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um túnel é mais do que apenas o espaço subterrâneo. É um conector-de pessoas, de comunidades, de Países. Pode expandir as oportunidades econômicas. Mas construir um túnel leva muito tempo. As máquinas de perfuração de túneis (TBMs) melhoraram a velocidade com que esses projetos de construção massivos são concluídos. Neste artigo, discutimos os diferentes tipos de TBMs e como eles funcionam.
a primeira máquina de perfuração de túnel
o túnel do Tamisa foi o primeiro túnel subaquático a ser concluído. Demorou 18 anos para ser construído e foi finalmente aberto ao público em 1843. O trabalho foi possível com o uso de uma máquina de tunelamento projetada pelo engenheiro Marc Brunel e seu pai, Isambard Kingdom Brunel. Ao contrário dos TBMs de hoje, a rocha foi removida manualmente. Cada trabalhador ficava em uma cela do que era essencialmente uma gaiola de ferro. A gaiola (também chamada de escudo) foi movida para a frente cerca de seis polegadas e a escavação continuaria.
Os Quatro Sistemas de um Tunnel Boring Machine
Um tunnel boring machine tem quatro sistemas básicos:
Chato
O chato do sistema corta a rocha. Tem um cutterhead montado com cortadores do disco. A cabeça de corte gira e pressiona os discos de corte contra o rosto. Isso cria um movimento de corte. A alta pressão que a cabeça de corte exerce é maior do que a resistência à compressão da Rocha e a tritura com relativa facilidade. O tipo de cutterhead e cortadores de disco usados é baseado no tipo de rocha.
empuxo e aperto
o sistema de empuxo e aperto da TBM é responsável por mover a máquina para a frente através de cilindros hidráulicos. O aperto restringe a pressão conforme necessário.
remoção de lama
a rocha e o solo removidos pela cabeça de corte podem ser misturados com água ou outras substâncias para criar uma “sujeira” que é mais facilmente removida. Normalmente, um transportador de parafuso puxa a sujeira para uma correia transportadora padrão, onde o material é retirado do túnel e descartado.
suporte
a máquina de perfuração de túnel deve ser protegida do material que cai ao seu redor enquanto tritura seu caminho. Os sistemas de suporte para proteger o TBM de zonas de falha incluem tubos, injeção de argamassa, parafusos de rocha e congelamento usado sobre ou na frente da cabeça de corte. Um sistema de suporte de blindagem para telhados pode ser usado para proteger os trabalhadores que estão por trás da cabeça de corte à medida que a TBM avança em Rochas fraturadas.
principais tipos de máquinas de perfuração de túnel
existem duas classificações principais de TBMs: escudo aberto e escudo fechado. O Open shield TBMs pode ter um único escudo ou um escudo duplo. Este tipo de TBM fornece apenas suporte lateral. O escudo fechado TBMs oferece o apoio lateral e frontal.
exemplos de máquinas de perfuração de túnel
as máquinas de perfuração de túnel continuam a ficar maiores e mais sofisticadas. A Robbins Company é uma das principais fabricantes de TBM nos Estados Unidos. Na verdade, o fundador da empresa, James Robbins, projetou e fabricou a primeira máquina de perfuração de túnel moderna em 1952. Foi usado no projeto Oahe Dam de Dakota do Sul. A empresa Robbins categoriza cinco máquinas de perfuração de túnel específicas:
como funciona uma máquina de perfuração de túnel
as máquinas de perfuração de túnel de feixe principal são usadas para perfurar rapidamente o hard rock. Eles são um tipo aberto de TBM. A cabeça de corte tem o mesmo diâmetro do túnel. Cilindros de propulsão hidráulica empurram os cortadores para a rocha dura enquanto a cabeça de corte gira. Enquanto isso, um sistema de pinça flutuante empurra contra as paredes do túnel. O prendedor permanece travado na posição. Os cilindros de propulsão se estendem e a viga principal move o TBM para a frente. Há um transporte de correia no feixe principal que mova a sujeira das cubetas dentro do cutterhead de gerencio à parte traseira do TBM. Os cilindros do propelimento retraem que re-posiciona por sua vez o conjunto do prendedor. O processo de perfuração continua depois que as garras são estendidas e as pernas traseiras são levantadas.
escudo duplo
este tipo aberto TBM é usado para túnel através de solo difícil a uma velocidade comparável a uma máquina de feixe principal. Embora seja chamado de escudo duplo, na verdade tem três escudos: um escudo telescópico, um escudo de garra e um escudo de cauda. O escudo do prendedor empurra contra as paredes do túnel quando os cilindros principais da propulsão empurrarem o apoio do cutterhead e o cutterhead para a frente. O escudo telescópico se estende à medida que a máquina se move e atravessa a rocha. Todo o TBM é protegido do solo ao seu redor. A máquina simultaneamente atravessa a rocha e erige o revestimento do túnel. Esta operação ocorre dentro do escudo da cauda.
Escudo único
o escudo único TBM é usado para rochas massivamente fraturadas. O corpo do TBM é fechado em um escudo ligeiramente menor que o próprio túnel. Desta forma, os trabalhadores são protegidos de rochas quebradas até que o revestimento do túnel seja instalado. A ereção do revestimento chato e do túnel é feita sequencialmente.
Crossover Tunnel Boring Machines
Crossover TBMs são usados para tunelamento de solo misto. Este TBM substitui a necessidade de usar várias máquinas para lidar com uma variedade de tipos de solo. Para trabalhar com segurança, no entanto, os Tbms cruzados requerem dados geológicos precisos.
equilíbrio da pressão da Terra
as máquinas do equilíbrio da pressão da Terra são um tipo fechado TBM. Eles são úteis para furar através de rochas resistidas ou em solos macios sob o lençol freático. Particularmente em áreas urbanas onde a subsidência da superfície do solo deve ser reduzida ao mínimo. A máquina da empresa EPB de Robbins usa um protetor articulado que possa segurar a pressão do influxo da água até a barra 10. Este TBM estabiliza a face do túnel e a subsidência da superfície do solo ajustando a pressão dentro da câmara da cabeça de corte para mantê-la em equilíbrio com a pressão na frente da cabeça de corte. O revestimento do túnel é erguido após cada empurrão. Os selos de alta pressão no escudo da cauda protegem a máquina contra a pressão à terra.
o ambiente de trabalho TBM
uma máquina de perfuração de túnel é um ambiente independente para os trabalhadores. Possui instalações como escritórios, cozinha e cafeteria e banheiros. Como qualquer ambiente de trabalho, está sujeito a regras e regulamentos estaduais e federais.
embrulhar
máquinas de perfuração de túnel nos permitiram criar conexões entre pessoas e lugares que antes eram impensáveis. As máquinas crescem cada vez mais e mais sofisticadas. Mas cada TBM pode ser destilada até quatro sistemas principais-perfuração, empuxo e fixação, remoção de lama e suporte. Os diferentes tipos de TBMs lidam com uma variedade de situações de solo e diferentes ambientes – de debaixo d’água para debaixo das cidades. As máquinas de perfuração de túneis continuarão a atender às necessidades em mudança de nosso mundo complexo.
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