A Tünel sıkıcı makinesi (TBM) aslında tünelleri hassas ve verimli bir şekilde kazmak için tasarlanmış raylarda bağımsız bir fabrikadır. Geleneksel matkap ve patlama yöntemlerinden farklı olarak, TBM'ler hız, güvenlik ve çevresel etki açısından önemli avantajlar sunar.
Her TBM'nin kalbinde kesici . Bu büyük dönen tekerlek, jeolojik koşullara bağlı olarak disk kesiciler, kesme bitleri veya kazıyıcılarla donatılmıştır. Cutterhead döndüğünde ve tünel yüzüne doğru itildikçe, bu aletler malzemeyi kazar. Daha sonra kazılan bozulma, kesici başlıktaki açıklıklarla bir konveyör sistemi (genellikle vidalı konveyörler veya kemer konveyörleri) tünelden çıkarılması için makinenin arkasına taşıyan.
Anahtar bileşenler ve işlevleri:
-
Cutterhead: TBM'nin en ön kısmı, zemini kazmaktan sorumlu. Kesicilerin türü değişir:
-
Disk kesiciler sert kaya için kullanılır, kayayı üzerine yuvarlarken ezer.
-
Kesme Bitleri ve Sıyırıcılar daha yumuşak topraklar için daha yaygındır, malzemenin kesilmesi ve kazınması.
-
-
İtme Sistemi: Kesicinin arkasında TBM'yi öne doğru iten güçlü hidrolik silindirler var. Bu silindirler tipik olarak önceden kurulmuş tünel astar segmentlerine veya tünel duvarlarına baskı uygulayan kavrayıcılara karşı iter.
-
Kalkan: Bu, TBM'nin ana gövdesidir, kazılan zemine destek sağlar ve çalışma ekibini ve makinelerini çökmelerden korur. Kalkan ayrıca çeşitli sistemlere sahiptir.
-
Erektör Sistemi: TBM ilerledikçe, aynı zamanda prekast beton segmentler kalıcı tünel astarını oluşturur. Erektör kolu bu segmentleri alır ve tam olarak bir halka oluşturmak için onları yerleştirir.
-
Grouting Sistemi: Bir tünel halkası takıldıktan sonra, kurulu segmentler ile kazılan zemin arasındaki dairesel boşluğa harç enjekte edilir. Bu, zemini stabilize etmeye, yükleri aktarmaya ve su girişini önlemeye yarar.
-
Muck kaldırma sistemi: Belirtildiği gibi, konveyörler kazılan malzemeyi ("Muck") TBM'nin arkasına taşır, burada trenden çıkarılması için trenlere, kamyonlara veya diğer sistemlere yüklenir.
-
Rehberlik Sistemi: Modern TBM'ler, tünelin tasarlanan hizalama ve gradyan boyunca kesin olarak kazıldığından emin olmak için sofistike lazer rehberlik sistemleri, GPS ve diğer araştırma ekipmanları kullanır.
-
PRITING DİŞLİ (Yedekleme Sistemi): TBM Kalkanı'nın arkasında yüzlerce metre uzanan sondaj dişli, önemli destek sistemlerini barındırıyor. Bu, güç, havalandırma kanalları, su ve harç hatları, kontrol odaları ve mürettebat tesisleri için transformatörler içerir.
TBM türleri:
TBM tipinin seçimi çok önemlidir ve büyük ölçüde jeolojik koşullara ve yeraltı suyunun varlığına bağlıdır:
-
Açık yüz TBMS (tutucu TBMS): Kararlı kaya koşulları için idealdir. Tünel duvarlarını kavrayıp ileri iterek ilerlerler.
-
Kalkan TBMS: Hemen desteğin gerekli olduğu kararsız zemin koşullarında kullanılır. Kalkan segmentler kurulana kadar zemini korur.
-
Toprak Basınç Dengesi Makineleri (EPBMS): Değişen kıvamda yumuşak zeminde yaygın olarak kullanılır. Odadaki kazılan toprağın basıncı ile tünel yüzünü desteklemek için gereken basınç arasında bir denge kurarlar ve zemin yerleşimini önlerler.
-
Slurry TBMS: Yüksek su basıncı ile çok ıslak, doymuş zemin veya zemin için en uygun. Tünel yüzünü desteklemek için basınçlı bir bulamaç (bentonit veya polimer karışımı) kullanılır ve kazılan malzeme bu bulamaç ile karıştırılır ve pompalanır.
-
Tek Kalkan TBMS: Zeminin astarlama kurulumundan önce kısa bir süre durabileceği uyumlu zeminde çalışın.
-
Çift Kalkan TBMS: Kırık kayada veya karışık zeminde kullanılır. Sürekli kazı ve segment ereksiyonuna izin veren iki kalkanları vardır, bu da daha hızlı avans oranlarına yol açar.
-
TBM'lerin avantajları:
-
Hız: TBM'ler, özellikle uzun mesafelerde, geleneksel yöntemlere kıyasla önemli ölçüde daha hızlı kazı oranları elde edebilir.
-
Emniyet: Kesicinin arkasındaki zemini derhal destekleyerek daha güvenli bir çalışma ortamı sağlarlar, çökme riskini azaltır ve tehlikeli koşullara maruz kalırlar.
-
Kesinlik: TBM'ler çok sıkı toleransları koruyabilir ve tünelin kesin tasarım spesifikasyonlarına kazılmasını sağlar.
-
Çevresel etki: Daha az yüzey bozulmasına, gürültüyü ve titreşimi azaltmaya ve patlama ihtiyacını en aza indirerek kentsel alanlar için ideal hale getirirler.
-
Azaltılmış İşçi: Vasıflı operatörler gerektirirken, TBM'lerin tünel yüzünde matkap ve patlamaya kıyasla daha az personele ihtiyacı vardır.
Zorluklar ve düşünceler:
-
Maliyet: TBM'lerin satın alınması ve çalıştırılması son derece pahalıdır.
-
Lojistik: TBM'nin taşınması, montajı ve başlatılması büyük bir lojistik girişimdir.
-
Zemin Koşulları: Yumuşak zeminde yüksek derecede kırık kaya veya büyük kayalar ile karşılaşmak gibi jeolojideki beklenmedik değişiklikler, operasyonları önemli ölçüde yavaşlatabilir veya durdurabilir. Su girişi bir başka büyük zorluktur.
-
Bakım: TBMS, sürekli bakım ve özel yedek parçalar gerektiren karmaşık makinelerdir.
-
Tünel Uzunluğu: TBM'ler, ilk kurulum maliyetleri yüksek olduğundan, uzun tüneller için en uygun maliyetlidir.
Sonuç olarak, TBM'ler, tünellerin küresel olarak nasıl inşa edildiğini devrim yaratan modern mühendislik harikalarının bir kanıtıdır. Hassas, hız ve gelişmiş güvenlik ile zorlu zemin koşullarında sıkma yetenekleri, onları metro sistemlerinden su kaynağı tünellerine ve otoyol bypass'a kadar dünya çapında büyük altyapı projeleri için vazgeçilmez bir araç haline getiriyor. .
