Bekijk het volledige artikel hier.
een tunnel is meer dan alleen ruimte onder de grond. Het is een verbinding-van mensen, van gemeenschappen, van landen. Het kan economische kansen vergroten. Maar het bouwen van een tunnel duurt lang. Tunnelboormachines (tbms) hebben de snelheid waarmee deze enorme bouwprojecten worden voltooid, verbeterd. In dit artikel bespreken we de verschillende soorten TBM ‘ s en hoe ze werken.
de eerste tunnelboormachine
de Thames tunnel was de eerste onderwatertunnel die werd voltooid. Het duurde 18 jaar om te bouwen en werd uiteindelijk geopend voor het publiek in 1843. Het werk was mogelijk met behulp van een Tunnelmachine ontworpen door ingenieur Marc Brunel en zijn vader, Isambard Kingdom Brunel. In tegenstelling tot de huidige TBMs, werd de steen handmatig verwijderd. Elke arbeider zou in een cel staan van wat in wezen een ijzeren kooi was. De kooi (ook wel een schild genoemd) werd ongeveer zes centimeter naar voren geschoven en het graven zou doorgaan.
de vier systemen van een tunnelboormachine
een tunnelboormachine heeft vier basissystemen:
boren
het boorsysteem snijdt door het gesteente. Het heeft een snijkop gemonteerd met schijfsnijders. De snijkop draait en drukt de snijschijven tegen zijn gezicht. Dit creëert een slicing beweging. De hoge druk die de snijkop uitoefent is groter dan de druksterkte van het gesteente en slijpt het met relatief gemak. Het type snijkop en schijfsnijders gebruikt is gebaseerd op het type rots.
stuwkracht en klemkracht
het stuw-en klemsysteem van TBM is verantwoordelijk voor het vooruit bewegen van de machine via hydraulische cilinders. Het vastklemmen beperkt de stuwkracht indien nodig.
mest-verwijdering
het door de snijkop verwijderde gesteente en grond kan met water of andere stoffen worden gemengd om een “mest” te creëren die gemakkelijker kan worden verwijderd. Typisch een schroef transporteur trekt de muck uit naar een standaard transportband waar het materiaal uiteindelijk buiten de tunnel wordt genomen en verwijderd.
steun
de tunnelboormachine moet worden beschermd tegen het materiaal dat eromheen valt bij het slijpen. Ondersteuningssystemen om de TBM te beschermen tegen foutzones zijn onder andere pijpen, injectie van voegen, rotsbouten en bevriezing die over of voor de snijkop worden gebruikt. Een dakbedekking Schild support systeem kan worden gebruikt om werknemers die zich achter de snijkop als de TBM vooruitgang in gebroken rots te beschermen.
belangrijke typen tunnelboormachines
er zijn twee belangrijke classificaties van Tbms: open schild en gesloten Schild. Open shield TBMs kan een enkel schild of een dubbel schild hebben. Dit type TBM biedt alleen zijdelingse ondersteuning. Gesloten Schild TBMs bieden zowel laterale als frontale ondersteuning.
voorbeelden van tunnelboormachines
tunnelboormachines worden steeds groter en verfijnder. The Robbins Company is een van de grootste TBM-fabrikanten in de Verenigde Staten. De oprichter van het bedrijf, James Robbins, ontwierp en produceerde de eerste moderne tunnelboormachine in 1952. Het werd gebruikt in South Dakota ‘ s Oahe Dam project. De Robbins Company categoriseert vijf specifieke tunnelboormachines:
Hoe werkt een tunnelboormachine
hoofdboormachines worden gebruikt om snel door hard gesteente te boren. Ze zijn een open type TBM. De snijkop heeft dezelfde diameter als de tunnel. Hydraulische aandrijfcilinders duwen de frezen in de harde rots als de snijkop draait. Ondertussen duwt een drijvend grijpsysteem tegen de wanden van de tunnel. De grijper blijft vergrendeld. De voortstuwcilinders strekken zich uit en het grootlicht beweegt de TBM naar voren. Er is een bandtransporteur in de grootbalk die mest van emmers in de roterende snijkop naar de achterkant van de TBM verplaatst. De voortstuwcilinders trekken in, waardoor de grijper opnieuw wordt geplaatst. Het kotterproces gaat verder nadat de grijpers zijn uitgeschoven en de achterpoten zijn opgetild.
dubbele afscherming
dit open type TBM wordt gebruikt om moeilijke grond te tunnelen met een snelheid die vergelijkbaar is met die van een grootlichtmachine. Hoewel het een dubbel schild wordt genoemd, heeft het eigenlijk drie schilden: een telescopisch schild, een grijperschild en een staartschild. Het gripper shield duwt tegen de tunnelwanden terwijl de hoofdaandrijvingscilinders de snijkopsteun en snijkop naar voren duwen. Het telescopische Schild strekt zich uit als de machine beweegt en boort door het gesteente. De gehele TBM is beschermd tegen de grond eromheen. De machine boort gelijktijdig door het gesteente en richt de tunnelbekleding op. Deze operatie vindt plaats binnen het staartschild.
Single Shield
het single Shield TBM wordt gebruikt voor massief gebroken gesteente. Het TBM lichaam is ingesloten in een schild dat iets kleiner is dan de tunnel zelf. Op deze manier worden werknemers beschermd tegen gebroken gesteente totdat de tunnelbekleding is geïnstalleerd. De boring en tunnel Voering erectie worden sequentieel gedaan.
Crossover tunnelboormachines
Crossover TBM ‘ s worden gebruikt voor het tunnelen op gemengde grond. Deze TBM vervangt de noodzaak om meerdere machines te gebruiken om verschillende soorten grond te verwerken. Om veilig te werken, echter, Crossover TBMs vereisen nauwkeurige geologische gegevens.
Earth Pressure Balance machines zijn een gesloten type TBM. Ze zijn nuttig voor het boren door verweerde rots of in zachte grond onder de grondwaterspiegel. Vooral in stedelijke gebieden waar bodemdaling tot een minimum moet worden beperkt. De Robbins Company EPB-machine maakt gebruik van een gelede afscherming die watertoevoerdruk tot 10 Bar aankan. Deze TBM stabiliseert het tunnelvlak en de bodemdaling door de druk in de snijkopkamer aan te passen om deze in balans te houden met de druk voor de snijkop. De tunnelbekleding wordt na elke duw opgetrokken. Hogedrukafdichtingen in het staartschild beschermen de machine tegen bodemdruk.
de TBM-werkomgeving
een tunnelboormachine is een op zichzelf staande omgeving voor de werknemers. Het heeft faciliteiten zoals kantoren, een keuken en cafetaria, en toiletten. Zoals elke werkomgeving, is onderworpen aan staats-en federale regels en voorschriften.
Wrap Up
tunnelboormachines hebben ons in staat gesteld verbindingen te creëren tussen mensen en plaatsen die ooit ondenkbaar waren. De machines worden steeds groter en verfijnder. Maar elke TBM kan worden gedestilleerd tot vier belangrijke systemen-kotteren, stuwkracht en klemmen, verwijderen van mest en ondersteuning. De verschillende soorten TBM ‘ s behandelen een verscheidenheid aan bodemsituaties en verschillende omgevingen – van Onderwater tot onder steden. Tunnelboormachines zullen blijven voldoen aan de veranderende behoeften van onze complexe wereld.
Bekijk hier het volledige artikel.