The Mașină de forat tunel ( TBM ), denumită adesea pur și simplu „aluniță”, reprezintă una dintre cele mai semnificative progrese în inginerie civilă și geotehnică. Aceste mașini masive și sofisticate au revoluționat construcția infrastructurii subterane, permițând crearea de tuneluri pentru transport, utilități și minerit cu viteză, precizie și siguranță fără precedent.
Mecanism și componente de bază
O mașină de forat tunel este, în esență, o fabrică mobilă completă, concepută pentru a excava o suprafață de tunel și pentru a instala simultan un sistem de sprijin temporar sau permanent. Un TBM constă în general din trei secțiuni principale:
-
Cap de tăiere (fața):
- Acesta este cel mai în față, elementul rotativ, echipat cu diverse instrumente de tăiere, cum ar fi freze cu discuri pentru rocă tare sau o combinație de freze de tăiat și tăietori pentru un teren mai moale.
- Capul de tăiere se rotește și este împins înainte de cricuri hidraulice, zdrobind sau răzuind roca și solul de la fața tunelului.
-
Scut și corp (Mijlocul):
- The scut este o carcasă mare, cilindrică din oțel, direct în spatele capului tăietorului. Oferă suport structural imediat pereților tunelului proaspăt excavați, protejând mașina și lucrătorii din interior de terenul liber până la instalarea căptușelii permanente a tunelului.
- The sistem de împingere , compus din cricuri hidraulice puternice, apasă pe ultimul segment de căptușeală de tunel instalat pentru a avansa mașina.
-
Echipament de tracțiune (partea din spate):
- Acest tronson, care se poate întinde pe o sută de metri în lungime, adăpostește echipamentele esențiale de sprijin.
- Acesta include sistem de îndepărtare a gunoiului (benzi transportoare sau țevi de șlam) pentru a transporta eficient materialul excavat („noroi”) din tunel, sisteme de control și alimentare, echipamente de ventilație și elementele esențiale erector de segmente care plasează precis segmentele prefabricate din beton care formează căptușeala permanentă a tunelului.
Clasificare și Tipuri de TBM
Selecția TBM este o decizie critică în orice proiect, care depinde în mare măsură de condițiile geologice specifice și presiunea apei subterane. TBM-urile sunt clasificate pe scară largă în funcție de terenul prin care sunt proiectate să găsească:
1. TBM-uri Hard Rock
- TBM de tip deschis / cu prindere: Folosit în condiții stabile, de rocă tare, care se pot susține singure pentru o perioadă scurtă de timp, fără căptușeală imediată. Ei folosesc hidraulic prinderi pentru a ancora de pereții tunelului, ceea ce permite mașinii să reacționeze la împingerea înainte a capului de tăiere.
- TBM cu un singur scut: Utilizat în roci dure fracturate sau mai puțin stabile. Ele instalează segmentele de căptușeală din beton direct în spatele scutului și sunt împinse înainte prin împingerea căptușelii finalizate.
- TBM-uri cu scut dublu: Cele mai versatile mașini hard rock. Acestea dispun de două scuturi telescopice și un sistem de prindere, permițându-le să instaleze căptușeala simultan în timpul excavației (tunele continuă) atunci când se află în rocă stabilă sau să funcționeze în moduri alternative când condițiile sunt instabile.
2. TBM-uri cu teren moale (mașini de scut)
Aceste mașini încorporează metode de echilibrare activ a presiunii de la fața tunelului, cruciale pentru prevenirea prăbușirii solului sau pătrunderea apei în soluri moi (cum ar fi nisipul, argila și nămolul).
- TBM-uri pentru balanța presiunii pământului (EPB): Ideal pentru teren coeziv, moale. Ele mențin stabilitatea utilizând materialul excavat (noi) într-o cameră presurizată de pe fața tăietorului. Un transportor cu șurub controlează rata de îndepărtare a noroiului pentru a echilibra cu precizie presiunea pământului și a apei dinaintea mașinii.
- Slurry Shield TBM-uri (Hydroshield): Folosit în soluri granulare sau sub presiune mare a apei. Ele stabilizează fața prin injectarea unei suspensii de bentonită sub presiune, care formează o turtă de filtrare pentru a etanșa pământul. Materialul excavat este amestecat cu nămolul și pompat la o instalație de separare la suprafață.
Avantaje față de metodele convenționale
Adoptarea globală a Mașină de forat tunel este determinat de mai multe beneficii semnificative în comparație cu metoda tradițională „forare și sablare”:
- Siguranță sporită: Elimină utilizarea explozivilor, reducând drastic riscurile pentru personal.
- Perturbare minimă a suprafeței: Operațiunile sunt în principal subterane, reducând la minimum zgomotul, vibrațiile și întreruperile - un avantaj major în zonele urbane.
- Viteză și eficiență crescute: TBM-urile oferă un proces continuu de tunelare, atingând adesea rate de avans semnificativ mai mari decât forarea și explozia.
- Precizie: TBM-urile moderne sunt ghidate de sisteme laser sau de navigație sofisticate, asigurând o precizie ridicată de aliniere.
- Supraexcavare redusă: TBM forează un tunel circular precis, reducând cantitatea de deșeuri (noroi) generată și volumul de material de căptușeală necesar.
În concluzie, cel Mașină de forat tunel este un instrument indispensabil pentru dezvoltarea infrastructurii secolului XXI. Pe măsură ce populația urbană crește și nevoia de infrastructură complexă, pe distanțe lungi, cum ar fi tuneluri feroviare de mare viteză și rețele vaste de utilități, crește, rolul TBM ca o minune inginerească va deveni doar mai vital.
