เครื่องน่าเบื่ออุโมงค์ใช้งานได้หรือไม่?

Tunnel Boring Machines (TBMS) เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งได้ปฏิวัติการก่อสร้างใต้ดิน พวกเขาเป็นโรงงานเคลื่อนที่ที่ออกแบบมาเพื่อขุดอุโมงค์โดยมีการรบกวนน้อยที่สุดไปยังพื้นโดยรอบ

TBMS ทำงานอย่างไร: กระบวนการพื้นฐาน

การดำเนินการหลักของ TBM นั้นเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนต่อเนื่อง:

1. การขุด: ที่ด้านหน้าของ TBM เป็นหัวคัตเตอร์หมุนขนาดใหญ่ ดิสก์เหล็กนี้ติดตั้งเครื่องมือตัดต่าง ๆ เช่นดิสก์คัตเตอร์สำหรับฮาร์ดร็อคหรือบิตคัตเตอร์และเครื่องขูดสำหรับพื้นดินที่นุ่มกว่า เมื่อหัวตัดหมุนมันจะบด, รอยถลอกหรือตัดวัสดุที่หน้าอุโมงค์

2. การกำจัดโคลน: วัสดุที่ขุดค้นหรือที่เรียกว่า "โคลน" ตกลงมาผ่านช่องเปิดในหัวตัดเข้าไปในห้อง จากนั้นโดยทั่วไปแล้วมันจะถูกขนส่งโดยสกรูสายพานลำเลียง (สำหรับ TBMS พื้นดินที่อ่อนนุ่ม) หรือโหลดลงบนสายพานลำเลียง (สำหรับฮาร์ดร็อค TBMs) ที่ใช้ความยาวของอุโมงค์ จากนั้นโคลนนี้จะถูกลบออกไปยังพื้นผิวอย่างต่อเนื่องเพื่อกำจัดหรือรีไซเคิล

3. แรงผลักดันและล่วงหน้า: TBM ถูกขับเคลื่อนไปข้างหน้าโดยกระบอกสูบแรงขับที่ทรงพลัง (แจ็ค) ตั้งอยู่ด้านหลังหัวคัตเตอร์ กระบอกสูบเหล่านี้ผลักออกไปกับส่วนซับในอุโมงค์ที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้สร้างแรงที่จำเป็นในการเลื่อนหัวคัตเตอร์เข้าสู่พื้น

4. การติดตั้งซับในอุโมงค์: ทันทีด้านหลังหัวคัตเตอร์ภายในเปลือกป้องกันของ TBM (โล่) ตั้งอยู่ที่ erector แขนหุ่นยนต์นี้หยิบส่วนคอนกรีตสำเร็จรูป (โดยทั่วไปจะโค้ง, ชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมคางหมู) และวางไว้อย่างพิถีพิถันเพื่อสร้างวงแหวนที่สมบูรณ์ของซับในอุโมงค์ กลุ่มเหล่านี้ถูกยึดเข้าด้วยกันสร้างโครงสร้างที่แข็งแกร่งน้ำและโครงสร้างถาวรที่รองรับพื้นดินและสร้างผนังอุโมงค์สำเร็จรูป

5. การอัดฉีด: เมื่อมีการติดตั้งวงแหวนของเซ็กเมนต์แล้วช่องว่างระหว่างด้านนอกของกลุ่มและพื้นดินที่ขุด ("หางโมฆะ") จะเต็มไปด้วยยาแนวเฉพาะ ยาแนวนี้แข็งตัวให้การสนับสนุนเพิ่มเติมเกี่ยวกับซับในอุโมงค์ป้องกันการตั้งถิ่นฐานภาคพื้นดินและสร้างความมั่นใจให้แน่น

6. การบังคับเลี้ยวและการนำทาง: TBMS ติดตั้งระบบคำแนะนำเลเซอร์ที่ซับซ้อนและเครื่องมือสำรวจ ผู้ประกอบการสามารถควบคุมทิศทางของ TBM ได้อย่างแม่นยำโดยการปรับแรงขับของแจ็คแต่ละตัวเปลี่ยนความเร็วในการหมุนของหัวตัดหรือใช้ข้อต่อที่เปล่งออกมาภายในเครื่อง สิ่งนี้ช่วยให้พวกเขาสามารถรักษาการจัดตำแหน่งและการไล่ระดับสีตามแผนแม้กระทั่งการนำทางเส้นโค้ง

7. อุปกรณ์ต่อท้าย (ระบบสำรอง): ด้านหลังตัว TBM หลักชุดของนกเก็ตหรือรถพ่วงที่พูดชัดแจ้ง ("ระบบสำรอง") ดังต่อไปนี้ อุปกรณ์เสริมที่จำเป็นนี้เป็นระบบสนับสนุนที่จำเป็นรวมถึง:

   • แหล่งจ่ายไฟและห้องควบคุม
   • ระบบระบายอากาศ
   • สายพานกำจัดโคลน
   • ปั๊มยาแนวและพืชผสม
   • สายน้ำและยูทิลิตี้
   • การเข้าถึงบุคลากรและอุปกรณ์ความปลอดภัย

ประเภทของ TBMS และแอปพลิเคชันของพวกเขา

ทางเลือกของประเภท TBM นั้นมีความสำคัญและขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาของพื้นดินอย่างหนัก:

• ฮาร์ดร็อค TBMS (Open-Gripper TBMS / Hard Rock TBMS ที่ป้องกัน): TBMs เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการก่อตัวของหินแข็ง พวกเขาใช้ดิสก์คัตเตอร์ที่สร้างรอยแตกขนาดเล็กในหน้าหิน

