se hela artikeln här.
en tunnel är mer än bara utrymme under jord. Det är en kontakt-av människor, av samhällen, av länder. Det kan utöka ekonomiska möjligheter. Men att bygga en tunnel tar lång tid. Tunnelborrmaskiner (TBM) har förbättrat hastigheten med vilken dessa massiva byggprojekt är färdiga. I den här artikeln diskuterar vi olika typer av TBM och hur de fungerar.
den första Tunnelborrmaskinen
Themstunneln var den första undervattenstunneln som slutfördes. Det tog 18 år att bygga och öppnades slutligen för allmänheten 1843. Arbetet var möjligt med hjälp av en tunnelmaskin designad av ingenjör Marc Brunel och hans far, Isambard Kingdom Brunel. Till skillnad från dagens TBM: er togs berget bort manuellt. Varje arbetare skulle stå i en cell av vad som i huvudsak var en järnbur. Buren (även kallad en sköld) flyttades framåt cirka sex tum och grävningen skulle fortsätta.
de fyra systemen i en Tunnelborrmaskin
en tunnelborrmaskin har fyra grundläggande system:
tråkig
det tråkiga systemet skär genom berget. Den har ett skärhuvud monterat med skivskärare. Skärhuvudet roterar och pressar skärskivorna mot ansiktet. Detta skapar en skivningsrörelse. Det höga trycket som skärhuvudet utövar är större än bergets tryckhållfasthet och slipar det relativt enkelt. Den typ av skärhuvud och skivskärare som används är baserad på typen av sten.
dragkraft och klämning
TBM: s tryck-och klämsystem är ansvariga för att flytta maskinen framåt via hydraulcylindrar. Klämning begränsar tryckkraften efter behov.
Muck-removal
berget och jorden som avlägsnas av skärhuvudet kan blandas med vatten eller andra ämnen för att skapa en ”muck” som lättare avlägsnas. Vanligtvis drar en skruvtransportör ut mucken till ett standardtransportband där materialet slutligen tas utanför tunneln och bortskaffas.
Support
tunnelborrmaskinen måste skyddas från materialet som faller runt den när den slipar sig längs. Stödsystem för att skydda TBM från felzoner inkluderar rör, injekteringsbruk injektion, bergbultar, och frysning används över eller framför skärhuvudet. Ett stödsystem för takskydd kan användas för att skydda arbetare som ligger bakom skärhuvudet när TBM går framåt i sprickad sten.
huvudtyper av Tunnelborrmaskiner
det finns två stora klassificeringar av TBM: öppen sköld och stängd sköld. Öppna sköld TBM kan ha en enda sköld eller en dubbel sköld. Denna typ av TBM ger endast sidostöd. Stängda sköld TBM erbjuder både lateralt och frontalt stöd.
exempel på Tunnelborrmaskiner
Tunnelborrmaskiner fortsätter att bli större och mer sofistikerade. Robbins Company är en av de största TBM-tillverkarna i USA. Faktum är att företagets grundare, James Robbins, designade och tillverkade den första moderna tunnelborrmaskinen 1952. Det användes i South Dakotas Oahe Dam-projekt. Robbins Company kategoriserar fem specifika tunnelborrmaskiner:
hur en Tunnelborrmaskin fungerar
Helljustunnelborrmaskiner används för att borra snabbt genom hårdrock. De är en öppen typ av TBM. Skärhuvudet har samma diameter som tunneln. Hydrauliska drivcylindrar skjuter skärarna in i hårdrocken när skärhuvudet vänder. Under tiden trycker ett flytande gripsystem mot tunnelns väggar. Griparen förblir låst i läge. Drivcylindrarna sträcker sig och helljuset flyttar TBM framåt. Det finns en bandtransportör i helljuset som flyttar muck från skopor inuti det roterande skärhuvudet till baksidan av TBM. Drivcylindrarna dras tillbaka vilket i sin tur placerar griparenheten igen. Den tråkiga processen fortsätter efter att griparna har förlängts och bakbenen lyfts.
Dubbel sköld
denna öppna typ TBM används för att tunnel genom svår jord med en jämförbar hastighet till en Helljusmaskin. Även om det kallas en dubbel sköld, har den faktiskt tre sköldar: en teleskopsköld, en gripsköld och en svanssköld. Gripskölden skjuter mot tunnelväggarna medan huvuddrivcylindrarna trycker skärhuvudet och skärhuvudet framåt. Teleskopskölden sträcker sig när maskinen rör sig och borrar genom berget. Hela TBM är skyddad från marken runt den. Maskinen borrar samtidigt genom berget och uppför tunnelfodret. Denna operation sker inom svansskölden.
Single Shield
Single Shield TBM används för massivt sprickad sten. TBM-kroppen är innesluten i en sköld som är något mindre än själva tunneln. På detta sätt skyddas arbetarna från trasig sten tills tunnelfodret är installerat. Den tråkiga och tunnel foder erektion görs sekventiellt.
Crossover Tunnel Borrmaskiner
Crossover TBM används för blandad jord tunnel. Den här TBM ersätter behovet av att använda flera maskiner för att hantera en mängd olika marktyper. För att arbeta säkert kräver dock Crossover TBM: er exakta geologiska data.
jordtryck balans
jordtryck balans maskiner är en sluten typ TBM. De är användbara för att tråkiga genom väderbitna stenar eller i mjuka jordar under vattenbordet. Särskilt i stadsområden där markytan sjunker måste hållas till ett minimum. Robbins Company EPB-maskinen använder en ledad sköld som kan hantera vatteninflödestryck upp till 10 Bar. Denna TBM stabiliserar tunnelytan och markytan genom att justera trycket inuti skärhuvudets kammare för att hålla det i balans med trycket framför skärhuvudet. Tunnelfodret är uppfört efter varje tryck. Högtryckstätningar i svansskyddet skyddar maskinen mot marktryck.
TBM-arbetsmiljön
en tunnelborrmaskin är en fristående miljö för arbetarna. Det har faciliteter som kontor, kök och cafeteria och toaletter. Liksom alla arbetsmiljöer, är föremål för statliga och federala regler och förordningar.
Wrap Up
Tunnelborrmaskiner har gjort det möjligt för oss att skapa förbindelser mellan människor och platser som en gång var otänkbara. Maskinerna blir allt större och mer sofistikerade. Men varje TBM kan destilleras ner till fyra stora system-tråkig, dragkraft och klämning, muckavlägsnande och stöd. De olika typerna av TBM hanterar en mängd olika marksituationer och olika miljöer – från Undervatten till understäder. Tunnelborrmaskiner kommer att fortsätta att möta de förändrade behoven i vår komplexa värld.
se hela artikeln här.