Tünel sıkıcı makineler (TBMS), yeraltı yapımında devrim yaratan sofistike ekipman parçalarıdır. Esasen, çevredeki minimum rahatsızlıkla tünel kazmak için tasarlanmış mobil fabrikalardır.
TBMS Nasıl Çalışır: Temel Süreç
Bir TBM'nin çekirdek çalışması birkaç sürekli adım içerir:
-
Kazı: TBM'nin en önünde devasa, dönen bir kesici kafası var. Bu çelik disk, sert kaya veya kesici bitleri için disk kesiciler ve daha yumuşak zemin için kazıyıcılar gibi çeşitli kesme aletleri ile donatılmıştır. Kesici kafası döndükçe, tünel yüzündeki malzemeyi öğütür, sıyırır veya mahsur kalır.
-
Muck kaldırma: "Muck" olarak bilinen kazılan malzeme, kesici kafasındaki açıklıklardan bir odaya düşer. Oradan, tipik olarak bir vida konveyör (yumuşak toprak TBM'ler için) tarafından taşınır veya tünelin uzunluğunu çalıştıran bir dizi konveyör bantına (sert kaya TBM'ler için) yüklenir. Bu muck daha sonra bertaraf veya geri dönüşüm için sürekli olarak yüzeye çıkarılır.
-
İtme ve İlerleme: TBM, kesici kafasının arkasında bulunan güçlü itme silindirleri (krikolar) tarafından öne doğru ilerler. Bu silindirler, daha önce monte edilmiş tünel astar segmentlerine karşı iter ve kesici kafasını yere ilerletmek için gerekli kuvveti yaratır.
-
Tünel astar kurulumu: Kesici başının hemen arkasında, TBM'nin (kalkan) koruyucu kabuğunun içinde, erektiftir. Bu robotik kol, prekast beton segmentleri (tipik olarak kavisli, trapezoidal parçalar) alır ve onları tünel astarının tam bir halkasını oluşturmak için titizlikle yerleştirir. Bu segmentler birlikte cıvatalanır, zemini destekleyen ve bitmiş tünel duvarını oluşturan güçlü, su geçirmez ve kalıcı bir yapı yaratır.
-
Grouting: Bir segment halkası kurulduktan sonra, segmentlerin dış ve kazılan zemin ("kuyruk boşluğu") arasındaki boşluk hemen özel bir harçla doldurulur. Bu harç katılaşır, tünel astarına ek destek sağlar, zemin yerleşimini önler ve sıkı bir uyum sağlar.
-
Direksiyon ve Navigasyon: TBM'ler sofistike lazer rehberlik sistemleri ve inceleme araçları ile donatılmıştır. Operatörler, tek tek krikoların itici güçlerini ayarlayarak, kesici kafasının dönüş hızını değiştirerek veya makinenin içindeki artikülasyon eklemlerini kullanarak TBM'nin yönünü tam olarak kontrol edebilir. Bu, planlanan hizalamayı ve gradyanı korumalarını sağlar, hatta gezinti eğrileri.
-
Praine Dişli (yedekleme sistemi): Ana TBM gövdesinin arkasında, bir dizi mafsallı gantries veya römork ("yedekleme sistemi") takip eder. Bu sondaj dişli, aşağıdakileri içeren temel destek sistemlerini barındırıyor:
- Güç kaynağı ve kontrol odaları
- Havalandırma sistemleri
- Muck kaldırma konveyörleri
- Grout pompaları ve karıştırma bitkileri
- Su ve yardımcı hatlar
- Personel erişim ve güvenlik ekipmanı.
TBM türleri ve uygulamaları
TBM tipi seçimi kritiktir ve tünellenecek zeminin jeolojik koşullarına büyük ölçüde bağlıdır:
-
Hard Rock TBMS (Open Gripper TBMS / Korumalı Hard Rock TBMS): Bu TBM'ler katı kaya oluşumları için tasarlanmıştır. Kaya yüzünde mikro kremler oluşturan disk kesiciler kullanırlar.
- Açık kavrayıcı TBMS: Tünel duvarlarına (kaya) kavrayıcı pedlerle kavrayarak ilerleyin.
