Come funziona una macchina noiosa tunnel?

UN Macchina noiosa tunnel (TBM) è essenzialmente una fabbrica autonoma su binari, progettata per scavare tunnel in modo preciso ed efficiente. A differenza dei tradizionali metodi di perforazione e blast, i TBM offrono vantaggi significativi in ​​termini di velocità, sicurezza e impatto ambientale.

Al centro di ogni TBM è il suo taglio . Questa enorme ruota rotante è dotata di taglierini, taglieri o raschiatori, a seconda delle condizioni geologiche. Mentre la testa di cutter ruota e viene spinta in avanti contro la faccia del tunnel, questi strumenti scavano il materiale. Il bottino scavato viene quindi incanalato attraverso le aperture nella testa di cutter a sistema di trasporto (Spesso trasportatori a vite o trasportatori della cinghia) che lo trasporta nella parte posteriore della macchina per la rimozione dal tunnel.

Componenti chiave e le loro funzioni:

• Cutttershead: La parte più anteriore del TBM, responsabile dello scavo del terreno. Il tipo di taglieri varia:

  • Disc taglierine sono usati per Hard Rock, schiacciando la roccia mentre ci rotolano sopra.

  • Tagliare pezzi e raschiatori sono più comuni per i terreni più morbidi, tagliando e raschiando il materiale.

• Sistema di spinta: Dietro la testa di taglio ci sono potenti cilindri idraulici che spingono il TBM in avanti. Questi cilindri in genere spingono contro i segmenti di rivestimento del tunnel precedentemente installato o contro le pinze che esercitano pressione sulle pareti del tunnel.

• Scudo: Questo è il corpo principale del TBM, fornendo supporto al terreno scavato e proteggendo l'equipaggio di lavoro e i macchinari dai crolli. Lo scudo ospita anche vari sistemi.

• Sistema erettore: Man mano che il TBM avanza, installa contemporaneamente il segmenti di cemento prefabbricato che formano il rivestimento del tunnel permanente. Il braccio erettore raccoglie questi segmenti e li posiziona con precisione per creare un anello.

• Sistema di stuccatura: Una volta installato un anello di tunnel, la malta viene iniettata nel divario anulare tra i segmenti installati e il terreno scavato. Questo serve a stabilizzare il terreno, trasferire carichi e prevenire l'ingresso di acqua.

• Sistema di rimozione del mack: Come accennato, i trasportatori trasportano il materiale scavato ("fango") sul retro del TBM, dove viene caricato su treni, camion o altri sistemi per la rimozione dal tunnel.

• Sistema di orientamento: I moderni TBMS utilizzano sofisticati sistemi di orientamento laser, GPS e altre attrezzature di rilevamento per garantire che il tunnel sia scavato con precisione lungo l'allineamento e il gradiente progettati.

• Gear trailing (sistema di backup): Estendendosi dietro lo scudo TBM per centinaia di metri, gli ingranaggi finali ospitano sistemi di supporto cruciali. Ciò include trasformatori per potenza, condotti di ventilazione, linee di acqua e malta, sale di controllo e strutture dell'equipaggio.

Tipi di TBM:

La selezione di un tipo TBM è cruciale e dipende fortemente dalle condizioni geologiche e dalla presenza di acque sotterranee:

• TBMS a faccia aperta (Gripper TBMS): Ideale per condizioni di roccia stabili. Avanzano afferrando le pareti del tunnel e spingendo in avanti.

• SHIELD TBMS: Utilizzato in condizioni di terra instabili in cui è richiesto un supporto immediato. Lo scudo protegge il terreno fino all'installazione di segmenti.

  • Macchine per l'equilibrio della pressione della Terra (EPBM): Comunemente usato nel terreno morbido con una consistenza variabile. Mantengono un equilibrio tra la pressione del terreno scavato nella camera e la pressione necessaria per sostenere la faccia del tunnel, impedendo l'insediamento del terreno.

  • TBMS di Slurry: Meglio adatto a terra molto bagnata, saturata o terra con alta pressione dell'acqua. Una sospensione pressurizzata (bentonite o miscela polimerica) viene utilizzata per supportare la faccia del tunnel e il materiale scavato viene miscelato con questa sospensione e pompata.

  • Singolo scudo tbms: Opera in un terreno coeso in cui il terreno può rappresentare per un breve periodo prima dell'installazione del rivestimento.

  • Doppio scudo tbms: Utilizzato in roccia fratturata o terreno misto. Hanno due scudi che consentono scavi continui ed erezione del segmento, portando a tassi di anticipo più rapidi.

Vantaggi di TBMS:

• Velocità: I TBM possono ottenere tassi di scavo significativamente più veloci rispetto ai metodi convenzionali, in particolare per lunghe distanze.

• Sicurezza: Forniscono un ambiente di lavoro più sicuro sostenendo immediatamente il terreno dietro la testa, riducendo il rischio di collasso e l'esposizione a condizioni pericolose.

• Precisione: TBMS può mantenere tolleranze molto strette, garantendo che il tunnel sia scavato alle specifiche specifiche di progettazione.

• Impatto ambientale: Causano meno interruzioni superficiali, riducono il rumore e le vibrazioni e minimizzano la necessità di esplosioni, rendendoli ideali per le aree urbane.

• Lavoro ridotto: Pur richiedendo operatori qualificati, i TBM hanno generalmente bisogno di meno personale sul volto del tunnel rispetto al trapano e al biasimo.

Sfide e considerazioni:

• Costo: I TBM sono estremamente costosi da acquistare e gestire.

• Logistica: Trasportare, assemblare e lanciare un TBM è un'impresa logistica enorme.

• Condizioni del terreno: Cambiamenti inaspettati in geologia, come l'incontro con una roccia altamente fratturata o grandi massi in un terreno morbido, possono rallentare o fermare significativamente operazioni. L'ingresso dell'acqua è un'altra grande sfida.

• Manutenzione: I TBM sono macchine complesse che richiedono manutenzione continua e pezzi di ricambio specializzati.

• Lunghezza del tunnel: I TBM sono più convenienti per i tunnel lunghi, poiché i costi di configurazione iniziali sono elevati.

In conclusione, i TBM sono una testimonianza delle moderne meraviglie ingegneristiche, rivoluzionando il modo in cui i tunnel sono costruiti a livello globale. La loro capacità di annoiare attraverso impegnative condizioni del terreno con precisione, velocità e maggiore sicurezza li rende uno strumento indispensabile per i principali progetti infrastrutturali in tutto il mondo, dai sistemi della metropolitana ai tunnel dell'approvvigionamento idrico e ai bypass dell'autostrada. .