Eräs Pylväsväite (TBM) on olennaisesti itsenäinen tehdas kiskoilla, jotka on suunniteltu kaivaa tunnelit tarkasti ja tehokkaasti. Toisin kuin perinteiset poraus- ja räjäyttävät menetelmät, TBM: t tarjoavat merkittäviä etuja nopeuden, turvallisuuden ja ympäristövaikutusten suhteen.
Jokaisen TBM: n ytimessä on sen leikkuru . Tämä massiivinen pyörivä pyörä on varustettu levyleikkureilla, leikkaamalla bittejä tai kaapimia geologisista olosuhteista riippuen. Kun cutterhead pyörii ja työnnetään eteenpäin tunnelin kasvoja vasten, nämä työkalut kaivaavat materiaalia. Kaivettu pila kanavoidaan sitten leikkurin aukkojen läpi a kuljetinjärjestelmä (usein ruuvikuljettimia tai hihnakuljettajia), joka kuljettaa sen koneen takaosaan poistettavaksi tunnelista.
Keskeiset komponentit ja niiden toiminnot:
-
Cutterhead: TBM: n etuosan osa, joka vastaa maan kaivamisesta. Leikkurien tyyppi vaihtelee:
-
Levyleikkurit käytetään kovaan kallioon, murskaamalla kallion, kun ne kiertävät sen yli.
-
Leikkaus bittiä ja kaavinta ovat yleisempiä pehmeämmille maaperille, leikkaamalla ja raaputtamalla materiaalia.
-
-
Työntöjärjestelmä: Leikkurin takana ovat voimakkaita hydraulisylintereitä, jotka työntävät TBM: n eteenpäin. Nämä sylinterit työntävät tyypillisesti aikaisemmin asennetut tunnelin vuoraussegmentit tai tarttujia vasten, jotka painostavat tunneliseiniä.
-
Kilpi: Tämä on TBM: n pääelin, joka tukee kaivettuun maahan ja suojaa työryhmää ja konetta romahduksilta. Kilpillä on myös erilaisia järjestelmiä.
-
Erektorijärjestelmä: TBM: n edetessä se asentaa samanaikaisesti betonielementti jotka muodostavat pysyvän tunnelin vuorauksen. Erektorivarsi poimii nämä segmentit ja asettaa ne tarkasti renkaan luomiseen.
-
Injektointijärjestelmä: Kun tunnelirengas on asennettu, laasku injektoidaan rengasmaiseen rakoon asennetun segmenttien ja kaivanneen maan välillä. Tämän tarkoituksena on vakauttaa maa, siirtämään kuormituksia ja estämään veden sisäänpääsyä.
-
Mukin poistojärjestelmä: Kuten mainittiin, kuljettimet kuljettavat kaivetun materiaalin ("muck") TBM: n takaosaan, missä se on ladattu juniin, kuorma -autoihin tai muihin järjestelmiin, jotka voidaan poistaa tunnelista.
-
Ohjausjärjestelmä: Nykyaikaiset TBM: t käyttävät hienostuneita laserohjausjärjestelmiä, GPS: ää ja muita tutkimuslaitteita varmistaaksesi, että tunneli on kaivettu tarkasti suunniteltua kohdistusta ja kaltevuutta pitkin.
-
Taustaväline (varmuuskopiointijärjestelmä): Takavarusteet, jotka ulottuvat TBM -suojan taakse satojen metrien ajan, takahuoneistot ovat tärkeitä tukijärjestelmiä. Tähän sisältyy energia-, tuuletuskanavien, vesi- ja laastin linjojen, valvontahuoneiden ja miehistön tilojen muuntajat.
TBMS -tyypit:
TBM -tyypin valinta on ratkaisevan tärkeä ja riippuu voimakkaasti geologisista olosuhteista ja pohjaveden läsnäolosta:
-
Avoin Face TBMS (Gripper TBMS): Ihanteellinen vakaisiin kallio -olosuhteisiin. Ne etenevät tarttumalla tunneliseiniin ja työntämällä eteenpäin.
