Tunneling Boring Machines (TBMS) เป็นสิ่งมหัศจรรย์ของวิศวกรรมสมัยใหม่ออกแบบมาเพื่อขุดอุโมงค์โดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุดบนพื้นผิว ในขณะที่ TBMs ทั้งหมดให้บริการวัตถุประสงค์พื้นฐานเดียวกันพวกเขาใช้วิธีการที่แตกต่างกันในการจัดการวัสดุที่ขุดขึ้นมารู้จักกันในชื่อโคลนและสนับสนุนใบหน้าของอุโมงค์ สองประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือ เครื่องสมดุลความดันดิน (EPB) และ โล่ - การทำความเข้าใจความแตกต่างของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเลือกอุปกรณ์น่าเบื่ออุโมงค์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการที่กำหนด
เครื่องจักรสมดุลความดันดิน (EPB)
เครื่อง EPB เป็นประเภทของเกราะป้องกันกลไกที่มีประสิทธิภาพสูงในสภาพพื้นดินที่มีความเหนียวนุ่มเช่นดินเหนียวตะกอนและทราย หลักการสำคัญของโล่ EPB คือการใช้วัสดุที่ขุดขึ้นมาเองเพื่อสร้างแรงดันที่มั่นคงที่ใบหน้าอุโมงค์ป้องกันไม่ให้พื้นโดยรอบยุบ
มันทำงานอย่างไร:
-
การขุดและการปรับสภาพโคลน: หัวเครื่องตัดหมุนของเครื่องขุดดิน เมื่อโคลนเข้าสู่ห้องรับแรงดันของเครื่อง (ห้องสกรูลำเลียง) มันจะผสมกับตัวแทนปรับอากาศเช่นโฟมเบนโทไนต์หรือโพลิเมอร์ ตัวแทนเหล่านี้เปลี่ยนดินให้เป็นพลาสติกที่มีความสม่ำเสมอเหมือนยาสีฟัน
-
การควบคุมความดัน: สายพานลำเลียงสกรูซึ่งเป็นหัวใจของระบบ EPB ควบคุมอัตราที่โคลนปรับอากาศถูกสกัดจากห้อง โดยการปรับความเร็วของสกรูลำเลียงและแรงขับของเครื่องอุโมงค์ทำให้ความดันคงที่จะถูกเก็บรักษาไว้ที่ใบหน้าอุโมงค์ แรงกดดันนี้ทำให้เกิดความสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบของโลกและแรงดันน้ำโดยรอบทำให้มั่นใจได้ว่ามีความเสถียรโดยไม่ทำให้เกิดการตั้งถิ่นฐานภาคพื้นดิน
-
การขนส่งโคลน: จากนั้นโคลนที่มีเงื่อนไขจะถูกส่งออกจากอุโมงค์บนสายพานลำเลียงหรือด้วยวิธีอื่น
ข้อดี:
-
ยอดเยี่ยมสำหรับดินที่นุ่มและละเอียด
-
ต้องใช้การแยกน้ำให้น้อยลงเมื่อเทียบกับวิธีอื่น ๆ ทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในบางกรณี
-
วัสดุที่ขุดมักจะจัดการและกำจัดได้ง่าย
ข้อเสีย:
-
การดิ้นรนในพื้นดินหยาบและซึมผ่านได้สูง (เช่นกรวด) ซึ่งตัวแทนปรับสภาพไม่สามารถสร้างความดันแน่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
-
สามารถมีประสิทธิภาพน้อยลงในสภาพแบบผสม (ซึ่งใบหน้าของอุโมงค์ประกอบด้วยทั้งแบบนุ่มและฮาร์ดร็อค)
โล่ TBMS
Slurry Shield TBMS ในทางตรงกันข้ามได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการขุดอุโมงค์ในดินที่มีน้ำและไม่มีการรวมกันเช่นทรายและกรวดรวมถึงสภาพแบบผสม แทนที่จะใช้ดินที่ขุดเพื่อความสมดุลของความดันพวกเขาใช้สารละลายเบนโทไนต์ที่มีแรงดัน
มันทำงานอย่างไร:
-
การขุดและการฉีดสารละลาย: หัวคัตเตอร์ขุดดินซึ่งผสมทันทีกับสารละลายเบนโทไนต์ในห้องขุด สารละลายจะถูกสูบเข้าไปในห้องที่ความดันควบคุม
-
การควบคุมความดัน: สารละลายที่มีแรงดันเป็น "เค้กตัวกรอง" บนใบหน้าอุโมงค์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคในการป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่ห้องและพื้นดินจากการยุบ ความดันของสารละลายถูกควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อถ่วงดุลดินภายนอกและแรงดันน้ำ
-
การขนส่งและแยกโคลน: ส่วนผสมของสารละลายและโคลนจะถูกสูบออกจากอุโมงค์ไปยังโรงงานแยกพื้นผิว ที่นี่ดินที่ขุดถูกแยกออกจากสารละลายซึ่งจะถูกปรับสภาพและสูบกลับเข้าไปในเครื่องอุโมงค์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่
ข้อดี:
-
มีประสิทธิภาพสูงในพื้นดินที่มีน้ำขังและไม่มีหนาม
-
ยอดเยี่ยมสำหรับการจัดการแรงดันน้ำสูง
-
สามารถจัดการสภาพพื้นดินที่หลากหลายรวมถึงชิ้นส่วนหินและก้อนหิน
ข้อเสีย:
-
ต้องการโรงบำบัดสารละลายที่ซับซ้อนและมีราคาแพงบนพื้นผิว
-
กระบวนการแยกโคลนออกจากสารละลายอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน
-
การกำจัดโคลนที่ขุดขึ้นมาอาจมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากส่วนผสมของสารละลาย
บทสรุป
โดยสรุปตัวเลือกระหว่างไฟล์ EPB TBM และ Slurry Shield ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาและอุทกธรณีวิทยาของไซต์อุโมงค์ เครื่อง EPB เป็นไปได้สำหรับ ดินเหนียวนุ่ม ใช้ประโยชน์จากวัสดุที่ขุดขึ้นมาเพื่อความมั่นคง ในทางกลับกันโล่ Slurry เป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าสำหรับ พื้นดินที่ไม่มีน้ำ อาศัยสารละลายเบนโทไนต์เพื่อรักษาความดันใบหน้า เครื่องจักรที่น่าเบื่อทั้งสองประเภทแสดงถึงการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนต่อความท้าทายของการก่อสร้างใต้ดิน แต่หลักการปฏิบัติงานที่แตกต่างกันทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมใต้ดินที่แตกต่างกัน
