เครื่องน่าเบื่ออุโมงค์ทำงานอย่างไร?

อัน เครื่องน่าเบื่ออุโมงค์ (TBM) เป็นโรงงานที่มีอยู่ในตัวเองบนรางรถไฟออกแบบมาเพื่อขุดอุโมงค์อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการเจาะและระเบิดแบบดั้งเดิม TBMS มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความเร็วความปลอดภัยและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

หัวใจสำคัญของทุก TBM คือ หัวตัด - ล้อหมุนขนาดใหญ่นี้ติดตั้งดิสก์ตัดบิตตัดหรือเครื่องขูดขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยา เมื่อหัวตัดหมุนและถูกผลักไปข้างหน้ากับใบหน้าของอุโมงค์เครื่องมือเหล่านี้จะขุดวัสดุ จากนั้นของเสียที่ขุดจะถูกส่งผ่านช่องเปิดในหัวคัตเตอร์ไปยังก ระบบสายพานลำเลียง (มักจะสกรูสายพานลำเลียงหรือสายพานลำเลียง) ที่ขนส่งไปทางด้านหลังของเครื่องเพื่อกำจัดออกจากอุโมงค์

องค์ประกอบสำคัญและฟังก์ชั่นของพวกเขา:

• หัวตัด: ส่วนหน้าส่วนใหญ่ของ TBM รับผิดชอบในการขุดพื้น ประเภทของใบมีดแตกต่างกันไป:

  • เครื่องตัดดิสก์ ใช้สำหรับฮาร์ดร็อคบดหินขณะที่พวกเขาม้วนมัน

  • ตัดบิตและเครื่องขูด เป็นเรื่องธรรมดาสำหรับดินที่นุ่มกว่าตัดและขูดวัสดุ

• ระบบแรงขับ: ด้านหลังหัวคัตเตอร์เป็นกระบอกไฮดรอลิกที่ทรงพลังซึ่งผลักดัน TBM ไปข้างหน้า โดยทั่วไปแล้วกระบอกสูบเหล่านี้จะผลักดันส่วนซับในอุโมงค์ที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้หรือเทียบกับกริปเปอร์ที่ใช้แรงดันบนผนังอุโมงค์

• โล่: นี่คือร่างหลักของ TBM ให้การสนับสนุนพื้นดินที่ขุดและปกป้องลูกเรือที่ทำงานและเครื่องจักรจากการยุบ โล่ยังเป็นที่ตั้งของระบบต่าง ๆ

• ระบบ erector: เมื่อ TBM ก้าวหน้ามันจะติดตั้งไฟล์ ส่วนคอนกรีตสำเร็จรูป ซึ่งเป็นซับในอุโมงค์ถาวร แขน erector หยิบเซ็กเมนต์เหล่านี้และวางไว้อย่างแม่นยำเพื่อสร้างแหวน

• ระบบอัดฉีด: เมื่อติดตั้งแหวนอุโมงค์ยาแนวจะถูกฉีดเข้าไปในช่องว่างวงแหวนระหว่างส่วนที่ติดตั้งและพื้นดินที่ขุด สิ่งนี้ทำหน้าที่เพื่อรักษาเสถียรภาพพื้นดินถ่ายโอนโหลดและป้องกันการเข้าน้ำ

• ระบบกำจัดโคลน: ดังที่ได้กล่าวมาแล้วสายพานลำเลียงจะขนส่งวัสดุที่ขุด ("โคลน") ไปทางด้านหลังของ TBM ซึ่งโหลดลงบนรถไฟรถบรรทุกหรือระบบอื่น ๆ เพื่อกำจัดออกจากอุโมงค์

• ระบบนำทาง: TBM ที่ทันสมัยใช้ระบบคำแนะนำเลเซอร์ที่ซับซ้อน GPS และอุปกรณ์สำรวจอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าอุโมงค์ถูกขุดขึ้นมาอย่างแม่นยำตามการจัดตำแหน่งและการไล่ระดับสีที่ออกแบบมา

• เกียร์ต่อท้าย (ระบบสำรอง): ขยายด้านหลังโล่ TBM เป็นเวลาหลายร้อยเมตรซึ่งเป็นระบบสนับสนุนที่สำคัญ ซึ่งรวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับพลังงานท่อระบายอากาศสายน้ำและยาแนวห้องควบคุมและสิ่งอำนวยความสะดวกลูกเรือ

ประเภทของ TBMS:

การเลือกประเภท TBM มีความสำคัญและขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาและการปรากฏตัวของน้ำใต้ดิน:

