A Nudný stroj (TBM) je v podstate samostatná továreň na koľajniciach určená na vykopanie tunelov presne a efektívne. Na rozdiel od tradičných metód vŕtania a výbuchu ponúkajú TBM významné výhody, pokiaľ ide o rýchlosť, bezpečnosť a vplyv na životné prostredie.
V jadre každého TBM je jeho rezačka . Toto masívne rotujúce koleso je vybavené rezačkami diskov, rezajúcimi kúskami alebo škrabkami, v závislosti od geologických podmienok. Keď sa strohou otáča a je posunutá dopredu proti tunelovej tvári, tieto nástroje vykopávajú materiál. Vykopaná korisť sa potom nasmeruje cez otvory v strihu na a dopravný systém (často skrutkujte dopravníky alebo dopravníky pásov), ktoré ich prepravujú dozadu na odstránenie z tunela.
Kľúčové komponenty a ich funkcie:
-
Cutterhead: Najpredávanejšia časť TBM, zodpovedná za vykopanie zeme. Typ rezačiek sa líši:
-
Rezačky diskov sa používajú na tvrdú skalu, rozdrvujú skalu, keď sa cez ňu valia.
-
Rezné kúsky a škrabky sú častejšie pre mäkšie pôdy, rezanie a zoškrabanie materiálu.
-
-
Systém ťahu: Za nožnicou sú silné hydraulické valce, ktoré tlačia TBM vpred. Tieto valce zvyčajne tlačia proti predtým nainštalovaným segmentom výstelky tunela alebo proti gripperom, ktoré vyvíjajú tlak na steny tunela.
-
Štít: Toto je hlavné telo TBM, ktoré poskytuje podporu vykopávanej pôde a chráni pracovnú posádku a strojy pred kolapsami. Štít tiež obsahuje rôzne systémy.
-
Erektorový systém: Ako TBM postupuje, súčasne inštaluje prefabrikované betónové segmenty ktoré tvoria trvalú výstelku tunela. Rameno ERORKER zachytí tieto segmenty a presne ich umiestňuje na vytvorenie prsteňa.
-
Injekčný systém: Po nainštalovaní krúžku tunela sa injekcia do prstencovej medzery medzi nainštalovanými segmentmi a vyťaženou zemou vstrekuje zálievka. Toto slúži na stabilizáciu zeme, prenos zaťaženia a zabránenie vstupu vody.
-
Systém odstraňovania bahna: Ako už bolo spomenuté, dopravníky prepravujú vykopaný materiál („bahn“) do zadnej časti TBM, kde je naložený do vlakov, nákladných vozidiel alebo iných systémov na odstránenie z tunela.
-
Usmerňovací systém: Moderné TBM používajú sofistikované laserové usmerňovacie systémy, GPS a ďalšie prieskumné zariadenia, aby sa zabezpečilo, že tunel je vykopaný presne pozdĺž navrhnutého zarovnania a gradientu.
-
Koncové vybavenie (záložný systém): V koncových zariadeniach, ktoré sa rozširujú za štít TBM na stovky metrov. To zahŕňa transformátory pre energiu, vetracie kanáliky, vodné a škárovacie linky, kontrolné miestnosti a zariadenia posádky.
Typy TBM:
Výber typu TBM je rozhodujúci a do značnej miery závisí od geologických podmienok a prítomnosti podzemnej vody:
-
TBM s otvorenou tvárou (Gripper TBMS): Ideálne pre stabilné horninové podmienky. Postupujú tým, že uchopia steny tunela a tlačia dopredu.
-
Štít TBM: Používa sa v nestabilných podmienkach zeme, kde je potrebná okamžitá podpora. Štít chráni zem, kým nie sú nainštalované segmenty.
-
Stroje na vyrovnanie tlaku na zemi (EPBMS): Bežne sa používajú v mäkkej pôde s rôznou konzistenciou. Udržiavajú rovnováhu medzi tlakom vyťaženej pôdy v komore a tlakom potrebným na podporu tváre tunela, čím sa bráni vyrovnaniu pozemného urovnania.
-
Slurry TBM: Najlepšie sa hodí na veľmi mokré, nasýtené zem alebo zem s vysokým tlakom vody. Na podporu tunelovej tváre sa používa tlaková kal (bentonitová alebo polymérna zmes) a vykopaný materiál sa zmieša s touto suspenziou a vyčerpaný.
-
Single Shield TBM: Pracujte v kohéznej pôde, kde môže zem stáť na krátku dobu pred inštaláciou podšívky.
-
Dvojitý štít TBM: Používa sa v zlomenej skale alebo zmiešanej pôde. Majú dva štíty, ktoré umožňujú nepretržité vykopávky a erekciu segmentu, čo vedie k rýchlejším mierom predbežného zálohy.
-
Výhody TBM:
-
Rýchlosť: TBMS môžu dosiahnuť výrazne rýchlejšie miery vykopávky v porovnaní s konvenčnými metódami, najmä na veľké vzdialenosti.
-
Bezpečnosť: Poskytujú bezpečnejšie pracovné prostredie tým, že okamžite podporujú pôdu za nožom, čím sa znížia riziko zrútenia a vystavenia nebezpečným podmienkam.
-
Presnosť: TBMS dokáže udržiavať veľmi tesné tolerancie, čím sa zabezpečí vykopávka tunela do presných špecifikácií konštrukcie.
-
Vplyv na životné prostredie: Spôsobujú menšie narušenie povrchu, znižujú hluk a vibrácie a minimalizujú potrebu výbuchu, vďaka čomu sú ideálne pre mestské oblasti.
-
Znížená práca: Aj keď vyžadujú kvalifikovaných operátorov, TBMS vo všeobecnosti potrebujú menej zamestnancov v tunelovej tvári v porovnaní s vŕtaním a výbuchom.
Výzvy a úvahy:
-
Cena: Nákup a prevádzka TBM je mimoriadne nákladná.
-
Logistika: Preprava, montáž a spustenie TBM je obrovský logistický podnik.
-
Podmienky zeme: Neočakávané zmeny v geológii, ako napríklad stretnutie s vysoko zlomenými horninami alebo veľkými balvanmi v mäkkej pôde, môžu výrazne spomaliť alebo zastaviť operácie. Vstup vody je ďalšou veľkou výzvou.
-
Údržba: TBM sú zložité stroje vyžadujúce nepretržitú údržbu a špecializované náhradné diely.
-
Dĺžka tunela: TBM sú nákladovo najefektívnejšie pre dlhé tunely, pretože počiatočné náklady na nastavenie sú vysoké.
Záverom je, že TBMS je dôkazom moderných inžinierskych zázrakov, ktoré revolučným spôsobom, ako sú tunely postavené globálne. Ich schopnosť niesť náročné zemné podmienky s presnosťou, rýchlosťou a zvýšenou bezpečnosťou z nich robí nevyhnutným nástrojom pre hlavné projekty infraštruktúry na celom svete, od systémov metra po tunely zásobovania vodou a obtoky diaľnice.