- Korumalı sert kaya TBM'leri: Kaya koşulları kırıldığında veya karıştırıldığında kullanılır, bir kalkanla tam zemin desteği sağlar ve genellikle bir segment astarı takılır.
-
Toprak Basınç Dengesi (EPB) TBMS: Kısa bir süre için destek almadan durabilen yumuşak, uyumlu topraklar (kil, silt, kum) için idealdir. Bir EPB TBM, kazılan malzemenin kendisini, tünel yüzüne baskı uygulayan ve çevredeki zemin basıncını dengeleyen bir "muck kek" oluşturmak için kullanır. Bir vidalı konveyör, bu dengeyi korurken muck'in çıkarılmasını düzenler.
-
Slurry TBMS: Gevşek, su taşıyan topraklar (kumlar, çakıllar, doymuş zemin) için en uygun. Bulamaç TBM'de, kesici kafası basınçlı bulamaç dolu bir odada çalışır. Bulamaç, tünel yüzünü stabilize eder ve kazılan malzemeyi, katıları sıvıdan ayırmak için işlendiği borulardan yüzeye taşır.
-
Karışık Zemin TBMS (Değişken Yoğunluk TBM'leri): Bunlar, bazen EPB ve bulamaç TBM'lerin özelliklerini birleştiren değişen zemin koşullarına uyum sağlayabilen çok yönlü makinelerdir. Karşılaşılan değişen toprak özelliklerine uyacak şekilde yüz basıncı ve muck çıkarma oranları gibi parametreleri ayarlayabilirler.
-
Boru kriko makineleri (Microtunneling TBM'ler): Boru hatlarını veya daha küçük yardımcı kanalları takmak için kullanılan, genellikle uzaktan kumandalı TBM'lerin daha küçük sürümleri. Boruları doğrudan kesici kafasının arkasına iterler.
TBMS kullanmanın avantajları
- Hız ve verimlilik: TBM'ler sürekli olarak sıkabilir ve genellikle tünelleri delme ve patlatma gibi geleneksel yöntemlerden çok daha hızlı kazabilir.
- Emniyet: TBM'nin kapalı kalkanı, personel için daha güvenli bir çalışma ortamı sağlar ve bunları çökmelerden ve yeraltı suyu girişlerinden korur.
- Minimal Yüzey Rahatsızlığı: Yeraltında çalıştıkça TBM'ler, yüzey altyapısı, trafik ve toplulukların bozulmasını önemli ölçüde azaltır ve bu da onları kentsel alanlar için ideal hale getirir.
- Azaltılmış Çevresel Etki: Daha düşük titreşim seviyeleri ve patlamaya kıyasla daha az gürültü, yüzeyde daha az yağma yığınları ile.
- Tutarlı tünel şekli: TBM'ler, genellikle gereken ikincil astar miktarını azaltan pürüzsüz, dairesel bir tünel deliği üretir.
- Otomasyon: Birçok TBM fonksiyonu otomatiktir, bu da tutarlı performansa ve manuel emeğin azalmasına yol açar.
Dikkate değer TBM projeleri
TBM'ler, dünyanın en etkileyici altyapı projelerinden bazılarını inşa etmede etkili olmuştur:
- Kanal Tüneli (Eurotunnel): İngiltere ve Fransa'yı İngiliz kanalı altına bağlamak.
- Gotthard Base Tüneli: İsviçre'deki Alpler'den geçen dünyanın en uzun demiryolu tüneli.
- Londra'da Crossrail (Elizabeth Line): Büyük bir yeraltı demiryolu sistemi.
- New York'taki İkinci Cadde Metro: Metro ağının genişletilmesi.
- Seattle's SR 99 Tüneli (Bertha): Büyük çaplı bir otoyol tüneli.
Sonuç olarak, TBM'ler yeraltında inşa etme şeklimizi dönüştüren mühendislik harikalarıdır. Verimlilik, güvenlik ve çeşitli jeolojik koşulları ele alma yetenekleri, modern toplumun hayati gizli arterlerini yaratmak için onları vazgeçilmez araçlar haline getirir. .
