Mesin membosankan terowong (TBMS) adalah peralatan yang canggih yang telah merevolusikan pembinaan bawah tanah. Mereka pada dasarnya adalah kilang -kilang mudah alih yang direka untuk menggali terowong dengan gangguan minimum ke tanah sekitar.
Bagaimana TBMS Berfungsi: Proses Asas
Operasi teras TBM melibatkan beberapa langkah berterusan:
-
Penggalian: Di hadapan TBM adalah kepala pemotong yang besar dan berputar. Cakera keluli ini dilengkapi dengan pelbagai alat pemotong, seperti pemotong cakera untuk batu keras atau bit pemotong dan pengikis untuk tanah yang lebih lembut. Ketika kepala pemotong berputar, ia mengisar, mengikis, atau menggunting bahan pada muka terowong.
-
Penyingkiran kotoran: Bahan yang digali, yang dikenali sebagai "kotoran," jatuh melalui bukaan di kepala pemotong ke dalam ruang. Dari sana, ia biasanya diangkut oleh penghantar skru (untuk TBMs tanah lembut) atau dimuatkan ke satu siri tali pinggang penghantar (untuk TBMS batu keras) yang menjalankan panjang terowong. Kelipatan ini kemudiannya terus dikeluarkan ke permukaan untuk pelupusan atau kitar semula.
-
Teras dan maju: TBM digerakkan ke hadapan oleh silinder tujahan yang kuat (Jacks) yang terletak di belakang kepala pemotong. Silinder ini menolak terhadap segmen lapisan terowong yang dipasang sebelum ini, mewujudkan daya yang diperlukan untuk memajukan kepala pemotong ke dalam tanah.
-
Pemasangan lapisan terowong: Segera di belakang kepala pemotong, di dalam shell pelindung TBM (perisai), terletak erektor. Lengan robot ini mengambil segmen konkrit pratuang (biasanya melengkung, kepingan trapezoid) dan dengan teliti meletakkan mereka untuk membentuk cincin lengkap lapisan terowong. Segmen -segmen ini digerakkan bersama -sama, mewujudkan struktur yang kuat, kedap air, dan kekal yang menyokong tanah dan membentuk dinding terowong yang telah siap.
-
Grouting: Sebaik sahaja cincin segmen dipasang, kekosongan antara bahagian luar segmen dan tanah yang digali ("kekosongan ekor") segera dipenuhi dengan grout khusus. Grout ini menguatkan, memberikan sokongan tambahan kepada lapisan terowong, mencegah penyelesaian tanah, dan memastikan kesesuaian yang ketat.
-
Stereng dan navigasi: TBM dilengkapi dengan sistem bimbingan laser yang canggih dan instrumen tinjauan. Pengendali boleh mengawal arah TBM dengan menyesuaikan tujahan bicu individu, mengubah kelajuan putaran kepala pemotong, atau menggunakan sendi artikulasi dalam mesin. Ini membolehkan mereka mengekalkan penjajaran dan kecerunan yang dirancang, malah menavigasi lengkung.
-
Trailing Gear (Sistem Back-Up): Di sebalik badan TBM utama, satu siri gantries atau treler yang diartikulasikan ("sistem back-up"). Gear trailing ini menempatkan sistem sokongan penting, termasuk:
- Bilik bekalan dan kawalan kuasa
- Sistem pengudaraan
- Penghantar penyingkiran kotoran
- Pam grout dan tumbuhan pencampuran
- Garisan air dan utiliti
- Personel akses dan peralatan keselamatan.
Jenis TBM dan aplikasi mereka
Pilihan jenis TBM adalah kritikal dan sangat bergantung pada keadaan geologi tanah untuk terowong:
-
Hard Rock TBMS (TBMS Open-Gripper / Hard Rock TBMS): TBMS ini direka untuk formasi batu pepejal. Mereka menggunakan pemotong cakera yang membuat fraktur mikro di muka batu.
- TBMS Terbuka: Advance dengan mencengkam dinding terowong (batu) dengan pad penggenggam.
