Tünel sıkıcı makineler (TBM'ler), en yumuşak topraklardan en sert kaya oluşumlarına kadar çeşitli jeolojik koşullarda tünel kazarak yeraltı yapımında devrim yaratan modern mühendislik harikalarıdır. Geleneksel matkap ve patlama yöntemlerinden farklı olarak, TBM'ler sürekli, daha güvenli ve genellikle daha hızlı bir tünelleme işlemi sunar. Operasyonlarının çekirdeği, önümüzdeki yerle etkileşim kurmak ve yıkmak için tasarlanmış özel kesme aletleri ile donatılmış dönen bir kesici başta yatmaktadır.
Temel prensip: döner kazı
En temelinde, bir TBM kazı Dairesel bir kesici başı döndürme aynı anda önemli uygulanırken tünel yüzüne karşı itme kuvveti ileri itmek için. Kesme aletlerinin türü ve kazılan malzemeyi yönetme yöntemi (genellikle "muck" olarak adlandırılır), zemin koşullarına bağlı olarak büyük ölçüde değişir.
Hard Rock'ta Kazı
Hard Rock Formasyonlarında, TBMS kullanıyor disk kesiciler kesici kafaya monte edilmiştir. Bu disk kesiciler, kayayı "öğütmek" için değil, stres kırıklarını indüklemek için tasarlanmıştır. Cutterhead döndüğünde ve TBM öne doğru itildikçe, sertleştirilmiş çelik veya tungsten karbür disk kesicileri kaya yüzünde muazzam basınç stresi uygular. Bu stres kayanın kırılma ve çip uzak Makinenin önündeki ana gövdeden.
"Muck", tipik olarak kaya cipsleri ve parçaları şeklinde üretilen, daha sonra kesici baştaki açıklıklardan ve bir konveyör sistemi TBM içinde. Bu sistem kazılan malzemeyi makine aracılığıyla ve bertaraf için tünelden taşır. Hard Rock TBMS ya olabilir açık tip (tam bir kalkan olmadan, kesici başlığın arkasında hemen kaya desteğine izin verir) veya korumalı (Özellikle kırık kayada tünel duvarlarına geçici destek sağlamak). İlerlemek için, sert kaya tbms genellikle bir tutucu sistemi Bu, zaten kazılmış tünelin yan duvarlarına doğru iter ve ileri itme için gerekli reaksiyon kuvvetini sağlar.
Yumuşak zeminde kazı
Kil, silt, kum ve çakıl içeren yumuşak zeminden kazılmak, öncelikle yüz stabilitesini korumak ve zemin çöküşünü önlemekle ilgili farklı zorluklar sunar. Bunu ele almak için özel TBM'ler kullanılır:
Toprak Basınç Dengesi (EPB) makineleri
EPB TBM'ler, uyumlu yumuşak zeminlerde yaygın olarak kullanılır. Cutterhead'leri bir kombinasyon ile donatılmıştır. Tungsten karbür kesme bitleri, sürükleme seçimleri ve bazen disk kesiciler (Bazı daha sert kapanımlarla karışık zemin için). Bir EPB'nin operasyonunun anahtarı, Baskıyı dengeleyin Tünel yüzünde kazılan malzemenin kendisini kullanarak.
Cutterhead, toprağı döndürür ve kazar, daha sonra bir çalışma odası kesicinin arkasında. A vida konveyör Bu odanın arkasında, muck'in çıkarılma hızını kontrol eder. Kesici kafanın dönüş hızını ve vida konveyörünün deşarj hızını dikkatlice düzenleyerek, oda içindeki basınç tam olarak kontrol edilebilir, bu da kazılan toprağın bir destek ortamı olarak hareket etmesine izin verir, böylece tünel yüzünü stabilize eder ve yüzeydeki yerleşimi önler. Köpük gibi katkı maddeleri, akışabilirliğini artırmak ve yapışkanlığını azaltmak için toprağa enjekte edilebilir, kesici başının ve konveyörün tıkanmasını önler.
Slurry Shield TBMS
Slurry Shield TBM'ler en iyi doymuş veya kararsız granüler topraklar, özellikle yüksek yeraltı suyu basıncı olanlar için uygundur. Bu TBMS, yalnızca yüz desteği için kazılan malzemeye güvenmek yerine basınçlı bulamaç (su ve bentonit kil karışımı) kazı yüzünü stabilize etmek için.
Genellikle EPB'lere benzer kesme araçlarıyla donatılmış kesici başlık, zemini kazar, bu da daha sonra basınçlı bulamaç ile karışır kazı odası . Bu bulamaç muck karışımı daha sonra tünelden bir ayrılık tesisi yüzeyde. Tesiste, kazılan malzeme bulamaçtan ayrılır, daha sonra işlenir ve TBM'ye geri dönüştürülür. Basınçlı bulamacın sürekli dolaşımı, tünel yüzündeki hidrostatik basıncın dış zemin ve su basıncına karşı dengelenmesini ve su girişini ve zemin kararsızlığını önlemesini sağlar.
İtme ve İlerleme
Zemin koşullarından bağımsız olarak, tüm TBM'ler kendilerini ileriye itmek için bir mekanizma gerektirir. Bu genellikle elde edilir hidrolik itme silindirleri . Bu silindirler, kurulmuş tünel astarına (prefabrik beton segmentler veya atış betiği) veya tutucu TBMS durumunda, doğrudan kazılan kayaya karşı, kesici başlığı tünel yüzüne sürükler. Makine ilerledikçe, kalkanın arkasına yeni tünel astar segmentleri inşa edilir ve kalıcı tünel yapısını oluşturur.
Özünde, TBM'ler sofistike yeraltı fabrikalarıdır, tüneli ilerlerken sürekli kazı ve destekleyerek modern altyapı gelişimi için vazgeçilmez araçlar haline getirir. .