-
Suoja TBMS: Käytetään epävakaissa maa -olosuhteissa, joissa vaaditaan välitöntä tukea. Kilpi suojaa maata, kunnes segmentit on asennettu.
-
Maanpainetasapainon koneet (EPBMS): Käytetään yleisesti pehmeässä maassa vaihtelevalla konsistenssilla. Ne ylläpitävät tasapainoa kammion kaivetun maaperän paineen ja tunnelin tukemiseksi tarvittavan paineen välillä, mikä estää maan asutusta.
-
Lietteen tbms: Sopii parhaiten erittäin märään, tyydyttyneeseen maadoitukseen tai jauheeseen korkealla vedenpaineella. Tunnelin kasvojen tukemiseen käytetään paineistettua lietettä (bentoniitti- tai polymeeriseosta), ja kaivettu materiaali sekoitetaan tämän lietteen kanssa ja pumpataan ulos.
-
Yhden kilven TBMS: Käytä yhtenäisessä maassa, jossa maa voi seistä lyhyen ajan ennen vuorausta.
-
Kaksinkertainen kilpi TBMS: Käytetään murtuneessa kalliossa tai sekoitetussa maassa. Heillä on kaksi kilpiä, jotka sallivat jatkuvan kaivauksen ja segmentin erektion, mikä johtaa nopeampiin ennakkotasoihin.
-
TBMS: n edut:
-
Nopeus: TBM: t voivat saavuttaa huomattavasti nopeammat kaivausasteet verrattuna tavanomaisiin menetelmiin, etenkin pitkillä etäisyyksillä.
-
Turvallisuus: Ne tarjoavat turvallisemman työympäristön tukemalla välittömästi leikkurin takana olevaa maata, vähentämällä romahdusten riskiä ja altistumista vaarallisille olosuhteille.
-
Tarkkuus: TBM: t voivat ylläpitää erittäin tiukkoja toleransseja varmistaen, että tunneli on kaivettu tarkkoihin suunnittelumäärityksiin.
-
Ympäristövaikutukset: Ne aiheuttavat vähemmän pintahäiriöitä, vähentävät melua ja tärinää ja minimoivat räjähdystarpeen, mikä tekee niistä ihanteellisia kaupunkialueille.
-
Vähentynyt työ: Vaatiessaan ammattitaitoisia operaattoreita, TBM: t tarvitsevat yleensä vähemmän henkilöstöä tunnelin kasvoissa verrattuna poraukseen.
Haasteet ja näkökohdat:
-
Maksaa: TBM: t ovat erittäin kalliita ostaa ja käyttää.
-
Logistiikka: TBM: n kuljettaminen, kokoaminen ja käynnistäminen on massiivinen logistinen yritys.
-
Maa -olosuhteet: Odottamattomat geologian muutokset, kuten erittäin murtuneen kallion tai suurten lohkareiden kohtaaminen pehmeässä maassa, voivat hidastaa tai pysäyttää toiminnan merkittävästi. Veden sisäänpääsy on toinen suuri haaste.
-
Huolto: TBMS ovat monimutkaisia koneita, jotka vaativat jatkuvaa huoltoa ja erikoistuneita varaosia.
-
Tunnelin pituus: TBM: t ovat kustannustehokkaimpia pitkille tunneleille, koska alkuperäiset asennuskustannukset ovat korkeat.
Yhteenvetona voidaan todeta, että TBM: t ovat todistus nykyaikaisista tekniikan ihmeistä, mullistavat kuinka tunnelit rakennetaan maailmanlaajuisesti. Heidän kykynsä kyllästää haastavien maa -olosuhteiden läpi tarkkuudella, nopeudella ja parannetulla turvallisuudella tekevät niistä välttämättömän työkalun suuriin infrastruktuurihankkeisiin ympäri maailmaa, metrojärjestelmistä vedenjakelujen tunneleihin ja moottoritien ohitukseen.
