โลกที่ซ่อนเร้นของอุโมงค์
เมืองที่เราอาศัยอยู่ถูกสร้างขึ้นบนโครงสร้างพื้นฐานหลายชั้น ได้แก่ ทางหลวง อาคาร และเครือข่ายใต้ดินที่ซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ ตั้งแต่รถไฟใต้ดินและเส้นทางรถไฟไปจนถึงท่อร้อยสายสาธารณูปโภคและระบบระบายน้ำ อุโมงค์เป็นเส้นเลือดที่ซ่อนอยู่ที่ทำให้ชีวิตคนเมืองสมัยใหม่ไหลลื่น แต่วิศวกรจะแกะสลักเส้นทางขนาดใหญ่และเรียบเหล่านี้ลึกลงไปใต้ถนนที่พลุกพล่านและระบบนิเวศที่ละเอียดอ่อนโดยไม่รบกวนโลกเบื้องบนได้อย่างไร คำตอบอยู่ที่อุปกรณ์เฉพาะทางขนาดมหึมา ซึ่งส่วนใหญ่ได้แก่ เครื่องโล่สมดุลสารละลาย .
ขอแนะนำทันเนลไททัน
เครื่องชีลด์ หรือเรียกง่ายๆ ว่าเครื่องเจาะอุโมงค์ (TBM) นั้นเป็นโรงงานอัตโนมัติแบบเคลื่อนที่ได้ใต้ดิน ได้รับการออกแบบมาเพื่อขุดดินและหินที่ด้านหน้า ในขณะเดียวกันก็ปูผนังอุโมงค์ที่เพิ่งขุดใหม่โดยมีส่วนของคอนกรีตอยู่ด้วย TBM มีหลายประเภท และตัวเลือกจะขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดิน สำหรับพื้นดินอ่อน อุ้มน้ำ หรือไม่มั่นคง—ชนิดที่มักพบใต้ก้นแม่น้ำหรือเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง— เครื่องโล่สมดุลสารละลาย คือแชมป์ไร้ข้อกังขา
“ความสมดุลของสารละลาย” หมายถึงอะไร?
คุณสมบัติที่กำหนดของเครื่องนี้คือการใช้งาน สารละลาย เพื่อรักษาแรงกดและความมั่นคงที่หน้าตัด
- ห้องขุด: ในขณะที่ล้อตัดที่ด้านหน้าของ TBM หมุนและบดแยกดิน วัสดุที่ขุดจะเข้าสู่ห้องที่มีแรงดัน
- การไหลเวียนของสารละลาย: ห้องนี้เต็มไปด้วยส่วนผสมของของเหลวชนิดหนาพิเศษ ซึ่งโดยทั่วไปจะประกอบด้วยน้ำและดินเหนียวเบนโทไนต์ ดินเหนียวนี้ก่อตัวเป็นเค้กบาง ๆ ที่ไม่สามารถซึมผ่านได้บนผนังห้องและพื้นผิวที่เปิดโล่ง
- สมดุลความดัน: สารละลายจะถูกรักษาไว้ที่ความดันที่แม่นยำ ซึ่งจะต่อต้านแรงกดดันที่เกิดจากดินและน้ำใต้ดินโดยรอบได้อย่างแน่นอน นี่คือ "ความสมดุล" ด้วยการรักษาสมดุลนี้ เครื่องจักรจะป้องกันปัญหาสำคัญสองประการได้:
- “ระเบิด”: โดยที่แรงดันภายนอกสูงจากดินและน้ำไหลเข้าสู่อุโมงค์ทำให้เกิดความไม่มั่นคงและเกิดน้ำท่วม
- “การจม”: เมื่อแรงดันต่ำภายในห้องทำให้พื้นดินด้านหน้าพังทลาย ทำให้เกิดการทรุดตัวของพื้นผิวและอาจสร้างความเสียหายให้กับอาคารด้านบนได้
การเดินทางของโลก
กระบวนการขุดอุโมงค์เกี่ยวข้องกับระบบขนถ่ายวัสดุที่ซับซ้อน:
- การผสมและการสกัด: ขณะที่ล้อตัดขุด ดินที่ขุดจะผสมกับสารละลาย ส่วนผสมดินและสารละลายนี้จะถูกสูบออกจากห้องขุดอย่างต่อเนื่องผ่านท่อไปยังโรงแยกบนพื้นผิว
- โรงงานแยก: บนพื้นผิว โรงแยกเป็นโรงงานเคมีขนาดเล็ก ใช้เครื่องเขย่า ไฮโดรไซโคลน และเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อทำความสะอาดสารละลายเบนโทไนต์อันมีค่าจากอนุภาคดินเฉื่อย
- การรีไซเคิลและการกำจัด: สารละลายที่ทำความสะอาดแล้วจะถูกรีไซเคิลและปั๊มกลับลงไปที่ TBM เพื่อการใช้งานอย่างต่อเนื่อง ดินที่แยกออกจากกันซึ่งขณะนี้อยู่ในรูปของ "เค้กโคลน" หรือของเสียที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จะถูกกำจัดหรือนำไปใช้อย่างปลอดภัยสำหรับโครงการก่อสร้างอื่น ๆ
เหตุใดเครื่อง Slurry Balance Shield จึงมีความสำคัญ
ความสามารถของ เครื่องโล่สมดุลสารละลาย เพื่อจัดการแรงกดบนใบหน้าอย่างแม่นยำ ทำให้เป็นเทคโนโลยีที่ต้องการสำหรับโครงการที่ท้าทาย:
- ใต้แม่น้ำและทะเลสาบ: ทำงานได้อย่างปลอดภัยในพื้นที่อิ่มตัวและมีรูพรุนซึ่งมีแรงดันน้ำสูงมาก
- อุโมงค์เมืองลึก: ลดการทรุดตัวของพื้นดิน ปกป้องอาคารเก่าแก่และโครงสร้างพื้นฐานที่ละเอียดอ่อนด้านบน
- ไดรฟ์ระยะไกล: กระบวนการควบคุมที่ต่อเนื่องช่วยให้สร้างส่วนอุโมงค์ที่ยาวอย่างไม่น่าเชื่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ต้องใช้เพลากลางจำนวนมาก
โดยพื้นฐานแล้ว เครื่อง Slurry Balance Shield Machine คือชัยชนะของวิศวกรรมธรณีเทคนิค ที่ให้พลังแก่มนุษยชาติในการแกะสลักเส้นทางที่ปลอดภัยและจำเป็นผ่านภูมิประเทศที่ยากลำบากที่สุด ขณะเดียวกันก็รักษาโลกเหนือพื้นดินให้ไม่ถูกรบกวน
