vezi articolul complet aici.
un tunel este mai mult decât spațiu subteran. Este un conector – al oamenilor, al comunităților, al țărilor. Poate extinde oportunitățile economice. Dar construirea unui tunel durează mult. Mașinile de găurit tuneluri (TBM) au îmbunătățit viteza cu care sunt finalizate aceste proiecte masive de construcție. În acest articol discutăm diferitele tipuri de TBM-uri și modul în care acestea funcționează.
prima mașină de găurit tunel
tunelul Tamisei a fost primul tunel subacvatic finalizat. Construcția a durat 18 ani și a fost deschisă publicului în 1843. Lucrarea a fost posibilă cu ajutorul unei mașini de tunel proiectate de inginerul Marc Brunel și tatăl său, Isambard Kingdom Brunel. Spre deosebire de TBM-urile de astăzi, piatra a fost îndepărtată manual. Fiecare muncitor stătea într-o celulă a ceea ce era în esență o cușcă de fier. Cușca (numită și scut) a fost mutată înainte cu aproximativ șase centimetri și săpăturile vor continua.
cele patru sisteme ale unei mașini de alezat tunel
o mașină de alezat tunel are patru sisteme de bază:
alezat
sistemul de alezat trece prin stâncă. Are un cap de tăiere montat cu tăietori de disc. Capul de tăiere se rotește și apasă discurile de tăiere pe fața sa. Aceasta creează o mișcare de feliere. Presiunea ridicată pe care o exercită capul de tăiere este mai mare decât rezistența la compresiune a rocii și o macină cu relativă ușurință. Tipul de cutterhead și disc tăietori utilizate se bazează pe tipul de rock.
împingere și strângere
sistemul de împingere și strângere al TBM este responsabil pentru deplasarea mașinii înainte prin intermediul cilindrilor hidraulici. Strângerea restricționează forța de tracțiune după cum este necesar.
Muck-removal
roca și solul îndepărtat de capul de tăiere pot fi amestecate cu apă sau alte substanțe pentru a crea un „muck” care este mai ușor îndepărtat. De obicei, un transportor cu șurub trage muck-ul într-o centură de transport standard, unde materialul este în cele din urmă scos în afara tunelului și eliminat.
suport
mașina de găurit tunelul trebuie protejată de materialul care se încadrează în jurul său în timp ce se macină. Sistemele de sprijin pentru a proteja TBM de zonele de defecțiune includ țevi, injecție de mortar, șuruburi de rocă și congelare utilizate peste sau în fața capului de tăiere. Un sistem de susținere a scutului de acoperiș poate fi utilizat pentru a proteja lucrătorii care se află în spatele capului de tăiere pe măsură ce TBM avansează în roca fracturată.
tipuri majore de mașini de găurit tunel
există două clasificări majore ale TBMs: scut deschis și scut închis. TBM-urile cu scut deschis pot avea un singur scut sau un scut dublu. Acest tip de TBM oferă doar suport lateral. TBM-urile cu scut închis oferă atât suport lateral, cât și frontal.
Exemple de mașini de găurit tunel
mașinile de găurit tunel continuă să devină mai mari și mai sofisticate. Compania Robbins este unul dintre principalii producători de TBM din Statele Unite. De fapt, fondatorul companiei, James Robbins, a proiectat și fabricat prima mașină modernă de găurit în tunel în 1952. A fost folosit în proiectul barajului Oahe din Dakota de Sud. Compania Robbins clasifică cinci mașini specifice de găurit tunel:
cum funcționează o mașină de găurit tunel
mașinile de găurit tunel cu fascicul principal sunt folosite pentru a alezaj rapid prin roca dură. Ele sunt un tip deschis de TBM. Capul de tăiere are același diametru ca tunelul. Cilindrii hidraulici de propulsie împing tăietorii în roca dură pe măsură ce capul de tăiere se rotește. Între timp, un sistem de prindere plutitor împinge pereții tunelului. Dispozitivul de prindere rămâne blocat în poziție. Cilindrii de propulsie se extind și fasciculul principal deplasează TBM înainte. Există un transportor cu centură în fasciculul principal care mișcă muck din găleți în interiorul capului de tăiere rotativ în partea din spate a TBM. Cilindrii de propulsie se retrag, care la rândul lor repoziționează ansamblul de prindere. Procesul de plictisire continuă după ce prinderile sunt extinse și picioarele din spate sunt ridicate.
scut dublu
acest tip deschis TBM este utilizat pentru tunelul prin sol dificil la o viteză comparabilă cu o mașină cu fascicul principal. Deși se numește scut dublu, are de fapt trei scuturi: un scut telescopic, un scut de prindere și un scut de coadă. Scutul de prindere împinge împotriva pereților tunelului, în timp ce Cilindrii principali de propulsie împing suportul capului de tăiere și capul de tăiere înainte. Scutul telescopic se extinde pe măsură ce mașina se mișcă și găurește prin stâncă. Întregul TBM este protejat de sol în jurul său. Mașina trece simultan prin stâncă și ridică căptușeala tunelului. Această operație are loc în scutul cozii.
single Shield
single Shield TBM este folosit pentru roca fracturata masiv. Corpul TBM este închis într-un scut care este puțin mai mic decât tunelul în sine. În acest fel, lucrătorii sunt protejați de roca spartă până când este instalată căptușeala tunelului. Ridicarea căptușelii plictisitoare și a tunelului se face secvențial.
mașini de găurit tunel Crossover
TBM-urile Crossover sunt utilizate pentru tunelarea la sol mixtă. Acesta TBM înlocuiește necesitatea de a utiliza mai multe mașini pentru a gestiona o varietate de tipuri de sol. Cu toate acestea, pentru a lucra în siguranță, TBM-urile Crossover necesită date geologice exacte.
pământ presiune echilibru
pământ presiune echilibru mașini sunt un tip închis TBM. Ele sunt utile pentru plictisirea prin roca degradată sau în soluri moi sub pânza freatică. În special în zonele urbane în care subsidența suprafeței solului trebuie menținută la minimum. Mașina EPB a companiei Robbins folosește un scut articulat care poate gestiona presiunea de intrare a apei până la 10 Bari. Acest TBM stabilizează fața tunelului și subsidența suprafeței solului prin reglarea presiunii din interiorul camerei capului de tăiere pentru a o menține în echilibru cu presiunea din fața capului de tăiere. Căptușeala tunelului este ridicată după fiecare apăsare. Garniturile de înaltă presiune din scutul cozii protejează mașina împotriva presiunii la sol.
mediul de lucru TBM
o mașină de găurit tunel este un mediu autonom pentru lucrători. Are facilități precum birouri, o bucătărie și o cafenea și toalete. Ca orice mediu de lucru, este supus regulilor și reglementărilor de stat și federale.
Wrap Up
mașinile de găurit tuneluri ne-au permis să creăm conexiuni între oameni și locuri care odinioară erau de neconceput. Mașinile cresc tot mai mari și mai sofisticate. Dar fiecare TBM poate fi distilat până la patru sisteme majore – plictisitor, împingere și prindere, îndepărtarea muck și suport. Diferitele tipuri de TBM – uri gestionează o varietate de situații de sol și medii diferite-de la sub apă la sub orașe. Mașinile de găurit tuneluri vor continua să răspundă nevoilor în schimbare ale lumii noastre complexe.
vezi articolul complet aici.