Tek Kalkanlı TBM'lerin Mekanik Mimarisi
Tek Kalkanlı Tünel Açma Makinası (TBM) kaya kütlesinin kırık veya dengesiz olduğu sert kaya koşullarında kazı yapmak için özel olarak tasarlanmıştır. Açık kirişli TBM'lerin aksine, Tek Kalkan modeli tüm dahili makineyi koruyucu silindirik çelik bir kaplama içinde barındırır. Bu kalkan, hem personeli hem de yüksek hassasiyetli bileşenleri düşen döküntülerden veya "kaya patlamalarından" koruyarak anında baş üstü ve yanal destek sağlar. Ön taraftaki kesici kafa, kaya yüzüne çok büyük basınç uygulayarak kayanın yönetilebilir parçalar halinde ufalanmasına neden olan gerilim kırıkları yaratan ağır hizmet tipi disk kesicilerle donatılmıştır.
Kalkanın içindeki tahrik sistemi, uzunlamasına bir itme mekanizmasına dayanır. Makine tek kalkanlı bir konfigürasyonda çalıştığından, genellikle ileri doğru hareket etmek için önceden monte edilmiş beton bölümleri iter. Kazı ve kaplamanın bu entegrasyonu, sondaj işleminin hemen ardından bitmiş bir beton kaplamanın gerekli olduğu uzun mesafeli su taşıma tünelleri, demiryolu geçitleri ve kamu hizmeti kanalları için onu olağanüstü verimli bir seçim haline getiriyor.
Operasyonel Dinamikler ve Sıkıcı İşlem Sırası
operational cycle of a Single Shield TBM is a synchronized process of excavation and structural reinforcement. The cycle begins with the boring phase, where hydraulic cylinders extend to push the cutterhead into the rock. As the rock is crushed, a series of buckets or scoops on the cutterhead transfer the muck onto a conveyor belt that runs through the center of the machine to the rear. This continuous removal system ensures that the face remains clear for the cutters to maintain optimal penetration rates.
Ring Building Phase
İtme silindirleri maksimum uzamalarına ulaştığında delme işlemi durur. Silindirler daha sonra segment oluşturucuya yer açmak için küçük gruplar halinde geri çekilir. Bu robotik kol, prekast beton parçaları kaldırıyor ve bunları tam bir halka oluşturacak şekilde birbirine cıvatalıyor. Bu süreç aşağıda özetlenmiştir:
- Hidrolik itme silindirlerinin son tamamlanan halkaya doğru geri çekilmesi.
- Prefabrik parçaların vakumlu tutma koluyla hassas yerleştirilmesi.
- Stabiliteyi sağlamak için kaya ile beton segment arasındaki halka şeklindeki boşluğun doldurulması.
- Yeni takılan halkayı iterek kalkanı ilerletin.
Teknik Karşılaştırma: Tek Kalkan ve Çift Kalkan
Doğru TBM'nin seçilmesi büyük ölçüde kayanın Sınırsız Basınç Dayanımına (UCS) ve fay bölgelerinin varlığına bağlıdır. Çift Kalkanlı TBM'ler aynı anda delik delme ve astarlama işlemlerine izin verirken, "kıskaç" pabuçlarıyla kavramak için yetkin kayaya ihtiyaç duyarlar. Tek Kalkanlı TBM'ler stabilite için yan duvar kavramasına dayanmadıklarından, yetkili kaya ve yüksek derecede kırıklı bölgeler arasında değişen jeolojide daha çok yönlüdür.
| Özellik | Tek Kalkanlı TBM | Double Shield TBM |
| Birincil Destek | Beton Segmentleri | Tutucu Pabuçları / Segmentleri |
| Jeolojik Uygunluk | Sabit Kayaya Kırılmış | Temelde Stabil Hard Rock |
| Sıkıcı Modu | Sıralı (Delik Sonra Çizgi) | Eşzamanlı (Delik ve Hat) |
| Karmaşıklık | Daha düşük | Daha yüksek |
Zorlu Jeolojik Koşullarda Avantajlar
primary advantage of the Single Shield TBM is its superior safety profile in "poor" rock. In zones where the rock is prone to collapsing or where water pressure is a concern, the shield acts as a secondary hull. Modern machines are often equipped with "back-loading" cutterheads, allowing disc changes from within the safety of the cutterhead itself, minimizing the time workers spend in front of the machine in unsupported ground.
Su Giriş Yönetiminde Verimlilik
Akifer içeren sert kayalarda tünel açarken, Tek Kalkanlı TBM'lere özel contalar ve sondaj ekipmanları takılabilir. Mühendisler, kesici başlığın önünde sondaj yaparak zemini stabilize etmek için harç enjekte edebilir ve makine bölgeye ulaşmadan önce su girişini engelleyebilir. Kalkanın tasarımı, hidrojeolojideki bu ani değişiklikleri yönetmek için daha kontrollü bir ortam sağlar ve yer altı sürprizlerine rağmen proje zaman çizelgesinin bozulmadan kalmasını sağlar.
