กายวิภาคศาสตร์และวิศวกรรมของเครื่องเจาะอุโมงค์
ก เครื่องเจาะอุโมงค์ (TBM) ซึ่งมักเรียกกันว่า "โมลกล" เป็นชิ้นส่วนหนักที่ซับซ้อนซึ่งออกแบบมาเพื่อขุดอุโมงค์ที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมผ่านดินและชั้นหินต่างๆ แตกต่างจากวิธีการเจาะและระเบิดแบบดั้งเดิม TBM มีข้อได้เปรียบในการจำกัดการรบกวนพื้นดินโดยรอบ และสร้างผนังอุโมงค์ที่เรียบ เครื่องจักรประกอบด้วยหัวตัดแบบหมุนได้ที่จะแยกหน้าหินหรือดินออก ระบบแรงผลักดันเพื่อดันเครื่องจักรไปข้างหน้า และเฟืองท้ายที่อำนวยความสะดวกในการกำจัดโคลนและการติดตั้งการบุอุโมงค์แบบถาวร
ส่วนประกอบหลักของ TBM
- หัวตัด: แผ่นดิสก์หันหน้าไปทางด้านหน้าพร้อมกับเครื่องตัดทังสเตนคาร์ไบด์หรือเครื่องตัดแผ่นดิสก์ที่ออกแบบมาเพื่อบดผ่านการก่อตัวทางธรณีวิทยา
- โล่: ก protective steel cylinder that prevents the surrounding earth from collapsing into the machine while the tunnel lining is being installed.
- กระบอกสูบแรงขับ: แม่แรงไฮดรอลิกที่กดเข้ากับส่วนคอนกรีตที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องจักรไปข้างหน้า
- ระบบสายพานลำเลียง: ก belt or screw conveyor that transports excavated material (muck) from the front of the machine to the rear for disposal.
ประเภท TBM เฉพาะทางสำหรับสภาพทางธรณีวิทยาที่หลากหลาย
การเลือกเครื่องอุโมงค์ที่เหมาะสมนั้นขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดินเป็นอย่างมาก เช่น ฮาร์ดร็อก ดินเหนียวอ่อน หรือทรายที่รองรับน้ำ วิศวกรต้องทำการสำรวจทางธรณีวิทยาอย่างกว้างขวางก่อนเริ่มใช้งาน TBM ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น เครื่อง สมดุลแรงดันดิน (EPB) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นดินอ่อนและเหนียว ในขณะที่ โล่สารละลาย TBM เหมาะกว่าสำหรับพื้นดินที่ไม่เสถียรซึ่งมีแรงดันอุทกสถิตสูง
| ประเภท TBM | สภาพพื้นดิน | กลไกเบื้องต้น |
| ฮาร์ดร็อค ทีบีเอ็ม | หินแกรนิตแข็ง/หินบะซอลต์ | เครื่องตัดแผ่นดิสก์สำหรับการบิ่นหิน |
| Earth Pressure Balance (EPB) | ดินเหนียว ดิน ทราย | ใช้ดินที่ขุดเพื่อปรับสมดุลแรงดัน |
| Slurry Shield | แรงดันน้ำสูง/ดินร่วน | สารแขวนลอยเบนโทไนต์แบบอัดแรงดัน |
วงจรการปฏิบัติงานของการขุดใต้ดิน
การทำงานของ TBM เป็นวงจรการขุดและการบุผิวอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่หัวตัดหมุนและเครื่องก้าวหน้า ส่วนคอนกรีตสำเร็จรูปจะถูกยกเข้าที่โดยใช้แขนสร้างสุญญากาศที่ด้านหลังของโล่ ส่วนเหล่านี้ถูกยึดเข้าด้วยกันจนกลายเป็นวงแหวนที่สมบูรณ์ ซึ่งกลายเป็นโครงสร้างถาวรของอุโมงค์ เมื่อวงแหวนเสร็จสมบูรณ์ กระบอกสูบดันจะดันวงแหวนใหม่ออกเพื่อเริ่มจังหวะการขุดครั้งต่อไป กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถเจาะอุโมงค์ด้วยความเร็วสูง ซึ่งมักจะสูงถึง 10 ถึง 15 เมตรต่อวัน ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางและสภาพแวดล้อม
การนำทางที่แม่นยำและการนำทาง
เครื่องอุโมงค์สมัยใหม่ใช้ระบบนำทางด้วยเลเซอร์ที่ซับซ้อนและ GPS เพื่อรักษาวิถีวิถีที่แม่นยำ ผู้ปฏิบัติงานจะตรวจสอบตำแหน่งของเครื่องจักรจากห้องควบคุมที่ตั้งอยู่ภายใน TBM เพื่อให้แน่ใจว่าค่าเบี่ยงเบนจากการจัดตำแหน่งที่วางแผนไว้นั้นอยู่ภายในมิลลิเมตร ความแม่นยำนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมในเมือง ซึ่งเครื่องจักรจะต้องนำทางระหว่างฐานรากของอาคาร เส้นทางรถไฟใต้ดิน และท่อสาธารณูปโภคที่มีอยู่ โดยไม่ทำให้เกิดการทรุดตัวของพื้นผิว
ข้อดีด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัยของอุโมงค์เครื่องกล
การเปลี่ยนจากการขุดค้นด้วยมือมาสู่เทคโนโลยี TBM ได้ปรับปรุงมาตรฐานความปลอดภัยในอุตสาหกรรมการก่อสร้างอย่างมาก เนื่องจากเครื่องจักรนี้เป็นเกราะป้องกันเหล็กที่ต่อเนื่องสำหรับคนงาน ความเสี่ยงของการเกิดถ้ำจึงแทบจะหมดสิ้นไป นอกจากนี้ ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมยังลดลงด้วยการกำจัดโคลนที่มีการควบคุม และลดมลพิษทางเสียงเมื่อเทียบกับการก่อสร้างระดับพื้นผิว ระบบวงปิดใน Slurry TBM ยังช่วยให้สามารถรีไซเคิลของเหลวจากการขุดเจาะได้ ทำให้กระบวนการนี้มีความยั่งยืนมากขึ้นสำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานในระยะยาว
- การสั่นสะเทือนของพื้นผิวที่ลดลงช่วยปกป้องอาคารเก่าแก่ในใจกลางเมือง
- กutomated segment installation minimizes manual labor in high-risk zones.
- โลจิสติกส์ที่มีประสิทธิภาพผ่านการใช้อุปกรณ์ลากทำให้มั่นใจได้ว่าสถานที่ทำงานจะสะอาด
