Single Shield TBM:ien mekaaninen arkkitehtuuri
The Single Shield Tunnelin porakone (TBM) on erityisesti suunniteltu louhintaan kovissa kiviolosuhteissa, joissa kivimassa on murtunut tai epävakaa. Toisin kuin avoimet TBM:t, Single Shield -versiossa koko sisäinen koneisto on suojassa sylinterimäisessä teräskuoressa. Tämä suojus tarjoaa välittömän ylä- ja sivutuen, joka suojaa sekä henkilökuntaa että erittäin tarkkoja komponentteja putoavilta roskilta tai "kiven murtumisilta". Edessä oleva leikkuripää on varustettu raskaita kiekkojyrsimiä, jotka kohdistavat valtavan paineen kallion pintaan aiheuttaen jännitysmurtumia, jotka saavat kiven halkeilemaan hallittaviksi paloiksi.
Kilven sisällä propulsiojärjestelmä perustuu pitkittäiseen työntömekanismiin. Koska kone toimii yksikilpikokoonpanossa, se tyypillisesti työntyy pois aiemmin asennetuista betonisegmenteistä liikkuakseen eteenpäin. Tämä louhinta- ja vuorauksen yhdistäminen tekee siitä poikkeuksellisen tehokkaan valinnan pitkän matkan veden kulkutunneleihin, rautatieväyliin ja sähköputkiin, joissa vaaditaan valmis betonivuoraus välittömästi porauksen jälkeen.
Toimintadynamiikka ja tylsä sekvenssi
Single Shield TBM:n käyttösykli on synkronoitu louhinta- ja rakenteiden vahvistamisprosessi. Jakso alkaa porausvaiheella, jossa hydraulisylinterit ulottuvat työntämään teräpään kallioon. Kun kiveä murskataan, leikkuupäässä olevat kauhat tai kauhat siirtävät sian kuljetinhihnalle, joka kulkee koneen keskiosan läpi taakse. Tämä jatkuva poistojärjestelmä varmistaa, että leikkurit pysyvät puhtaina optimaalisen tunkeutumisnopeuden ylläpitämiseksi.
Kehärakennusvaihe
Kun työntösylinterit saavuttavat suurimman ulottuvuutensa, poraus pysähtyy. Sitten sylinterit vedetään sisään pienissä ryhmissä, jotta segmentin pystyttimelle jää tilaa. Tämä robottivarsi nostaa betonielementtejä ja pulttaa ne yhteen täydelliseksi renkaaksi. Tämä prosessi on tiivistetty alla:
- Hydraulisten työntösylinterien vetäytyminen viimeistä valmisrengasta vasten.
- Elementtielementtien tarkka sijoitus tyhjiökahvan pystytysvarrella.
- Kiven ja betonisegmentin välisen rengasmaisen rakon injektointi vakauden varmistamiseksi.
- Siirrä suojusta eteenpäin työntämällä irti juuri asennettu rengas.
Tekninen vertailu: Single Shield vs. Double Shield
Oikean TBM:n valinta riippuu suuresti kiven Unconfined Compressive Strength (UCS) -lujuudesta ja vikavyöhykkeiden olemassaolosta. Vaikka Double Shield TBM:t mahdollistavat samanaikaisen porauksen ja vuorauksen, ne vaativat pätevää kiveä tarttuakseen "tarttuja"-kenkiinsä. Single Shield TBM:t ovat monipuolisempia geologiassa, joka vaihtelee pätevän kallion ja erittäin murtuneiden vyöhykkeiden välillä, koska ne eivät ole riippuvaisia sivuseinän tarttumisesta vakauden vuoksi.
| Ominaisuus | Single Shield TBM | Double Shield TBM |
| Ensisijainen tuki | Betonisegmentit | Gripper-kengät / segmentit |
| Geologinen soveltuvuus | Murtunut Stable Rockiin | Pääasiassa Stable Hard Rock |
| Tylsä tila | Peräkkäinen (poraus sitten rivi) | Samanaikainen (reikä ja viiva) |
| Monimutkaisuus | Alempi | Korkeampi |
Edut haastavissa geologisissa olosuhteissa
Single Shield TBM:n ensisijainen etu on sen ylivoimainen turvallisuusprofiili "huonossa" kalliossa. Alueilla, joilla kallio on taipuvainen sortumaan tai missä vedenpaine on huolestuttava, kilpi toimii toissijaisena rungona. Nykyaikaiset koneet on usein varustettu "takaisin ladattavilla" leikkuupäillä, jotka mahdollistavat levyjen vaihdon itse leikkurin turvasta, mikä minimoi ajan, jonka työntekijät viettävät koneen edessä tukemattomassa maassa.
Tehokkuus veden sisäänvirtauksen hallinnassa
Tunneloitaessa kovan kiven läpi, joka sisältää pohjavesikerrosta, Single Shield TBM:t voidaan varustaa erikoistiivisteillä ja koetinlaitteilla. Poraamalla teräpään eteen insinöörit voivat ruiskuttaa laastia vakauttaakseen maaperän ja estääkseen veden sisäänpääsyn ennen kuin kone edes saavuttaa alueen. Kilven suunnittelu mahdollistaa kontrolloidumman ympäristön näiden äkillisten hydrogeologian muutosten hallitsemiseksi ja varmistaa, että projektin aikajana pysyy ennallaan maanalaisista yllätyksistä huolimatta.
