Macchine noiose tunnel (TBMS) sono moderne meraviglie dell'ingegneria, rivoluzionando la costruzione sotterranea scavando tunnel attraverso varie condizioni geologiche, dai terreni più morbidi alle formazioni rocciose più difficili. A differenza dei tradizionali metodi di perforazione e blast, i TBM offrono un processo di tunneling continuo, più sicuro e spesso più veloce. Il nucleo della loro operazione si trova in una testa di taglio rotante dotata di utensili da taglio specializzati, progettati per interagire e abbattere il terreno davanti.
Il principio fondamentale: scavo rotante
Nella sua massima base, un TBM si scava da Ruotando una testa di taglio circolare contro il volto del tunnel mentre si applica contemporaneamente significativo Forza di spinta per spingerlo in avanti. Il tipo di utensili da taglio e il metodo di gestione del materiale scavato (spesso chiamato "mack") variano notevolmente a seconda delle condizioni del terreno.
Scavo in hard rock
In formazioni di hard rock, i TBM utilizzano Disc taglierine montato sulla testa di taglierina. Questi taglierini non sono progettati per "macinare" la roccia, ma piuttosto per indurre fratture di stress. Mentre la testa di taglio ruota e il TBM viene spinto in avanti, l'acciaio indurito o i taglieri in carburo di tungsteno esercitano un'immensa sollecitazione di compressione sulla faccia di roccia. Questo stress provoca la roccia frattura e chip Dal corpo principale di fronte alla macchina.
Il "fango" prodotto, in genere sotto forma di patatine rocciose e frammenti, quindi cade attraverso le aperture nella testa di taglieri e su un sistema di trasporto all'interno del TBM. Questo sistema trasporta il materiale scavato attraverso la macchina e fuori dal tunnel per lo smaltimento. Hard Rock TBMS può essere neanche tipo aperto (senza uno scudo completo, consentendo un supporto roccioso immediato dietro la testa di cutter) o schermato (fornendo supporto temporaneo alle pareti del tunnel, in particolare nella roccia fratturata). Per avanzare, Hard Rock TBMS usa spesso a Sistema della pinza Ciò spinge contro le pareti laterali del tunnel già scavato, fornendo la forza di reazione necessaria per la spinta in avanti.
Scavo in terreno morbido
Lo scavo attraverso un terreno morbido, che comprende argilla, limo, sabbia e ghiaia, presenta diverse sfide, principalmente legate al mantenimento della stabilità del viso e alla prevenzione del collasso del terreno. Per risolvere questo problema, vengono impiegati TBM specializzati:
Macchine per bilanciamento della pressione della terra (EPB)
I TBMS EPB sono comunemente usati in motivi morbidi coesivi. La loro testa di taglierine è dotata di una combinazione di Bit di taglio in carburo di tungsteno, raccolte di resistenza e talvolta tagliatori di disco (per un terreno misto con alcune inclusioni più difficili). La chiave per l'operazione di un EPB è la sua capacità di bilanciare la pressione sul volto del tunnel usando il materiale scavato stesso.
La testa di taglio ruota e scava il terreno, che poi entra in un Camera di lavoro Dietro la testa di taglia. UN trasportatore a vite Nella parte posteriore di questa camera controlla la velocità con cui viene rimosso il fango. Regolando attentamente la velocità di rotazione della testa di taglio e la velocità di scarico del trasportatore a vite, la pressione all'interno della camera può essere controllata con precisione, consentendo al terreno scavato di fungere da mezzo di supporto, stabilizzando così la faccia del tunnel e impedendo l'insediamento in superficie. Gli additivi come la schiuma possono essere iniettati nel terreno per migliorare la sua fluidità e ridurne la viscosità, impedendo l'intasamento della testa di taglio e del trasportatore.
Sluorry Shield TBMS
I TBM di Sfield Shield sono più adatti per terreni granulari altamente saturi o instabili, in particolare quelli con alta pressione delle acque sotterranee. Invece di fare affidamento esclusivamente sul materiale scavo per il supporto del viso, questi TBM usano un Sfida pressurizzata (Una miscela di acqua e argilla bentonite) per stabilizzare la faccia di scavo.
La testa di taglio, spesso dotata di utensili da taglio simili a EPBS, scava il terreno, che poi si mescola con la sospensione pressurizzata nel Camera di scavo . Questa miscela di fanghi di liquame viene quindi pompata dal tunnel a pianta di separazione in superficie. Nella pianta, il materiale scavato viene separato dalla sospensione, che viene quindi trattata e riciclata al TBM. La circolazione continua della sospensione pressurizzata garantisce che la pressione idrostatica sulla faccia del tunnel sia bilanciata contro la terra esterna e la pressione dell'acqua, impedendo l'ingresso di acqua e l'instabilità del terreno.
Spinta e avanzare
Indipendentemente dalle condizioni del terreno, tutti i TBM richiedono un meccanismo per spingersi in avanti. Questo è in genere ottenuto attraverso cilindri di spinta idraulica . Questi cilindri spingono contro il rivestimento del tunnel installato (segmenti di cemento prefabbricati o sucrete) o, nel caso di Gripper TBMS, direttamente contro la roccia scavata, spingendo la testa di taglio nella faccia del tunnel. Man mano che la macchina avanza, i nuovi segmenti di rivestimento del tunnel vengono eretti dietro lo scudo, formando la struttura del tunnel permanente.
In sostanza, i TBM sono sofisticate fabbriche sotterranee, scavando e supportano continuamente il tunnel mentre vanno avanti, rendendoli strumenti indispensabili per lo sviluppo di infrastrutture moderne.
