminen
Maa -olosuhteista riippumatta kaikki TBM: t vaativat mekanismia ajaakseen itsensä eteenpäin. Tämä saavutetaan tyypillisesti läpi Hydrauliset työntösylinterit . Nämä sylinterit työntävät asennetun tunnelin vuorausta (esivalmistetut betonisegmentit tai ampuma -betoni) tai tarttuvan TBMS: n tapauksessa suoraan kaivettuun kallioon, ajaen leikkurinpäätä tunnelin kasvoihin. Koneen edetessä suojan taakse pystytetään uudet tunnelin vuoraussegmentit muodostaen pysyvän tunnelirakenteen.
Pohjimmiltaan TBM: t ovat hienostuneita maanalaisia tehtaita, jotka kaivaavat ja tukevat jatkuvasti tunnelia eteenpäin, mikä tekee niistä välttämättömiä työkaluja nykyaikaisen infrastruktuurin kehittämiseen.
