Konsten och vetenskapen om underjordisk konstruktion har revolutionerats av tunnelborrmaskin (TBM). Dessa mekaniska underverk, ofta kallade "mullvadar", har blivit en lösning för att skapa långa, exakta tunnlar, särskilt när de står inför den formidabla utmaningen att tråkiga genom solid rock.
Utmaningen med hårdrock
Rocktunneling presenterar en unik uppsättning hinder. Den enorma styrkan och slipande naturen på marken kräver en annan metod än att tunnla genom mjuk jord. Medan traditionella "borr- och spräng" -metoder fortfarande används, är de ofta långsammare, riskfyllda och orsakar betydande markvibrationer, vilket gör dem olämpliga för stadsområden eller projekt där geologisk stabilitet är av största vikt.
Det är här specialiserade tunnelborrmaskin för klipptunnling kommer till sin egen. Dessa TBM: er är utformade för att motstå extrema krafter och erbjuder en snabbare, säkrare och mer kontrollerad utgrävningsmetod. De skapar ett rent, cirkulärt tunnel ansikte med minimal störning till den omgivande bergmassan, vilket är avgörande för långvarig tunnelstabilitet.
Anatomi av en stenborrning TBM
En stenspecifik TBM är en komplex teknik, byggd för att krossa och mala sig igenom även den svåraste graniten. De viktigaste komponenterna inkluderar:
-
Cutterhead: Detta är den mest avgörande delen, en massiv roterande skiva monterad framför maskinen. Den är utrustad med härdade stålskivor - inte tänder, utan en serie rullande skivor som tillämpar enormt tryck på bergytan. När skäret roterar, spricker dessa skärar berget, vilket får den att bryta sig loss i små chips.
-
Trycksystem: För att generera den nödvändiga kraften, driver kraftfulla hydrauliska cylindrar skäret framåt. Denna framåtdrivning reageras mot tunnelväggarna eller mot ett tidigare installerat tunnelfoder.
-
Muck borttagningssystem: De utgrävda klippchipsna, kända som "Muck", faller i hinkar på skärhuvudet och transporteras sedan till baksidan av maskinen. Detta görs vanligtvis via en skruvtransportör eller en serie transportband, som transporterar materialet ur tunneln.
-
GRIPTER SYSTEM: Många Rock TBM: er, särskilt "öppna" eller "gripare" TBM, använder ett kraftfullt gripsystem. Dessa maskiner förankrar sig till tunnelväggarna med hydrauliska kuddar, vilket ger en stabil bas för att driva skäret framåt.
Typer av klipptunnel TBMS
Valet av en tunnelborrmaskin Beror starkt på den specifika rockgeologin. Inte all sten är densamma; Vissa är kompetenta och stabila, medan andra formationer kan vara sprickade eller innehåller grundvatten.
-
Huvudstråle TBMS (öppna TBM): Dessa är den vanligaste typen för hård, stabil sten. De har en öppen struktur bakom skärhuvudet, vilket gör att besättningarna kan installera stenbultar, nät och skott för att stödja tunnelväggarna när maskinen går framåt. Denna design är mycket effektiv och ger utmärkt synlighet för geologin.
-
Single Shield TBM: er: När berget är mindre stabilt och benäget att spallas eller kollapsa, är en skärmad maskin ett säkrare val. Skölden, ett skyddande stålhölje, sträcker sig över TBM: s kropp och skyddar besättningen och utrustningen. Den här typen av tunnelborrmaskin Installerar förgjutna betongsegment för att skapa ett permanent foder omedelbart bakom skölden när den går framåt.
-
Double Shield TBM: er: Dessa maskiner kombinerar de bästa funktionerna i både öppna och enskiktdesign. De kan fungera i två lägen: ett "gripare" -läge för stabilt berg och ett "skyddat" -läge för mindre stabila områden. Den största fördelen med en dubbelsköld tunnelborrmaskin är dess förmåga att installera tunnelsegment samtidigt med den tråkiga processen i stabil sten, vilket leder till mycket höga förskott.
Den fortsatta utvecklingen av tunnelborrmaskin har gjort det möjligt att ta itu med allt svårare och långa klipptunnelprojekt, från Trans-Mountain Railways och Subway-linjer på djup nivå till kritisk infrastruktur för vatten och verktyg. När ingenjörer fortsätter att driva gränserna för vad som är möjligt kommer dessa underjordiska titaner att förbli i framkant inom modern civilingenjör.
