Tunneling av tråkiga maskiner (TBM) är underverk av modern teknik, utformade för att gräva tunnlar med minimal störning på ytan. Medan alla TBM: er tjänar samma grundläggande syfte, använder de olika metoder för att hantera det utgrävda materialet, känt som Muck, och stödja tunnelytan. De två vanligaste typerna är Earth Pressure Balance (EPB) Machine och Uppslamningssköld . Att förstå deras skillnader är avgörande för att välja rätt tunnel tråkig utrustning för ett visst projekt.
Earth Pressure Balance (EPB) Maskiner
EPB -maskiner är en typ av mekaniserad sköld som är mycket effektiv i sammanhängande, mjuka markförhållanden som lera, silt och sand. Kärnprincipen för en EPB -sköld är att använda själva utgrävda materialet för att skapa ett stabilt tryck vid tunnelytan, vilket förhindrar att den omgivande marken kollapsar.
Hur det fungerar:
-
Utgrävning och muckkonditionering: Maskinens roterande skärhuvud gräver marken. När mucken kommer in i maskinens tryckkammare (skruvtransportkammaren) blandas den med konditioneringsmedel som skum, bentonit eller polymerer. Dessa medel förvandlar jorden till en plast, tandkrämliknande konsistens.
-
Tryckkontroll: Skruvtransportören, som är hjärtat i EPB -systemet, styr hastigheten med vilken den konditionerade mucken extraheras från kammaren. Genom att justera hastigheten på skruvtransportören och tryckkraften på tunnelmaskinen bibehålls ett konstant tryck vid tunnelytan. Detta tryck balanserar perfekt det omgivande jorden och vattentrycket, vilket säkerställer stabilitet utan att orsaka markbedömning.
-
Muck Transport: Den konditionerade mucken transporteras sedan ut ur tunneln på ett transportband eller på annat sätt.
Fördelar:
-
Utmärkt för mjuka, finkorniga jordar.
-
Kräver mindre avvattning jämfört med andra metoder, vilket gör det mer miljövänligt i vissa fall.
-
Det utgrävda materialet är ofta lätt att hantera och kassera.
Nackdelar:
-
Kamp i grov, mycket permeabel mark (t.ex. grus) där konditioneringsmedel inte effektivt inte kan skapa en trycktät pasta.
-
Kan vara mindre effektiva i blandade face-förhållanden (där tunnelytan består av både mjuk och hård sten).
Slamsköld tbms
Slamsköld tbms Däremot är specifikt utformade för tunneling i vattenbärande, icke-sammanhängande jordar som sand och grus, samt blandade ansiktsförhållanden. Istället för att använda den utgrävda jorden för tryckbalans använder de en trycksatt bentonituppslamning.
Hur det fungerar:
-
Utgrävning och uppslamningsinjektion: Skärhuvudet gräver marken, som omedelbart blandas med en bentonituppslamning i utgrävningskammaren. Uppslamningen pumpas in i kammaren vid ett kontrollerat tryck.
-
Tryckkontroll: Den trycksatta uppslamningen bildar en "filterkaka" på tunnelytan, som fungerar som en barriär för att förhindra att vatten kommer in i kammaren och marken från kollaps. Uppslamningens tryck styrs noggrant för att motverka den yttre jorden och vattentrycket.
-
Muck Transport and Separation: Blandningen av uppslamning och muck pumpas sedan ut ur tunneln till en ytavskiljanläggning. Här separeras den utgrävda jorden från uppslamningen, som sedan renoveras och pumpas tillbaka in i tunnelmaskinen för att återanvändas.
Fördelar:
-
Mycket effektiv i vattendragen, icke-sammanhängande mark.
-
Utmärkt för hantering av högt vattentryck.
-
Kan hantera ett brett utbud av markförhållanden, inklusive bergfragment och stenblock.
Nackdelar:
-
Kräver en komplex och dyr uppslamningsanläggning på ytan.
-
Processen att separera mucken från uppslamningen kan vara kostsam och tidskrävande.
-
Avfallshantering av den utgrävda mucken kan vara mer komplex på grund av dess blandning med uppslamning.
Slutsats
Sammanfattningsvis valet mellan en EPB TBM och en Uppslamningssköld beror till stor del på de geologiska och hydrogeologiska förhållandena på tunnelplatsen. En EPB-maskin är go-to för sammanhängande, mjuka jordar , utnyttjar själva utgrävda materialet för stabilitet. En uppslamningssköld är å andra sidan det överlägsna alternativet för vattenbärande, icke-sammanhållen mark , förlita sig på en bentonituppslamning för att upprätthålla ansiktstrycket. Båda typerna av tunnelborrmaskiner representerar sofistikerade lösningar på utmaningarna med underjordisk konstruktion, men deras distinkta operativa principer gör dem lämpliga för olika underjordiska miljöer.
