ภายใต้ถนนที่คึกคักของเมืองสมัยใหม่การปฏิวัติเงียบกำลังเกิดขึ้น วิศวกรและทีมงานก่อสร้างกำลังแกะสลักพื้นที่ใต้ดินสำหรับรถไฟใต้ดินอุโมงค์และสาธารณูปโภคที่มีประสิทธิภาพและความแม่นยำอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน หัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นสิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรม: เครื่องป้องกันความดันดิน (EPB) เครื่องจักรชิ้นพิเศษนี้ได้นิยามใหม่ว่าเราเข้าใกล้อุโมงค์ในสภาพแวดล้อมในเมืองซึ่งความมั่นคงความปลอดภัยและการหยุดชะงักน้อยที่สุดเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
เครื่องป้องกันความสมดุลของแรงดันดินคืออะไร?
หนึ่ง เครื่องป้องกันสมดุลความดันดิน เป็นเครื่องที่มีความเชี่ยวชาญสูงในอุโมงค์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในสภาพพื้นดินที่อ่อนนุ่มเช่นดินเหนียวตะกอนหรือทราย วัตถุประสงค์หลักของมันคือการขุดอุโมงค์ในขณะเดียวกันก็จัดการความดันที่กระทำโดยดินโดยรอบและน้ำใต้ดิน ซึ่งแตกต่างจากวิธีการขุดอุโมงค์แบบดั้งเดิมที่มักจะเกี่ยวข้องกับการขุดหรือระเบิดเครื่องจักร EPB สร้างสภาพแวดล้อมที่ควบคุมภายในใบหน้าของอุโมงค์เพื่อให้มั่นใจถึงความมั่นคงและป้องกันการยุบ
ส่วน "โล่" ของเครื่องหมายถึงปลอกด้านนอกป้องกันที่รองรับอุโมงค์ที่ขุดสดใหม่จนกว่าจะสามารถเรียงรายไปด้วยวัสดุถาวรเช่นกลุ่มคอนกรีต ในขณะเดียวกันแง่มุม "ความสมดุลของแรงดันดิน" หมายถึงระบบที่ชาญฉลาดซึ่งทำให้ใบหน้าของอุโมงค์คงที่โดยรักษาสมดุลระหว่างความดันภายในเครื่องและความดันดินภายนอก การปรับสมดุลที่ละเอียดอ่อนนี้ช่วยลดความเสี่ยงของการตั้งถิ่นฐานภาคพื้นดินหรือยกขึ้นเหนืออุโมงค์ซึ่งอาจสร้างความเสียหายต่อโครงสร้างพื้นผิว
มันทำงานอย่างไร?
เมื่อมองแวบแรกเครื่องโล่ EPB มีลักษณะคล้ายกับหนอนเครื่องจักรกลขนาดมหึมา ส่วนหน้าของมันเป็นที่ตั้งของหัวคัตเตอร์หมุนที่ติดตั้งเครื่องมือตัดที่สลายดินเมื่อเครื่องก้าวหน้า วัสดุที่ขุดค้น - มักเรียกว่า "โคลน" - จากนั้นส่งไปข้างหลังผ่านระบบสกรูสายพานลำเลียงเข้าไปในห้องที่มีการควบคุมปริมาณและความสอดคล้องอย่างระมัดระวัง
นี่คือที่ที่เวทมนตร์เกิดขึ้น: เครื่องปรับอัตราที่โคลนโคลนถูกลบออกจากห้องเพื่อให้ตรงกับความเร็วในการขุด โดยการทำเช่นนั้นจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงกดดันภายในห้องนั้นตรงกับความดันโลกตามธรรมชาติด้านนอก หากวัสดุมากเกินไปจะถูกลบออกเร็วเกินไปพื้นโดยรอบอาจยุบเข้าด้านใน หากลบน้อยเกินไปความดันส่วนเกินสามารถผลักดันให้หน้าอุโมงค์ออกไปด้านนอกทำให้เกิดความไม่แน่นอน กระบวนการปรับเวลาแบบเรียลไทม์นี้เป็นสิ่งที่ทำให้เครื่อง EPB มีประสิทธิภาพในการท้าทายสภาพทางธรณีวิทยา
เพื่อเพิ่มเสถียรภาพต่อไปเครื่องฉีดสารเติมแต่งเช่นโฟมหรือเบนโทไนต์ลงในดินเพื่อปรับปรุงความเป็นพลาสติกและลักษณะการไหล สารเติมแต่งเหล่านี้ช่วยรักษาความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างความลื่นไหลและการทำงานร่วมกันทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานที่ราบรื่นแม้ในดินที่คาดเดาไม่ได้
ทำไมเครื่อง EPB จึงมีความสำคัญ?
Urban Tunneling นำเสนอความท้าทายที่ไม่เหมือนใคร เมืองมีประชากรหนาแน่นด้วยอาคารถนนและโครงสร้างพื้นฐานใต้ดินที่เต็มไปด้วยกันอย่างแน่นหนา วิธีการขุดแบบดั้งเดิมอาจทำให้เกิดการหยุดชะงักอย่างมีนัยสำคัญรวมถึงความแออัดของการจราจรมลพิษทางเสียงและความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับโครงสร้างที่มีอยู่ ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขามักจะต้องใช้งานพื้นผิวที่กว้างขวางซึ่งสามารถทำไม่ได้ในพื้นที่ จำกัด
เครื่องจักร EPB แก้ไขปัญหาเหล่านี้ โดยการใช้งานใต้ดินทั้งหมดพวกเขาลดการรบกวนพื้นผิว ความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของอุโมงค์จะช่วยลดความเสี่ยงของการทรุดตัวการปกป้องอาคารและสาธารณูปโภคใกล้เคียง นอกจากนี้เครื่อง EPB มีความหลากหลายสามารถจัดการกับประเภทดินที่หลากหลายได้โดยไม่ต้องมีการดัดแปลงที่สำคัญ
ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการขุดอุโมงค์ทั่วไปเครื่อง EPB ผลิตของเสียน้อยลงใช้ทรัพยากรน้อยลงและสร้างการปล่อยมลพิษที่ต่ำกว่า พวกเขายังอนุญาตให้ขุดอย่างต่อเนื่องเร่งความเร็วในช่วงเวลาของโครงการซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในโลกที่รวดเร็วของวันนี้
