Zobrazit celý článek zde.
tunel je víc než jen prostor pod zemí. Je to spojnice lidí, komunit, zemí. Může rozšířit ekonomické příležitosti. Stavba tunelu ale trvá dlouho. Tunelové vyvrtávací stroje (TBMs) zlepšily rychlost, s jakou jsou tyto masivní stavební projekty dokončeny. V tomto článku se budeme diskutovat o různé typy TBMs a jak fungují.
první tunelový Vyvrtávač
tunel Temže byl prvním podvodním tunelem, který byl dokončen. Stavba trvala 18 let a veřejnosti byla konečně otevřena v roce 1843. Práce byla možná s použitím tunelovacího stroje navrženého inženýrem Marcem Brunelem a jeho otcem Isambardem Brunelem. Na rozdíl od dnešních TBMs byla skála odstraněna ručně. Každý pracovník by stál v cele, která byla v podstatě železnou klecí. Klec (nazývaná také štít) byla posunuta dopředu asi o šest palců a kopání bude pokračovat.
čtyři systémy vyvrtávačky tunelů
vyvrtávačka tunelů má čtyři základní systémy:
vyvrtávání
vyvrtávací systém prořízne skálu. Má řeznou hlavu namontovanou s kotoučovými řezačkami. Řezná hlava se otáčí a tlačí řezné kotouče proti jeho obličeji. Tím se vytvoří krájecí pohyb. Vysoký tlak, který řezací hlava vyvíjí, je větší než pevnost v tlaku horniny a relativně snadno ji brousí. Typ řezné hlavy a kotoučové frézy použité je založen na typu horniny.
tah a upnutí
tahový a upínací systém TBM je zodpovědný za pohyb stroje vpřed pomocí hydraulických válců. Upnutí omezuje tah podle potřeby.
odstraňování bahna
hornina a půda odstraněná řeznou hlavou mohou být smíchány s vodou nebo jinými látkami, aby se vytvořil“ bahno“, které je snadněji odstraněno. Obvykle šnekový dopravník vytáhne bahno na standardní dopravníkový pás, kde je materiál nakonec odebrán mimo tunel a zlikvidován.
Podpěra, podpora
tunelová vyvrtávačka musí být chráněna před materiálem, který kolem ní padá při broušení. Podpůrné systémy pro ochranu TBM před poruchovými zónami zahrnují potrubí, injektáž spárovací hmoty, skalní šrouby a zmrazení používané nad nebo před řeznou hlavou. Systém podpory zastřešení štítu může být použit k ochraně pracovníků, kteří jsou za řeznou hlavou, když TBM postupuje ve zlomené skále.
hlavní typy tunelových vyvrtávacích strojů
existují dvě hlavní klasifikace TBMs: otevřený štít a uzavřený štít. Otevřený štít TBMs může mít jeden štít nebo dvojitý štít. Tento typ TBM poskytuje pouze boční podporu. Uzavřený štít TBM nabízí boční i čelní podporu.
příklady tunelových vyvrtávaček
tunelové vyvrtávačky jsou stále větší a sofistikovanější. Společnost Robbins je jedním z hlavních výrobců TBM ve Spojených státech. Ve skutečnosti zakladatel společnosti James Robbins navrhl a vyrobil první moderní tunelový vyvrtávací stroj v roce 1952. Byl použit v projektu přehrady Oahe v Jižní Dakotě. Robbins Company kategorizuje pět specifických tunelových vyvrtávacích strojů:
jak tunelový vyvrtávací stroj funguje
main Beam tunelové vyvrtávací stroje se používají k rychlému vrtání tvrdou horninou. Jedná se o otevřený typ TBM. Řezná hlava má stejný průměr jako tunel. Hydraulické hnací válce tlačí frézy do tvrdé horniny, jak se řezná hlava otáčí. Mezitím plovoucí uchopovací systém tlačí proti stěnám tunelu. Chapadlo zůstává uzamčeno na místě. Válce pohonu se rozšiřují a hlavní paprsek posouvá TBM dopředu. V hlavním nosníku je pásový dopravník, který posouvá bahno z kbelíků uvnitř rotující řezné hlavy do zadní části TBM. Hnací válce se zatahují, což zase znovu umístí sestavu chapadla. Vyvrtávací proces pokračuje po vysunutí chapadel a zvednutí zadních nohou.
dvojitý štít
tento otevřený typ TBM se používá k tunelování obtížnou půdou srovnatelnou rychlostí s dálkovým světlem. Ačkoli se tomu říká dvojitý štít, ve skutečnosti má tři štíty: teleskopický štít, chapadlo štít, a ocasní štít. Uchopovací štít tlačí proti stěnám tunelu, zatímco hlavní hnací válce tlačí podpěru řezné hlavy a řeznou hlavu dopředu. Teleskopický štít se rozšiřuje, jak se stroj pohybuje a vrtá skálou. Celý TBM je chráněn před zemí všude kolem něj. Stroj současně vrtá skálou a staví obložení tunelu. Tato operace probíhá uvnitř ocasního štítu.
Single Shield
Single Shield TBM se používá pro masivně lomené horniny. Tělo TBM je uzavřeno ve štítu, který je o něco menší než samotný tunel. Tímto způsobem jsou pracovníci chráněni před rozbitou horninou, dokud není instalováno obložení tunelu. Vyvrtávací a tunelová výstelka se provádí postupně.
Crossover tunelové vyvrtávačky
Crossover TBMs se používají pro smíšené pozemní tunelování. Tento TBM nahrazuje potřebu používat několik strojů pro manipulaci s různými typy půdy. Pracovat bezpečně, nicméně, Crossover TBM vyžadují přesné geologické údaje.
vyvážení tlaku země
stroje na vyvážení tlaku země jsou uzavřeným typem TBM. Jsou užitečné pro vrtání přes zvětralé horniny nebo v měkkých půdách pod vodní hladinou. Zejména v městských oblastech, kde musí být pokles povrchu půdy omezen na minimum. Stroj Robbins Company EPB používá kloubový štít, který zvládne přítlak vody až do 10 barů. Tento TBM stabilizuje pokles povrchu tunelu a povrchu země úpravou tlaku uvnitř komory řezné hlavy, aby byl udržován v rovnováze s tlakem před řeznou hlavou. Obložení tunelu je postaveno po každém zatlačení. Vysokotlaké těsnění v ocasním štítu chrání stroj před zemním tlakem.
pracovní prostředí TBM
tunelový vyvrtávač je samostatným prostředím pro pracovníky. Má zařízení, jako jsou kanceláře, kuchyň a kavárna, a toalety. Jako každé pracovní prostředí podléhá státním a federálním pravidlům a předpisům.
Wrap Up
tunelové vyvrtávací stroje nám umožnily vytvořit spojení mezi lidmi a místy, která byla kdysi nemyslitelná. Stroje rostou stále větší a sofistikovanější. Ale každý TBM lze destilovat až do čtyř hlavních systémů-vrtání – tah a upínání, odstranění bahna, a podpora. Různé typy TBM zvládají různé půdní situace a různá prostředí – od pod vodou po města. Tunelové vyvrtávací stroje budou i nadále uspokojovat měnící se potřeby našeho složitého světa.
Zobrazit celý článek zde.