Tunnel -Bohrmaschinen (TBMs) sind moderne Wunder der Ingenieurwunder, die unterirdische Konstruktionen revolutionieren, indem sie Tunnel durch verschiedene geologische Bedingungen aus den weichsten Böden bis zu den härtesten Gesteinsformationen ausgraben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bohrer-Blast-Methoden bieten TBMs einen kontinuierlichen, sichereren und oft schnelleren Tunneling-Prozess. Der Kern ihres Betriebs liegt in einem rotierenden Cutterhead mit speziellen Schneidwerkzeugen, die mit der Interaktion mit dem Boden entwickelt und abgebaut werden.
Das Grundprinzip: Rotary -Ausgrabung
Im einfachsten Ausgrenzung durch ein TBM von einen kreisförmigen Schneiderkopf drehen gegen das Tunnelgesicht, während gleichzeitig signifikant angewendet wird Schubkraft es vorwärts schieben. Die Art der Schneidwerkzeuge und die Methode zur Verwaltung des ausgegrabenen Materials (oft als "Mist" bezeichnet) variieren stark von den Bodenbedingungen.
Ausgrabung im harten Stein
In harten Gesteinsformationen verwenden TBMs Scheibenschneider auf dem Cutterhead montiert. Diese Scheibenschneider sind nicht so konzipiert, dass sie den Stein weg "mahlen", sondern Stressfrakturen induzieren. Während sich der Cutterhead dreht und das TBM nach vorne angetrieben wird, üben die gehärteten Stahl- oder Wolfram -Carbid -Scheibenscheibenschneider im immensen Druckspannung auf die Gesteinsfläche aus. Dieser Stress verursacht den Felsen Fraktur brechen und wegschütten vom Hauptkörper vor der Maschine.
Der "Mist", der typischerweise in Form von Steinchips und Fragmenten erzeugt wird, fällt dann durch Öffnungen in der Cutterhead und auf a Fördersystem Innerhalb des TBM. Dieses System transportiert das ausgegrabene Material durch die Maschine und aus dem Tunnel zur Entsorgung. Hard Rock TBMs können entweder sein Open-Typ (ohne einen vollen Schild, der eine sofortige Gesteinsstütze hinter dem Cutterhead ermöglicht) oder abgeschirmt (Vorübergehende Unterstützung der Tunnelwände, insbesondere in gebrochenem Gestein). Um voranzukommen, verwenden harte Rock -TBMs oft a Gripper -System Das drückt gegen die Seitenwände des bereits ausgegrabenen Tunnels und liefert die notwendige Reaktionskraft für den Vorwärtsschub.
Ausgrabung in weichem Boden
Ausgraben durch weichen Boden, zu dem Ton, Schlick, Sand und Kies gehören, stellt unterschiedliche Herausforderungen dar, die hauptsächlich mit der Aufrechterhaltung der Gesichtsstabilität und der Verhinderung des Bodens des Bodens zusammenhängen. Um dies anzugehen, werden spezielle TBMs verwendet:
Erddruckbilanz (EPB) Maschinen
EPB -TBMs werden üblicherweise in kohäsiven weichen Gründen verwendet. Ihr Cutterhead ist mit einer Kombination von ausgestattet Wolfram -Carbid -Schneidbits, Drag -Picks und manchmal Scheibenschneider (für gemischte Boden mit einigen härteren Einschlüssen). Der Schlüssel zum Betrieb einer EPB ist seine Fähigkeit zu den Druck ausgleichen im Tunnelgesicht mit dem ausgegrabenen Material selbst.
Die Cutterhead dreht und ausgräbt den Boden, der dann eingeht Arbeitskammer hinter dem Cutterhead. A Schraubenförderer Im hinteren Teil dieser Kammer steuert die Rate, mit der der Dreck entfernt wird. Durch sorgfältiger Regulierung der Drehzahl des Schneiderkopfes und der Entladungsrate des Schraubförderers kann der Druck innerhalb der Kammer genau kontrolliert werden, sodass der ausgegrabene Boden als Stützmedium wirkt, wodurch die Tunnelfläche stabilisiert und die Siedlung an der Oberfläche verhindert wird. Additive wie Schaumstoff können in den Boden injiziert werden, um seine Fließfähigkeit zu verbessern und seine Klebrigkeit zu verringern, wodurch das Verstopfen der Cutterhead und des Förderers verhindert wird.
Aufschlämmungsschild TBMs
Tailly Shield TBMs eignen sich am besten für hochgesättigte oder instabile körnige Böden, insbesondere für solchen mit hohem Grundwasserdruck. Anstatt sich ausschließlich auf das ausgegrabene Material für die Gesichtsunterstützung zu verlassen, verwenden diese TBMs a unter Druck sammeln (Eine Mischung aus Wasser und Bentonit -Ton), um das Ausgrabungsgesicht zu stabilisieren.
Der Cutterhead, der oft mit EPBs ähnlichen Schneidwerkzeugen ausgestattet ist, wird den Boden ausgraben, der sich dann mit der Druckschlammung in der mischt Ausgrabungskammer . Diese Aufschlämmungsmischung wird dann aus dem Tunnel zu a gepumpt Trennanlage auf der Oberfläche. In der Pflanze wird das ausgegrabene Material von der Aufschlämmung getrennt, die dann behandelt und auf die TBM zurückgeführt wird. Die kontinuierliche Zirkulation der unter Druck stehenden Aufschlämmung stellt sicher, dass der hydrostatische Druck an der Tunnelfläche gegen den äußeren Boden und den Wasserdruck ausbalanciert wird, wodurch der Eindringen von Wasser und die gemahlene Instabilität verhindert wird.
Schub und Fortschritt
Unabhängig von den Bodenbedingungen benötigen alle TBMs einen Mechanismus, um sich vorwärts zu treiben. Dies wird normalerweise durch erreicht Hydraulische Schubzylinder . Diese Zylindern drücken gegen die installierte Tunnelauskleidung (vorgefertigte Betonsegmente oder Spritzbeton) oder im Fall von Gripper -TBMs direkt gegen den ausgegrabenen Gestein, der den Cutterhead in die Tunnelflächen -Gesicht treibt. Im Laufe der Maschine werden hinter dem Schild neue Tunnel -Auskleidungssegmente errichtet, wodurch die ständige Tunnelstruktur bildet.
Im Wesentlichen sind TBMs anspruchsvolle unterirdische Fabriken, die den Tunnel kontinuierlich ausgraben und unterstützen, wodurch sie unverzichtbare Werkzeuge für die moderne Infrastrukturentwicklung machen.
