Anatómia a konštrukcia strojov na vŕtanie tunelov
A Stroj na vŕtanie tunelov (TBM), často označovaný ako "mechanický krtek", je sofistikované ťažké zariadenie určené na razenie tunelov s kruhovým prierezom cez rôzne vrstvy pôdy a hornín. Na rozdiel od tradičných metód vŕtania a tryskania ponúkajú TBM výhodu obmedzenia rušenia na okolitú pôdu a vytvárania hladkej steny tunela. Stroj sa skladá z rotujúcej reznej hlavy, ktorá rozbíja povrch skaly alebo pôdy, tlačného systému na tlačenie stroja dopredu a vlečného prevodu, ktorý uľahčuje odstraňovanie bahna a inštaláciu trvalého obloženia tunela.
Základné komponenty TBM
- Rezná hlava: Predný kotúč vybavený frézami z karbidu volfrámu alebo kotúčovými frézami určenými na brúsenie cez geologické formácie.
- Štít: Ochranný oceľový valec, ktorý zabraňuje zrúteniu okolitej zeminy do stroja počas montáže ostenia tunela.
- Prítlačné valce: Hydraulické zdviháky, ktoré tlačia na predtým nainštalované betónové segmenty, aby poháňali stroj dopredu.
- Dopravníkový systém: Pásový alebo závitovkový dopravník, ktorý prepravuje vyťažený materiál (hlinu) z prednej časti stroja dozadu na likvidáciu.
Špecializované typy TBM pre rôzne geologické podmienky
Výber správneho tunelového stroja do značnej miery závisí od podmienok na zemi, ako je tvrdá hornina, mäkká hlina alebo piesok obsahujúci vodu. Inžinieri musia pred uvedením TBM do prevádzky na mieru vykonať rozsiahle geologické prieskumy. Napríklad stroje Vyrovnanie zemského tlaku (EPB) sú ideálne pre mäkkú, súdržnú pôdu, zatiaľ čo Slurry Shield TBM sú vhodnejšie pre nestabilnú pôdu s vysokým hydrostatickým tlakom.
| Typ TBM | Prízemný stav | Primárny mechanizmus |
| Hard Rock TBM | Pevná žula/čadič | Kotúčové frézy na štiepanie kameňa |
| Earth Pressure Balance (EPB) | Hlina, piesok, hlina | Na vyrovnanie tlaku využíva vykopanú zeminu |
| Slurry Shield | Vysoký tlak vody/voľná pôda | Suspenzia tlakového bentonitu |
Prevádzkový cyklus podzemných výkopov
Prevádzka TBM je nepretržitý cyklus razenia a ostenia. Keď sa rezná hlava otáča a stroj napreduje, prefabrikované betónové segmenty sa zdvíhajú na miesto pomocou vákuového erektora v zadnej časti štítu. Tieto segmenty sú zoskrutkované, aby vytvorili úplný prstenec, ktorý sa stane trvalou konštrukciou tunela. Akonáhle je prstenec dokončený, prítlačné valce odtlačia nový prstenec, aby sa začal ďalší výkopový ťah. Tento proces umožňuje vysokorýchlostné tunelovanie, často dosahujúce 10 až 15 metrov za deň v závislosti od priemeru a prostredia.
Presné navádzanie a navigácia
Moderné tunelové stroje využívajú sofistikované laserové navádzacie systémy a GPS na udržanie presnej trajektórie. Operátori monitorujú polohu stroja z riadiacej kabíny umiestnenej vo vnútri TBM, čím zaisťujú, že odchýlka od plánovaného zarovnania je v rozmedzí milimetrov. Táto presnosť je kritická v mestskom prostredí, kde sa stroj musí pohybovať medzi existujúcimi základmi budov, metrami a inžinierskymi potrubiami bez toho, aby spôsobil povrchové usadzovanie.
Environmentálne a bezpečnostné výhody mechanického tunelovania
Posun od ručného výkopu k technológii TBM drasticky zlepšil bezpečnostné štandardy v stavebnom priemysle. Pretože stroj poskytuje pracovníkom súvislý oceľový štít, riziká závalov sú takmer eliminované. Okrem toho sa v porovnaní s povrchovou konštrukciou znižuje vplyv na životné prostredie kontrolovaným odstraňovaním bahna a zníženým hlukom. Systémy s uzavretou slučkou v kalových TBM tiež umožňujú recykláciu vrtných kvapalín, vďaka čomu je proces udržateľnejší pre dlhodobé projekty infraštruktúry.
- Znížené vibrácie povrchu chránia historické budovy v centrách miest.
- Automatizovaná inštalácia segmentov minimalizuje manuálnu prácu vo vysoko rizikových zónach.
- Efektívna logistika vďaka použitiu vlečného zariadenia zaisťuje čisté pracovisko.