- TBMS Hard Rock yang dilindungi: Digunakan apabila keadaan batu patah atau bercampur, memberikan sokongan tanah penuh dengan perisai dan sering memasang lapisan segmen.
-
TBM Tekanan Bumi (EPB) TBMS: Ideal untuk tanah yang lembut dan kohesif (tanah liat, lumpur, pasir) yang boleh berdiri tanpa sokongan untuk tempoh yang singkat. EPB TBM menggunakan bahan yang digali itu sendiri untuk mencipta "kek muck" yang menggunakan tekanan pada wajah terowong, mengimbangi tekanan tanah di sekelilingnya. Penghantar skru mengawal penyingkiran kotoran sambil mengekalkan keseimbangan ini.
-
TBM Slurry: Terbaik yang sesuai untuk tanah longgar, air (pasir, kerikil, tanah tepu). Dalam TBM buburan, kepala pemotong beroperasi di ruang yang penuh dengan bubur bertekanan. Slurry menstabilkan wajah terowong dan mengangkut bahan yang digali ke permukaan melalui paip, di mana ia diproses untuk memisahkan pepejal dari cecair.
-
TBM Tanah Campuran (TBMS Ketumpatan Variabel): Ini adalah mesin serba boleh yang boleh menyesuaikan diri dengan keadaan tanah yang berbeza -beza, kadang -kadang menggabungkan ciri -ciri EPB dan TBMs buburan. Mereka boleh menyesuaikan parameter seperti tekanan muka dan kadar penyingkiran kotoran yang sesuai dengan sifat -sifat tanah yang ditemui.
-
Mesin Jacking Paip (TBMS Microtunneling): Versi TBM yang lebih kecil, sering dikawal jauh, digunakan untuk memasang saluran paip atau saluran utiliti yang lebih kecil. Mereka menolak paip terus di belakang kepala pemotong.
Kelebihan menggunakan TBMS
- Kelajuan dan kecekapan: TBMS boleh menanggung secara berterusan dan secara amnya menggali terowong jauh lebih cepat daripada kaedah konvensional seperti penggerudian dan letupan.
- Keselamatan: Perisai tertutup TBM menyediakan persekitaran kerja yang lebih selamat untuk kakitangan, melindungi mereka dari runtuh dan masuk air bawah tanah.
- Gangguan permukaan yang minimum: Ketika mereka beroperasi di bawah tanah, TBMS dapat mengurangkan gangguan kepada infrastruktur, lalu lintas, dan masyarakat permukaan, menjadikannya ideal untuk kawasan bandar.
- Mengurangkan kesan alam sekitar: Tahap getaran yang lebih rendah dan kurang bunyi berbanding dengan letupan, dengan buasir rosak yang lebih sedikit di permukaan.
- Bentuk terowong yang konsisten: TBMS menghasilkan lancar, terowong bulat yang lancar, yang sering mengurangkan jumlah lapisan sekunder yang diperlukan.
- Automasi: Banyak fungsi TBM automatik, yang membawa kepada prestasi yang konsisten dan mengurangkan buruh manual.
Projek TBM yang terkenal
TBMS telah memainkan peranan penting dalam membina beberapa projek infrastruktur yang paling mengagumkan di dunia, termasuk:
- Terowong Saluran (Eurotunnel): Menghubungkan UK dan Perancis di bawah Saluran Bahasa Inggeris.
- Terowong Base Gotthard: Terowong keretapi terpanjang di dunia, berjalan melalui Alps di Switzerland.
- Crossrail (Elizabeth Line) di London: Sistem kereta api bawah tanah yang besar.
- Subway Second Avenue di New York City: Memperluas rangkaian kereta bawah tanah.
- Tunnel SR 99 Seattle (Bertha): Terowong lebuh raya diameter besar.
Kesimpulannya, TBMS adalah keajaiban kejuruteraan yang telah mengubah cara kita membina bawah tanah. Kecekapan, keselamatan, dan keupayaan mereka untuk mengendalikan pelbagai keadaan geologi menjadikan mereka alat yang sangat diperlukan untuk mewujudkan arteri tersembunyi penting dalam masyarakat moden.
