Seni Bina Mekanikal TBM Perisai Tunggal
The Mesin Pengorek Terowong Perisai Tunggal (TBM) direka khusus untuk penggalian dalam keadaan batuan keras di mana jisim batuan retak atau tidak stabil. Tidak seperti TBM rasuk terbuka, varian Single Shield menempatkan keseluruhan jentera dalamannya dalam kulit keluli silinder pelindung. Perisai ini menyediakan sokongan atas kepala dan sisi serta-merta, melindungi kedua-dua kakitangan dan komponen berketepatan tinggi daripada serpihan jatuh atau "pecahan batu." Kepala pemotong di bahagian hadapan dilengkapi dengan pemotong cakera tugas berat yang memberikan tekanan yang besar pada muka batu, mewujudkan keretakan tegasan yang menyebabkan batuan pecah menjadi serpihan yang boleh diurus.
Di dalam perisai, sistem pendorong bergantung pada mekanisme tujahan membujur. Oleh kerana mesin beroperasi dalam konfigurasi satu perisai, ia biasanya menolak dari segmen konkrit yang dipasang sebelum ini untuk bergerak ke hadapan. Penyepaduan penggalian dan lapisan ini menjadikannya pilihan yang sangat cekap untuk terowong pengangkutan air jarak jauh, laluan kereta api, dan saluran utiliti di mana lapisan konkrit siap diperlukan serta-merta selepas proses membosankan.
Dinamik Operasi dan Urutan Membosankan
Kitaran operasi TBM Perisai Tunggal ialah proses penggalian dan pengukuhan struktur yang disegerakkan. Kitaran bermula dengan fasa membosankan, di mana silinder hidraulik memanjang untuk menolak kepala pemotong ke dalam batu. Apabila batu itu dihancurkan, satu siri baldi atau sudu pada kepala pemotong memindahkan kotoran ke tali pinggang penghantar yang mengalir melalui tengah mesin ke belakang. Sistem penyingkiran berterusan ini memastikan muka kekal jelas untuk pemotong mengekalkan kadar penembusan yang optimum.
Fasa Bangunan Lingkaran
Sebaik sahaja silinder tujahan mencapai lanjutan maksimumnya, boring berhenti. Silinder kemudian ditarik balik dalam kumpulan kecil untuk memberi ruang untuk penegak segmen. Lengan robotik ini mengangkat segmen konkrit pratuang dan mengikatnya bersama-sama untuk membentuk gelang yang lengkap. Proses ini diringkaskan di bawah:
- Penarikan balik silinder tujahan hidraulik terhadap gelang terakhir yang telah siap.
- Penempatan ketepatan segmen pratuang oleh lengan penegak genggaman vakum.
- Grouting celah anulus antara batu dan segmen konkrit untuk memastikan kestabilan.
- Memajukan perisai dengan menolak cincin yang baru dipasang.
Perbandingan Teknikal: Perisai Tunggal lwn Perisai Berganda
Memilih TBM yang betul bergantung pada Kekuatan Mampatan Tidak Terkurung (UCS) batuan dan kehadiran zon sesar. Walaupun TBM Double Shield membenarkan pengeboran dan pelapik serentak, ia memerlukan batu yang cekap untuk digenggam dengan kasut "gripper" mereka. TBM Perisai Tunggal lebih serba boleh dalam geologi yang berbeza-beza antara batuan yang cekap dan zon yang sangat retak, kerana ia tidak bergantung pada cengkaman dinding sisi untuk kestabilan.
| Ciri | TBM Perisai Tunggal | TBM Perisai Berganda |
| Sokongan Utama | Segmen Konkrit | Kasut / Segmen Gripper |
| Kesesuaian Geologi | Patah kepada Batu Stabil | Terutamanya Stable Hard Rock |
| Mod Membosankan | Berurutan (Lubang kemudian Baris) | Serentak (Bore dan Line) |
| Kerumitan | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Kelebihan dalam Keadaan Geologi yang Mencabar
Kelebihan utama TBM Perisai Tunggal ialah profil keselamatannya yang unggul dalam batuan "buruk". Di zon di mana batu itu terdedah kepada runtuh atau di mana tekanan air menjadi kebimbangan, perisai bertindak sebagai badan kapal sekunder. Mesin moden sering dilengkapi dengan kepala pemotong "pemuatan belakang", membenarkan cakera berubah dari dalam keselamatan kepala pemotong itu sendiri, meminimumkan masa yang diluangkan oleh pekerja di hadapan mesin di tanah yang tidak disokong.
Kecekapan dalam Pengurusan Aliran Masuk Air
Apabila terowong melalui batuan keras yang mengandungi akuifer, TBM Perisai Tunggal boleh dipasang dengan pengedap khusus dan peralatan probing. Dengan menggerudi di hadapan kepala pemotong, jurutera boleh menyuntik grout untuk menstabilkan tanah dan menyekat kemasukan air sebelum mesin itu sampai ke kawasan tersebut. Reka bentuk perisai membolehkan persekitaran yang lebih terkawal untuk mengurus perubahan mendadak dalam hidrogeologi ini, memastikan garis masa projek kekal utuh walaupun terdapat kejutan bawah tanah.
