Trending titel: Under pres: Hvordan Single Shield TBM'er revolutionerer Hard Rock Tunneling

Den mekaniske arkitektur af Single Shield TBM'er

Den Single Shield Tunnel Boring Machine (TBM) er specielt konstrueret til udgravning i hårde bjergarter, hvor klippemassen er sprækket eller ustabil. I modsætning til TBM'er med åben bjælke rummer Single Shield-varianten hele dets interne maskineri i en beskyttende cylindrisk stålbeklædning. Dette skjold giver øjeblikkelig støtte over hovedet og sideværts, og beskytter både personalet og højpræcisionskomponenterne mod faldende snavs eller "klippesprængninger". Skærhovedet foran er udstyret med kraftige skiveskærere, der udøver et enormt pres på klippefladen, hvilket skaber spændingsbrud, der får klippen til at flise væk i håndterbare fragmenter.

Inde i skjoldet er fremdriftssystemet afhængig af en langsgående fremdrivningsmekanisme. Fordi maskinen fungerer i en enkelt skærmkonfiguration, skubber den typisk af fra de tidligere installerede betonsegmenter for at bevæge sig fremad. Denne integration af udgravning og beklædning gør det til et usædvanligt effektivt valg til vandtransporttunneler over store afstande, jernbanepassager og forsyningsledninger, hvor der kræves en færdig betonbeklædning umiddelbart efter boreprocessen.

Operationel dynamik og kedelig sekvens

Den 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.

Den Ring Building Phase

Når trykcylindrene når deres maksimale forlængelse, stopper boringen. Cylindrene trækkes derefter tilbage i små grupper for at give plads til segmentopretteren. Denne robotarm løfter præfabrikerede betonsegmenter og bolter dem sammen til en komplet ring. Denne proces er opsummeret nedenfor:

• Tilbagetrækning af hydrauliske trykcylindre mod den sidst afsluttede ring.
• Præcisionsplacering af præfabrikerede segmenter med vakuumgrebsarm.
• Fugning af det ringformede mellemrum mellem klippen og betonsegmentet for at sikre stabilitet.
• Fremføring af skjoldet ved at skubbe den nyligt installerede ring af.

Teknisk sammenligning: Single Shield vs Double Shield

Valget af den korrekte TBM afhænger i høj grad af klippens ubegrænsede trykstyrke (UCS) og tilstedeværelsen af forkastningszoner. Mens Double Shield TBM'er giver mulighed for samtidig boring og foring, kræver de kompetent rock til at gribe med deres "griber"-sko. Single Shield TBM'er er mere alsidige inden for geologi, der varierer mellem kompetente sten og stærkt sprækkede zoner, da de ikke er afhængige af sidevægsgreb for stabilitet.

Fordele ved udfordrende geologiske forhold

Den 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.

Effektivitet i vandtilstrømningsstyring

Ved tunnel gennem hård sten, der indeholder grundvandsmagasiner, kan Single Shield TBM'er udstyres med specialiserede tætninger og sonderingsudstyr. Ved at bore foran skærehovedet kan ingeniører injicere fugemasse for at stabilisere jorden og blokere vandindtrængen, før maskinen overhovedet når området. Skjoldets design giver mulighed for et mere kontrolleret miljø til at håndtere disse pludselige ændringer i hydrogeologien, hvilket sikrer, at projektets tidslinje forbliver intakt på trods af underjordiske overraskelser.