  • Open-Gripper TBMS: ล่วงหน้าโดยจับกับผนังอุโมงค์ (หิน) ด้วยแผ่นรองกริปเปอร์
  • SHIELDED HARD ROCK TBMS: ใช้เมื่อสภาพหินแตกหักหรือผสมให้การสนับสนุนอย่างเต็มรูปแบบด้วยโล่และมักจะติดตั้งซับในส่วน

• ความสมดุลของความดันดิน (EPB) TBMS: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับดินที่นุ่มและเหนียวแน่น (ดิน, ตะกอน, ทราย) ที่สามารถยืนได้โดยไม่ต้องรองรับในช่วงเวลาสั้น ๆ EPB TBM ใช้วัสดุที่ขุดขึ้นมาเองเพื่อสร้าง "เค้กโคลน" ซึ่งใช้แรงดันกับใบหน้าของอุโมงค์สร้างความสมดุลให้กับแรงดันพื้นดินโดยรอบ สกรูลำเลียงควบคุมการกำจัดโคลนในขณะที่รักษาสมดุลนี้

• Slurry TBMS: เหมาะที่สุดสำหรับดินที่มีน้ำหลวม (ทราย, กรวด, พื้นดินอิ่มตัว) ใน TBM สารละลายหัวคัตเตอร์ทำงานในห้องที่เติมสารละลาย สารละลายทำให้ใบหน้าของอุโมงค์เสถียรและขนส่งวัสดุที่ขุดขึ้นไปยังพื้นผิวผ่านท่อซึ่งมันถูกประมวลผลเพื่อแยกของแข็งออกจากของเหลว

• TBMS พื้นดินผสม (ความหนาแน่นของตัวแปร TBMS): เหล่านี้เป็นเครื่องอเนกประสงค์ที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพพื้นดินที่แตกต่างกันบางครั้งการรวมคุณสมบัติของ EPB และ TBMs สารละลาย พวกเขาสามารถปรับพารามิเตอร์เช่นความดันใบหน้าและอัตราการกำจัดโคลนเพื่อให้เหมาะกับคุณสมบัติของดินที่เปลี่ยนแปลง

• เครื่องแจ็คท่อ (microtunneling TBMS): TBMS รุ่นเล็กมักจะควบคุมระยะไกลใช้สำหรับการติดตั้งท่อหรือท่อร้อยสายยูทิลิตี้ขนาดเล็ก พวกเขาดันท่อไว้ด้านหลังหัวคัตเตอร์โดยตรง

ข้อดีของการใช้ TBMS

• ความเร็วและประสิทธิภาพ: TBMS สามารถเจาะอุโมงค์ได้อย่างต่อเนื่องและโดยทั่วไปจะเร็วกว่าวิธีการทั่วไปเช่นการขุดเจาะและการระเบิด
• ความปลอดภัย: โล่ที่ปิดล้อมของ TBM ให้สภาพแวดล้อมการทำงานที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับบุคลากรปกป้องพวกเขาจากการยุบและน้ำใต้ดิน
• การรบกวนพื้นผิวน้อยที่สุด: ในขณะที่พวกเขาทำงานใต้ดิน TBMS ลดการหยุดชะงักของโครงสร้างพื้นฐานพื้นผิวการจราจรและชุมชนอย่างมีนัยสำคัญทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับเขตเมือง
• ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: ระดับการสั่นสะเทือนที่ต่ำกว่าและเสียงรบกวนน้อยกว่าเมื่อเทียบกับการระเบิดโดยมีกองของเสียน้อยลงที่พื้นผิว
• รูปร่างอุโมงค์ที่สอดคล้องกัน: TBMS ผลิตอุโมงค์ที่ราบรื่นและเป็นวงกลมซึ่งมักจะลดปริมาณซับในรองที่ต้องการ
• ระบบอัตโนมัติ: ฟังก์ชั่น TBM จำนวนมากเป็นไปโดยอัตโนมัตินำไปสู่ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันและลดแรงงานด้วยตนเอง

โครงการ TBM ที่โดดเด่น

TBMS เป็นเครื่องมือในการสร้างโครงการโครงสร้างพื้นฐานที่น่าประทับใจที่สุดในโลกรวมถึง::

• ช่องทางช่องสัญญาณ (Eurotunnel): เชื่อมต่อสหราชอาณาจักรและฝรั่งเศสภายใต้ช่องภาษาอังกฤษ
• Gotthard Base Tunnel: อุโมงค์รถไฟที่ยาวที่สุดในโลกวิ่งผ่านเทือกเขาแอลป์ในสวิตเซอร์แลนด์
• Crossrail (Elizabeth Line) ในลอนดอน: ระบบรถไฟใต้ดินขนาดใหญ่
• Second Avenue Subway ในนิวยอร์กซิตี้: ขยายเครือข่ายรถไฟใต้ดิน
• อุโมงค์ SR 99 ของ Seattle (Bertha): อุโมงค์ทางหลวงเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

โดยสรุป TBMS เป็นสิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมที่เปลี่ยนวิธีที่เราสร้างใต้ดิน ประสิทธิภาพความปลอดภัยและความสามารถในการจัดการกับสภาพทางธรณีวิทยาที่หลากหลายทำให้พวกเขาเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับการสร้างหลอดเลือดแดงที่ซ่อนเร้นของสังคมสมัยใหม่