• TBMS แบบเปิดหน้า (Gripper TBMS): เหมาะสำหรับสภาพหินที่มั่นคง พวกเขาก้าวไปข้างหน้าโดยจับผนังอุโมงค์และผลักไปข้างหน้า

• Shield TBMS: ใช้ในสภาพพื้นดินที่ไม่เสถียรซึ่งจำเป็นต้องมีการสนับสนุนทันที โล่ปกป้องพื้นดินจนกว่าจะติดตั้งเซ็กเมนต์

  • เครื่องปรับสมดุลความดันดิน (EPBMS): ใช้กันทั่วไปในพื้นดินที่มีความสม่ำเสมอที่แตกต่างกัน พวกเขารักษาสมดุลระหว่างความดันของดินที่ขุดในห้องและความดันที่จำเป็นในการรองรับใบหน้าของอุโมงค์ป้องกันการตั้งถิ่นฐานของพื้นดิน

  • Slurry TBMS: เหมาะที่สุดสำหรับพื้นดินที่เปียกชื้นหรือพื้นดินที่มีแรงดันน้ำสูง สารละลายแรงดัน (เบนโทไนต์หรือพอลิเมอร์ผสม) ใช้เพื่อรองรับใบหน้าของอุโมงค์และวัสดุที่ขุดถูกผสมกับสารละลายนี้และสูบออก

  • โล่เดี่ยว TBMS: ใช้งานในพื้นดินเหนียวซึ่งพื้นดินสามารถยืนได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ก่อนที่จะเข้าแถวติดตั้ง

  • สองโล่ TBMS: ใช้ในหินร้าวหรือพื้นดินผสม พวกเขามีสองโล่ที่อนุญาตให้ทำการขุดอย่างต่อเนื่องและการสร้างเซ็กเมนต์ซึ่งนำไปสู่อัตราล่วงหน้าที่เร็วขึ้น

ข้อดีของ TBMS:

• ความเร็ว: TBMS สามารถบรรลุอัตราการขุดได้เร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับวิธีการทั่วไปโดยเฉพาะในระยะทางไกล

• ความปลอดภัย: พวกเขาให้สภาพแวดล้อมการทำงานที่ปลอดภัยยิ่งขึ้นโดยการสนับสนุนพื้นดินด้านหลังหัวตัดทันทีลดความเสี่ยงของการพังทลายและการสัมผัสกับสภาพอันตราย

• ความแม่นยำ: TBMS สามารถรักษาความคลาดเคลื่อนที่แน่นมากเพื่อให้มั่นใจว่าอุโมงค์จะถูกขุดขึ้นเป็นข้อกำหนดการออกแบบที่แน่นอน

• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: พวกเขาทำให้เกิดการหยุดชะงักของพื้นผิวน้อยลงลดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนและลดความจำเป็นในการระเบิดทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับเขตเมือง

• ลดแรงงาน: ในขณะที่ต้องการผู้ให้บริการที่มีทักษะโดยทั่วไป TBMS ต้องการบุคลากรน้อยลงที่ใบหน้าอุโมงค์เมื่อเทียบกับการเจาะและระเบิด

ความท้าทายและการพิจารณา:

• ค่าใช้จ่าย: TBMS มีราคาแพงมากในการซื้อและดำเนินการ

• โลจิสติกส์: การขนส่งการประกอบและการเปิดตัว TBM เป็นกิจการด้านลอจิสติกส์ขนาดใหญ่

• สภาพพื้นดิน: การเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาที่ไม่คาดคิดเช่นการเผชิญหน้ากับหินร้าวสูงหรือก้อนหินขนาดใหญ่ในพื้นดินที่อ่อนนุ่มสามารถชะลอการทำงานหรือหยุดการทำงานได้อย่างมีนัยสำคัญ การเข้าน้ำเป็นความท้าทายที่สำคัญอีกประการหนึ่ง

• การซ่อมบำรุง: TBMS เป็นเครื่องจักรที่ซับซ้อนที่ต้องการการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องและอะไหล่พิเศษ

• ความยาวอุโมงค์: TBMS มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับอุโมงค์ยาวเนื่องจากต้นทุนการตั้งค่าเริ่มต้นสูง

โดยสรุป TBMS เป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมสมัยใหม่ปฏิวัติการสร้างอุโมงค์ทั่วโลกอย่างไร ความสามารถของพวกเขาในการเจาะผ่านสภาพพื้นดินที่ท้าทายด้วยความแม่นยำความเร็วและความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นทำให้พวกเขาเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญทั่วโลกตั้งแต่ระบบรถไฟใต้ดินไปจนถึงอุโมงค์น้ำประปาและทางหลวงบายพาส