Trendig titel: Under tryck: Hur Single Shield TBM revolutionerar hårdrockstunnel

Den mekaniska arkitekturen hos Single Shield TBM

Den Single Shield Tunnel Boring Machine (TBM) är speciellt konstruerad för schaktning i hårt berg där bergmassan är sprucken eller instabil. Till skillnad från TBM med öppen balk, rymmer Single Shield-varianten hela dess interna maskineri i en skyddande cylindrisk stålhud. Denna sköld ger omedelbart stöd över huvudet och i sidled och skyddar både personalen och högprecisionskomponenterna från fallande skräp eller "stensprängningar". Skärhuvudet framtill är utrustat med kraftiga skivfräsar som utövar ett enormt tryck på bergytan, vilket skapar spänningssprickor som gör att berget flisar bort i hanterbara fragment.

Inuti skölden är framdrivningssystemet beroende av en längsgående framdrivningsmekanism. Eftersom maskinen arbetar i en konfiguration med en sköld, trycker den vanligtvis av från de tidigare installerade betongsegmenten för att gå framåt. Denna integrering av schaktning och foder gör det till ett exceptionellt effektivt val för långväga vattentransporttunnlar, järnvägspassager och ledningar där en färdig betongbeklädnad krävs omedelbart efter borrningsprocessen.

Operationell dynamik och tråkig sekvens

Den operational cycle of a Single Shield TBM is a synchronized process of excavation and structural reinforcement. The cycle begins with the boring phase, where hydraulic cylinders extend to push the cutterhead into the rock. As the rock is crushed, a series of buckets or scoops on the cutterhead transfer the muck onto a conveyor belt that runs through the center of the machine to the rear. This continuous removal system ensures that the face remains clear for the cutters to maintain optimal penetration rates.

Den Ring Building Phase

När tryckcylindrarna når sin maximala förlängning stannar borrningen. Cylindrarna dras sedan in i små grupper för att göra plats åt segmentupprättaren. Denna robotarm lyfter prefabricerade betongsegment och bultar ihop dem för att bilda en komplett ring. Denna process sammanfattas nedan:

• Indragning av hydrauliska tryckcylindrar mot den senast färdigställda ringen.
• Precisionsplacering av prefabricerade segment med vakuumgreppsarm.
• Injektering av det ringformiga gapet mellan berget och betongsegmentet för att säkerställa stabilitet.
• För fram skölden genom att trycka bort den nyinstallerade ringen.

Teknisk jämförelse: Single Shield vs. Double Shield

Att välja rätt TBM beror mycket på den obegränsade tryckhållfastheten (UCS) hos berget och förekomsten av förkastningszoner. Medan Double Shield TBM tillåter samtidig borrning och foder, kräver de kompetent rock för att greppa med sina "gripper"-skor. Single Shield TBM:er är mer mångsidiga i geologi som varierar mellan kompetent berg och starkt spruckna zoner, eftersom de inte är beroende av sidoväggsgrepp för stabilitet.

Fördelar i utmanande geologiska förhållanden

Den primary advantage of the Single Shield TBM is its superior safety profile in "poor" rock. In zones where the rock is prone to collapsing or where water pressure is a concern, the shield acts as a secondary hull. Modern machines are often equipped with "back-loading" cutterheads, allowing disc changes from within the safety of the cutterhead itself, minimizing the time workers spend in front of the machine in unsupported ground.

Effektivitet i vatteninflödeshantering

Vid tunnling genom hårt berg som innehåller akviferer kan Single Shield TBM:er förses med specialiserade tätningar och sonderingsutrustning. Genom att borra före skärhuvudet kan ingenjörer injicera injekteringsbruk för att stabilisera marken och blockera vatteninträngning innan maskinen ens når området. Sköldens design möjliggör en mer kontrollerad miljö för att hantera dessa plötsliga förändringar i hydrogeologin, vilket säkerställer att projektets tidslinje förblir intakt trots underjordiska överraskningar.