Tunneling Boring stroje (TBM) sú zázraky moderného inžinierstva určené na vykopanie tunelov s minimálnym narušením povrchu. Zatiaľ čo všetky TBM slúžia rovnakému základnému účelu, používajú rôzne metódy na správu vykopávaného materiálu, známeho ako bahno, a podporu tunelovej tváre. Dva najbežnejšie typy sú Stroj na vyváženie tlaku na zem (EPB) a Kalový štít . Pochopenie ich rozdielov je rozhodujúce pre výber správneho tunela pre daný projekt.
Stroje na vyváženie tlaku na zem (EPB)
Stroje EPB sú typ mechanizovaného štítu, ktorý je vysoko účinný v kohéznych podmienkach mäkkej zeme, ako je hlina, bahno a piesok. Základným princípom štítu EPB je použitie samotného vyťaženého materiálu na vytvorenie stabilného tlaku na tunelovej tvári, čím sa zabránilo zrúteniu okolitej pôdy.
Ako to funguje:
-
Výkop a kondicionovanie bahna: Otáčajúca noža hlava stroja vykopáva pôdu. Keď bahno vstupuje do tlakovej komory stroja (komora pre dopravník skrutky), zmieša sa s kondičnými činidlami, ako je pena, bentonit alebo polyméry. Tieto činidlá premenia pôdu na plastovú konzistenciu podobnú zubnej paste.
-
Riadenie tlaku: Skrutkový dopravník, ktorý je srdcom systému EPB, riadi rýchlosť, pri ktorej sa z komory extrahuje podmienená bahno. Nastavením rýchlosti dopravníka skrutky a ťahovej sily tunelového stroja sa v tunelovej tvári udržiava konštantný tlak. Tento tlak dokonale vyvažuje okolitú tlak Zeme a vody, čím zabezpečuje stabilitu bez toho, aby spôsobil urovnanie pozemného urovnania.
-
Muck Transport: Kondicionovaná bahna sa potom prepravuje z tunela na dopravníku alebo iným spôsobom.
Výhody:
-
Vynikajúce pre mäkké, jemnozrnné pôdy.
-
V porovnaní s inými metódami si vyžaduje menej odvodňovania, čím sa v niektorých prípadoch stane ekologickejším.
-
Vykopaný materiál sa často ľahko manipuluje a zlikviduje.
Nevýhody:
-
Boj v hrubom, vysoko priepustnom pôde (napr. Štrku), kde kondicionačné činidlá nemôžu účinne vytvoriť tlakovú pastu.
-
Môže byť menej účinný v podmienkach zmiešanej tváre (kde tunel čely pozostáva z mäkkej aj tvrdej skaly).
Kalový štít TBMS
Kalový štít TBMS , naopak, sú špeciálne navrhnuté na tunelovanie vo vode, ktoré nie sú nesúvislé pôdy, ako je piesok a štrk, ako aj podmienky zmiešanej tváre. Namiesto použitia vykopanej pôdy na rovnováhu tlaku používajú tlakovú kalu bentonitu.
Ako to funguje:
-
Vykopávka a injekcia na kal: Rezačka hlavy vykopáva pôdu, ktorá sa okamžite premieša s bentonitovou kalou v výkopovej komore. Slurry sa čerpá do komory pri regulovanom tlaku.
-
Riadenie tlaku: Na tlakovej kalu tvorí „filtračný koláč“ na tvári tunela, ktorý pôsobí ako bariéra, ktorá zabráni tomu, aby voda vstúpila do komory a zeme. Tlak suspenzie je starostlivo kontrolovaný, aby sa vyvážil vonkajší tlak Zeme a vody.
-
Muck Transport and Separation: Zmes kalu a bahna sa potom čerpí z tunela do rastliny na separáciu povrchu. Tu je vykopaná pôda oddelená od suspenzie, ktorá sa potom obnoví a čerpá späť do tunelového stroja, aby sa znovu použila.
Výhody:
-
Vysoko účinný vo zvaru, nekoekívnej pôde.
-
Vynikajúce na manipuláciu s vysokými tlakmi vody.
-
Dokáže riadiť širokú škálu zemných podmienok vrátane hornín a balvanov.
Nevýhody:
-
Vyžaduje na povrchu zložitú a drahú čistiarňu kalu.
-
Proces oddelenia bahna od suspenzie môže byť nákladný a časovo náročný.
-
Likvidácia vykopaného bahna môže byť zložitejšia kvôli jej zmesi so suspenziou.
Záver
Stručne povedané, výber medzi EPB TBM a a Kalový štít Do značnej miery závisí od geologických a hydrogeologických podmienok miesta tunelovania. Stroj EPB je go-to súdržné, mäkké pôdy , využívanie samotného vyťaženého materiálu pre stabilitu. Na druhej strane je kalový štít je vynikajúcou možnosťou pre neoficiálna pôda , spoliehajúc sa na bentonitovú kašu, aby sa udržal tlak na tvár. Oba typy strojov na nudu tunela predstavujú sofistikované riešenia výziev podzemnej výstavby, ale ich zreteľné prevádzkové princípy ich robia vhodné pre rôzne podzemné prostredie.
