Tunneliporauskoneiden anatomia ja suunnittelu
A Tunnelin porauskone (TBM), jota usein kutsutaan "mekaaniseksi mooliksi", on hienostunut raskas laite, joka on suunniteltu kaivamaan tunneleita, joiden poikkileikkaus on pyöreä erilaisten maaperä- ja kivikerrostumien läpi. Perinteisistä poraus- ja puhallusmenetelmistä poiketen TBM:iden etuna on se, että se rajoittaa ympäröivän maan häiriötä ja muodostaa tasaisen tunnelin seinän. Kone koostuu pyörivästä leikkuupäästä, joka rikkoo kiven tai maan pinnan, työntöjärjestelmästä, joka työntää konetta eteenpäin, ja peräpyörästä, joka helpottaa lian poistamista ja pysyvien tunnelin vuorausten asentamista.
TBM:n ydinkomponentit
- Leikkuupää: Eteenpäin suunnattu kiekko, joka on varustettu volframikarbidi- tai kiekkojyrsijöillä, jotka on suunniteltu hiomaan geologisten muodostumien läpi.
- Suoja: Terässuojasylinteri, joka estää ympäröivää maata putoamasta koneeseen tunnelin vuorauksen asennuksen aikana.
- Työntövoimasylinterit: Hydrauliset nosturit, jotka painavat aiemmin asennettuja betonisegmenttejä ja ajavat konetta eteenpäin.
- Kuljetinjärjestelmä: Hihnakuljetin tai ruuvikuljetin, joka kuljettaa kaivettua materiaalia (mukkaa) koneen etuosasta taakse hävitettäväksi.
Erikoistuneet TBM-tyypit erilaisiin geologisiin olosuhteisiin
Oikean tunnelikoneen valinta riippuu suuresti maaperän olosuhteista, kuten kovasta kalliosta, pehmeästä savesta tai vettä sisältävästä hiekasta. Insinöörien on suoritettava laajoja geologisia tutkimuksia ennen mittatilaustyönä tehdyn TBM:n käyttöönottoa. Esimerkiksi Maanpainetasapaino (EPB) -koneet sopivat ihanteellisesti pehmeälle, yhtenäiselle maaperälle, kun taas Slurry Shield TBM:t sopivat paremmin epävakaalle maalle, jossa on korkea hydrostaattinen paine.
| TBM-tyyppi | Pohjakunto | Ensisijainen mekanismi |
| Hard Rock TBM | Kiinteä graniitti/basaltti | Levyleikkurit kiven murskaukseen |
| Earth Pressure Balance (EPB) | Liete, savi, hiekka | Käyttää kaivettua maaperää paineen tasapainottamiseksi |
| Slurry Shield | Korkea vedenpaine / löysä maaperä | Paineinen bentoniittilietesuspensio |
Maanalaisen kaivauksen toimintasykli
TBM:n toiminta on jatkuva kaivu- ja vuorauksen sykli. Kun teräpää pyörii ja kone etenee, valmiit betonisegmentit nostetaan paikoilleen suojuksen takana olevalla tyhjiöasennusvarrella. Nämä segmentit pultataan yhteen muodostamaan täydellinen rengas, josta tulee tunnelin pysyvä rakenne. Kun rengas on valmis, työntösylinterit työntävät uuden renkaan irti aloittaakseen seuraavan kaivausiskun. Tämä prosessi mahdollistaa nopean tunneloinnin, usein 10–15 metriä päivässä halkaisijasta ja ympäristöstä riippuen.
Tarkka opastus ja navigointi
Nykyaikaiset tunnelikoneet käyttävät kehittyneitä laserohjausjärjestelmiä ja GPS:ää tarkan lentoradan ylläpitämiseksi. Kuljettajat valvovat koneen asentoa TBM:n sisällä sijaitsevasta ohjaushytistä ja varmistavat, että poikkeama suunnitellusta linjauksesta pysyy millimetreissä. Tämä tarkkuus on kriittinen kaupunkiympäristöissä, joissa koneen on navigoitava olemassa olevien rakennusten perustusten, metrolinjojen ja sähköputkien välillä aiheuttamatta pinnan painumista.
Mekaanisen tunneloinnin ympäristö- ja turvallisuusedut
Siirtyminen manuaalisesta kaivutyöstä TBM-tekniikkaan on parantanut rakennusalan turvallisuusstandardeja huomattavasti. Koska kone tarjoaa työntekijöille jatkuvan terässuojan, murtumisriskit ovat lähes eliminoituneet. Lisäksi ympäristövaikutuksia pienennetään hallitulla lianpoistolla ja pienemmällä melusaastuksella pintarakentamiseen verrattuna. Slurry TBM:ien suljetun kierron järjestelmät mahdollistavat myös porausnesteiden kierrätyksen, mikä tekee prosessista kestävämmän pitkäaikaisissa infrastruktuuriprojekteissa.
- Vähentynyt pintavärinä suojaa historiallisia rakennuksia kaupunkien keskustoissa.
- Automatisoitu segmenttiasennus minimoi käsityön riskialueilla.
- Tehokas logistiikka perävaunujen avulla takaa puhtaan työpaikan.
