The Tunnelointiporauskone ( TBM ), jota usein kutsutaan yksinkertaisesti "mooliksi", on yksi merkittävimmistä edistysaskeleista rakennus- ja geoteknisessä suunnittelussa. Nämä massiiviset, hienostuneet koneet ovat mullistaneet maanalaisen infrastruktuurin rakentamisen mahdollistaen tunneleiden luomisen liikennettä, laitoksia ja kaivostoimintaa varten ennennäkemättömällä nopeudella, tarkkuudella ja turvallisuudella.
Mekanismi ja ydinkomponentit
Tunnelointiporauskone on pohjimmiltaan täydellinen liikkuva tehdas, joka on suunniteltu kaivaamaan tunnelin pintaa ja samanaikaisesti asentamaan tilapäinen tai pysyvä tukijärjestelmä. TBM koostuu yleensä kolmesta ensisijaisesta osasta:
-
Leikkuripää (kasvot):
- Tämä on etummainen pyörivä elementti, joka on varustettu erilaisilla leikkaustyökaluilla, kuten lautasleikkureilla kovalle kivelle tai yhdistelmällä leikkuuteriä ja vetohakkuja pehmeämpää maata varten.
- Leikkuupää pyörii ja työntyy eteenpäin hydraulisten tunkkien avulla murskaamalla tai raapimalla kiveä ja maata tunnelin pinnalla.
-
Kilpi ja runko (keskellä):
- The kilpi on suuri, sylinterimäinen teräskotelo suoraan leikkurin pään takana. Se tarjoaa välitöntä rakenteellista tukea juuri kaivetuille tunnelin seinille ja suojaa konetta ja sisällä olevia työntekijöitä löysältä maalta, kunnes pysyvä tunnelin vuoraus on asennettu.
- The työntövoimajärjestelmä , joka koostuu tehokkaista hydraulinosteista, painaa viimeistä asennettua tunnelin vuorauksen segmenttiä vasten koneen eteenpäin viemiseksi.
-
Perävaihde (takana):
- Tämä yli sadan metrin pituinen osio sisältää välttämättömät tukilaitteet.
- Se sisältää lianpoistojärjestelmä (kuljetinhihnat tai lieteputket) kuljettamaan tehokkaasti kaivettua materiaalia ("muck") ulos tunnelista, ohjaus- ja sähköjärjestelmistä, ilmanvaihtolaitteista ja tärkeimmistä segmentin pystyttäjä joka sijoittaa tarkasti tunnelin pysyvän vuorauksen muodostavat betonielementit.
TBM:ien luokitus ja tyypit
TBM:n valinta on kriittinen päätös kaikissa projekteissa, ja se riippuu suuresti erityisistä geologisista olosuhteista ja pohjaveden paineesta. TBM:t luokitellaan laajasti sen perusteella, minkä maan läpi ne on suunniteltu poraamaan:
1. Hard Rock TBM:t
- Avoimen tyypin / gripperi TBM:t: Käytetään vakaissa, kovissa kiviolosuhteissa, jotka kestävät itsensä lyhyen ajan ilman välitöntä vuorausta. He käyttävät hydrauliikkaa tarttujat ankkuroimaan tunnelin seiniä vasten, jolloin kone voi reagoida leikkurin pään eteenpäin työntövoimaan.
- Single Shield TBM:t: Käytetään murtuneessa tai vähemmän vakaassa kovassa kivessä. He asentavat betonivuorauksen segmentit suoraan suojan taakse ja työntävät eteenpäin työntämällä valmiin vuorauksen pois.
- Double Shield TBM:t: Kaikkein monipuolisimmat hard rock -koneet. Niissä on kaksi teleskooppisuojusta ja tartuntajärjestelmä, joiden avulla ne voivat asentaa vuorauksen samanaikaisesti kaivettaessa (jatkuva tunnelointi) vakaassa kalliossa tai toimia vuorotellen, kun olosuhteet ovat epävakaat.
2. Soft Ground TBM (Shield Machines)
Näissä koneissa on menetelmiä, jotka tasapainottavat aktiivisesti painetta tunnelin pinnalla, mikä on ratkaisevan tärkeää maan sortumisen tai veden pääsyn estämiseen pehmeässä maaperässä (kuten hiekka, savi ja liete).
- Maanpainetasapainon (EPB) TBM:t: Ihanteellinen yhtenäiselle, pehmeälle alustalle. Ne säilyttävät vakauden käyttämällä kaivettua materiaalia (muck) paineistetussa kammiossa leikkurin pinnalla. Ruuvikuljetin ohjaa lianpoistonopeutta ja tasapainottaa tarkasti maan ja veden paineen koneen edessä.
- Slurry Shield TBM:t (Hydroshield): Käytetään rakeisessa maaperässä tai korkeassa vedenpaineessa. Ne stabiloivat kasvot ruiskuttamalla paineistettua bentoniittilietettä, joka muodostaa suodatuskakun maan tiivistämiseksi. Louhittu materiaali sekoitetaan lietteen kanssa ja pumpataan pinnalle erotuslaitokseen.
Edut perinteisiin menetelmiin verrattuna
Maailmanlaajuinen hyväksyminen Tunnelointiporauskone siinä on useita merkittäviä etuja verrattuna perinteiseen "pora ja puhallus" -menetelmään:
- Parannettu turvallisuus: Poistaa räjähteiden käytön, mikä vähentää merkittävästi henkilöstölle aiheutuvia riskejä.
- Minimaalinen pintahäiriö: Toiminta tapahtuu pääasiassa maan alla, mikä minimoi melun, tärinän ja häiriöt, mikä on suuri etu kaupunkialueilla.
- Lisääntynyt nopeus ja tehokkuus: TBM:t tarjoavat jatkuvan tunnelointiprosessin, jolloin saavutetaan usein huomattavasti suuremmat etenemisnopeudet kuin poraamalla ja puhalluksella.
- Tarkkuus: Nykyaikaisia TBM:itä ohjaavat kehittyneet laser- tai navigointijärjestelmät, mikä takaa korkean kohdistustarkkuuden.
- Vähentynyt ylikaivaminen: TBM poraa tarkan pyöreän tunnelin, mikä vähentää syntyvän pilaan (mukan) määrää ja tarvittavan vuorausmateriaalin määrää.
Yhteenvetona, Tunnelointiporauskone on välttämätön työkalu 2000-luvun infrastruktuurin kehittämiseen. Kun kaupunkiväestö kasvaa ja tarve monimutkaisille pitkän matkan infrastruktuurille, kuten suurnopeusjunatunneleille ja laajoille sähköverkkoille, kasvaa, TBM:n rooli tekniikan ihmeenä tulee vain entistä tärkeämmäksi.
