ماشین های حفاری تونل در ساخت زیرزمینی انقلاب ایجاد می کنند

زیر خط افق بلند شهرهای مدرن، غول های فولادی به آرامی مسیرهای جدیدی را در زمین می تراشند.اما معجزه های مهندسی امروزچگونه این غول های زیرزمینی با چنین موثریت و ایمنی در شرایط ژئولوژیکی پیچیده حرکت می کنند؟ چه گونه هایی وجود دارد و چه چیزی هر کدام را تخصصی می کند؟اين بررسي جهان پیچیده ي تونل کشي را نشان مي دهد.

با شتاب شهری شدن، تونل ها به زیرساخت های حیاتی برای سیستم های مترو، جاده ها و پروژه های مدیریت آب تبدیل شده اند.روش های حفاری سنتی مانند حفاری و انفجار بی فایده و برای محیط زیست مضر هستند. TBM ها این فرآیند را انقلابی کردند ٫ مانند کرم های عظیم زمین کار می کنند تا گذرگاه های زیرزمینی را با حداقل آشفتگی سطح بسازند.

برای درک این ماشین ها، باید معماری اساسی آن ها را بررسی کنیم:

• سر برش:قطعه خط مقدم مجهز به برش دیسک یا تراش که شکستگی سنگ و خاک را از طریق نیروی چرخش.
• بدن اصلی:سیستم های پیشرانه، مکانیسم های حذف زباله ها و سازه های پشتیبانی موقت برای جلوگیری از فروپاشی تونل در طول حفاری.
• پشتيباني از عقب:شامل سیستم های برق، کنترل های هیدرولیکی، تهویه و رابط های عملیاتی است که عملیات تونل سازی مداوم را حفظ می کند.

TBM های مدرن به طور معمول در طول چرخه های عملیاتی 20 ساعته روزانه 50-60 فوت (15-18 متر) پیشرفت می کنند، اگرچه پیشرفت با پیچیدگی زمین شناسی و مشخصات ماشین متفاوت است.

TBM ها بر اساس سازگاری ژئولوژیکی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند:

دستگاه های TBM سنگ سخت

این ها برای تشکیلات زمین شناسی جامد طراحی شده اند و دو روش را بکار می برند:

• نوع باز:طرح های بدون محافظ برای توده های صخره ای پایدار، با استفاده از برش دیسک برای قطعات مواد حمل شده از طریق کمربندهای حمل کننده.
• سپر شده:پیکربندی های محافظت شده برای سنگ شکسته یا ناپایدار، با استفاده از حجره های تحت فشار برای حفظ ثبات سطح حفاری.

TBMهای خاک نرم

بهینه سازی شده برای خاک های نرم و شرایط آب های زیرزمینی بالا، با سه طرح اصلی:

• سپر خمیر:از مخلوط های بنتونیت برای ثبات سطوح حفاری در لایه های نفوذ پذیر استفاده می کند، با لوله های خمیر که مواد حفاری را حمل می کنند.
• تعادل فشار زمین:فشار دقیق را در سطح برش حفظ می کند تا از افت سطح در خاک های منسجم جلوگیری شود.
• صورت باز:طرح های ساده برای خاک های خودپذیر که نیاز به حداقل تقویت ساختاری دارند.

Micro-TBMs نقش های تخصصی را برای تونل های خدمات عمومی و تاسیسات لوله کشی انجام می دهند، که در مقیاس های کوچک برای کار دقیق کار می کنند.

عملیات TBM از یک دنباله ی دقیق و دقیق دنبال می شود:

1. برش چرخش و پیشروی محوری
2. حذف مداوم زباله ها از طریق سیستم های حمل و نقل یا خمیر
3. نصب همزمان پوشش تونل
4. هدایت دقیق از طریق سیستم های تراز لیزر
5. مجموعه حلقه ای قطعی برای پشتیبانی ساختاری دائمی

روش TBM مزایای تحول را به ارمغان می آورد:

• نرخ پیش پرداخت 300 درصد سریعتر در مقایسه با حفاری و انفجار
• افزایش ایمنی کارگران از طریق عملیات بسته
• به حداقل رساندن اختلال سطح و لرزش
• کاهش شکستگی و اتلاف مواد
• قابلیت های عملیاتی خودکار

از خط طلای 32 کیلومتری مترو دوحه تا پروژه های راه آهن بین قاره ای، TBM ها برای زیرساخت های مدرن ضروری شده اند.امکان گسترش پایدار شهرها در حالی که از اکوسیستم های سطحی محافظت می شود.

با تکامل تکنولوژی تونل، نسل بعدی TBM ها وعده دقت و سازگاری بیشتر را می دهند که به آرامی شبکه های زیرزمینی را شکل می دهند که آینده شهرهای ما را تقویت می کنند.