สถาปัตยกรรมทางกลของ TBM แบบโล่เดี่ยว
ที่ เครื่องเจาะอุโมงค์แบบโล่เดี่ยว (TBM) ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะสำหรับการขุดในสภาพฮาร์ดร็อคที่มวลหินแตกหักหรือไม่มั่นคง ต่างจาก TBM แบบลำแสงเปิด รุ่น Single Shield มีเครื่องจักรภายในทั้งหมดอยู่ภายในผิวเหล็กทรงกระบอกที่ป้องกัน โล่นี้ให้การสนับสนุนเหนือศีรษะและด้านข้างทันที ปกป้องทั้งบุคลากรและส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูงจากเศษซากที่ตกลงมาหรือ "หินระเบิด" หัวตัดที่ด้านหน้ามาพร้อมกับเครื่องตัดจานสำหรับงานหนักซึ่งใช้แรงกดมหาศาลบนหน้าหิน ทำให้เกิดรอยแตกร้าวจากความเครียดที่ทำให้หินแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยที่สามารถจัดการได้
ภายในโล่ ระบบขับเคลื่อนอาศัยกลไกการผลักตามยาว เนื่องจากเครื่องจักรทำงานในรูปแบบโล่เดี่ยว จึงมักจะดันออกจากส่วนคอนกรีตที่ติดตั้งไว้ก่อนหน้านี้เพื่อเดินหน้าต่อไป การบูรณาการการขุดค้นและการบุผนังทำให้เป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับอุโมงค์ขนส่งน้ำทางไกล ทางเดินรถไฟ และท่อร้อยสายสาธารณูปโภค ซึ่งจำเป็นต้องมีการบุคอนกรีตสำเร็จรูปทันทีหลังจากกระบวนการคว้าน
พลวัตการดำเนินงานและลำดับที่น่าเบื่อ
ที่ operational cycle of a Single Shield TBM is a synchronized process of excavation and structural reinforcement. The cycle begins with the boring phase, where hydraulic cylinders extend to push the cutterhead into the rock. As the rock is crushed, a series of buckets or scoops on the cutterhead transfer the muck onto a conveyor belt that runs through the center of the machine to the rear. This continuous removal system ensures that the face remains clear for the cutters to maintain optimal penetration rates.
ที่ Ring Building Phase
เมื่อกระบอกแรงขับถึงระยะยืดสูงสุด การคว้านจะหยุดลง จากนั้นกระบอกสูบจะถูกหดออกเป็นกลุ่มเล็กๆ เพื่อให้มีพื้นที่สำหรับตัวสร้างส่วน แขนหุ่นยนต์นี้จะยกส่วนคอนกรีตสำเร็จรูปแล้วขันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างวงแหวนที่สมบูรณ์ กระบวนการนี้สรุปได้ด้านล่าง:
- การร่นของกระบอกไฮดรอลิกดันกับวงแหวนที่เสร็จสมบูรณ์ครั้งล่าสุด
- การวางตำแหน่งชิ้นส่วนสำเร็จรูปอย่างแม่นยำด้วยแขนจับยึดแบบสุญญากาศ
- อัดฉีดช่องว่างวงแหวนระหว่างหินและส่วนคอนกรีตเพื่อให้มั่นใจในความมั่นคง
- พัฒนาเกราะโดยการดันวงแหวนที่ติดตั้งใหม่ออก
การเปรียบเทียบทางเทคนิค: โล่เดี่ยวกับโล่คู่
การเลือก TBM ที่ถูกต้องจะขึ้นอยู่กับกำลังรับแรงอัดไม่จำกัด (UCS) ของหินและการมีอยู่ของรอยเลื่อน แม้ว่า ดับเบิ้ลชีลด์ TBM ช่วยให้คว้านและซับในพร้อมกันได้ แต่ต้องใช้หินที่มีความสามารถในการยึดเกาะด้วยรองเท้า "กริปเปอร์" TBM แบบโล่เดี่ยวมีความหลากหลายมากกว่าในด้านธรณีวิทยา ซึ่งแตกต่างกันไปตามหินที่มีความสามารถและบริเวณที่มีการแตกหักสูง เนื่องจากไม่ต้องพึ่งพาการยึดเกาะผนังด้านข้างเพื่อความมั่นคง
| คุณสมบัติ | Single Shield TBM | Double Shield TBM |
| การสนับสนุนหลัก | ส่วนคอนกรีต | รองเท้ากริปเปอร์/เซ็กเมนต์ |
| ความเหมาะสมทางธรณีวิทยา | แตกหักจนกลายเป็นหินที่มั่นคง | ฮาร์ดร็อคที่มีความเสถียรเป็นหลัก |
| โหมดน่าเบื่อ | ตามลำดับ (เบื่อแล้วเป็นเส้น) | พร้อมกัน (เจาะและเส้น) |
| ความซับซ้อน | ล่าง | สูงกว่า |
ข้อดีในสภาวะทางธรณีวิทยาที่ท้าทาย
ที่ primary advantage of the Single Shield TBM is its superior safety profile in "poor" rock. In zones where the rock is prone to collapsing or where water pressure is a concern, the shield acts as a secondary hull. Modern machines are often equipped with "back-loading" cutterheads, allowing disc changes from within the safety of the cutterhead itself, minimizing the time workers spend in front of the machine in unsupported ground.
ประสิทธิภาพในการจัดการน้ำไหลเข้า
เมื่อขุดอุโมงค์ผ่านหินแข็งที่มีชั้นหินอุ้มน้ำ TBM แบบโล่เดี่ยวจะสามารถติดตั้งซีลและอุปกรณ์ตรวจสอบแบบพิเศษได้ ด้วยการเจาะหน้าหัวตัด วิศวกรสามารถฉีดยาแนวเพื่อรักษาความมั่นคงของพื้นและปิดกั้นน้ำไม่ให้เข้าก่อนที่เครื่องจะถึงพื้นที่ด้วยซ้ำ การออกแบบของโล่ช่วยให้มีสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมมากขึ้นในการจัดการการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในด้านอุทกธรณีวิทยา ทำให้มั่นใจได้ว่าลำดับเวลาของโครงการจะยังคงเดิมอยู่แม้จะมีความประหลาดใจใต้ดินก็ตาม
