Tunnelboremaskinernes anatomi og teknik
A Tunnelboremaskine (TBM), ofte omtalt som en "mekanisk muldvarp", er et sofistikeret stykke tungt udstyr designet til at udgrave tunneler med et cirkulært tværsnit gennem forskellige jord- og stenlag. I modsætning til traditionelle bore-og-sprængningsmetoder tilbyder TBM'er fordelen ved at begrænse forstyrrelsen af den omgivende jord og producere en glat tunnelvæg. Maskinen består af et roterende skærehoved, der bryder overfladen af klippen eller jorden op, et tryksystem til at skubbe maskinen fremad, og et slæbende gear, der letter fjernelse af møg og montering af permanente tunnelbeklædninger.
Kernekomponenter i en TBM
- Kutterhoved: Den fremadvendte skive udstyret med wolframkarbidfræsere eller skiveskærere designet til at slibe gennem geologiske formationer.
- Skjold: En beskyttende stålcylinder, der forhindrer den omgivende jord i at kollapse ind i maskinen, mens tunnelbeklædningen monteres.
- Trykcylindre: Hydrauliske donkrafte, der presser mod de tidligere installerede betonsegmenter for at drive maskinen fremad.
- Transportørsystem: En bånd- eller skruetransportør, der transporterer udgravet materiale (mud) fra forsiden af maskinen til bagenden til bortskaffelse.
Specialiserede TBM-typer til forskellige geologiske forhold
Valget af den rigtige tunnelmaskine afhænger i høj grad af jordforholdene, såsom hårde sten, blødt ler eller vandførende sand. Ingeniører skal udføre omfattende geologiske undersøgelser, før de idriftsætter en specialbygget TBM. For eksempel er EPB-maskiner (Earth Pressure Balance) ideelle til blød, sammenhængende jord, hvorimod Gylleskjold TBM'er er bedre egnet til ustabil jord med højt hydrostatisk tryk.
| TBM type | Grundtilstand | Primær mekanisme |
| Hard Rock TBM | Massiv granit/basalt | Skiveskærere til flishugning af sten |
| Jordtryksbalance (EPB) | Silt, Ler, Sand | Bruger udgravet jord til at balancere tryk |
| Slurry Shield | Højt vandtryk/løs jord | Opslæmning af bentonit under tryk |
Den operationelle cyklus af underjordisk udgravning
Driften af en TBM er en kontinuerlig cyklus af udgravning og foring. Efterhånden som skærehovedet roterer, og maskinen bevæger sig frem, løftes præstøbte betonsegmenter på plads af en vakuumrejserarm på bagsiden af skjoldet. Disse segmenter er boltet sammen for at danne en komplet ring, som bliver den permanente struktur i tunnelen. Når en ring er færdig, skubber trykcylindrene den nye ring af for at begynde det næste udgravningsslag. Denne proces giver mulighed for højhastigheds-tunneling, der ofte når 10 til 15 meter om dagen afhængigt af diameteren og miljøet.
Præcis vejledning og navigation
Moderne tunnelmaskiner bruger sofistikerede laserstyringssystemer og GPS til at opretholde en præcis bane. Operatører overvåger maskinens position fra en kontrolkabine placeret inde i TBM'en, og sikrer, at afvigelsen fra den planlagte justering holdes inden for millimeter. Denne præcision er kritisk i bymiljøer, hvor maskinen skal navigere mellem eksisterende bygningsfundamenter, undergrundslinjer og forsyningsrør uden at forårsage overfladesætning.
Miljømæssige og sikkerhedsmæssige fordele ved mekanisk tunnelering
Skiftet fra manuel udgravning til TBM-teknologi har drastisk forbedret sikkerhedsstandarderne i byggebranchen. Fordi maskinen giver et kontinuerligt stålskjold til arbejdere, er risikoen for huler næsten elimineret. Derudover reduceres miljøpåvirkningen gennem kontrolleret møgfjernelse og reduceret støjforurening sammenlignet med byggeri på overfladeniveau. De lukkede kredsløbssystemer i Slurry TBM'er giver også mulighed for genanvendelse af borevæsker, hvilket gør processen mere bæredygtig for langsigtede infrastrukturprojekter.
- Reducerede overfladevibrationer beskytter historiske bygninger i bycentre.
- Automatiseret segmentinstallation minimerer manuelt arbejde i højrisikozoner.
- Effektiv logistik gennem brug af slæbeudstyr sikrer en ren arbejdsplads.
