Tunneling af kedelige maskiner (TBM'er) er vidunder af moderne teknik, designet til at udgrave tunneler med minimal forstyrrelse på overfladen. Mens alle TBM'er tjener det samme grundlæggende formål, anvender de forskellige metoder til at styre det udgravede materiale, kendt som Muck, og understøtter tunnelens ansigt. De to mest almindelige typer er Earth Pressure Balance (EPB) maskine og Slurry Shield . At forstå deres forskelle er afgørende for at vælge det rigtige tunnelboringsudstyr til et givet projekt.
Earth Pressure Balance (EPB) maskiner
EPB -maskiner er en type mekaniseret skjold, der er yderst effektiv i sammenhængende, bløde jordforhold som ler, silt og sand. Kerneprincippet for et EPB -skjold er at bruge selve det udgravede materiale til at skabe et stabilt tryk ved tunnelfladen, hvilket forhindrer, at den omgivende jord kollapser.
Hvordan det fungerer:
-
Udgravning og muck -konditionering: Maskinens roterende skærerhoved udgraver jorden. Når mucken kommer ind i maskinens trykkammer (skruetransportkammeret), blandes det med konditioneringsmidler som skum, bentonit eller polymerer. Disse midler forvandler jorden til en plastik, tandpasta-lignende konsistens.
-
Trykkontrol: Skruetransportøren, som er hjertet af EPB -systemet, styrer den hastighed, hvormed den konditionerede muck udvindes fra kammeret. Ved at justere skruetransportørens hastighed og tunnelmaskinens trykkraft opretholdes et konstant tryk ved tunnelfladen. Dette tryk afbalancerer perfekt det omgivende jord- og vandtryk, hvilket sikrer stabilitet uden at forårsage jordbosættelse.
-
Muck Transport: Den konditionerede muck transporteres derefter ud af tunnelen på et transportbånd eller på anden måde.
Fordele:
-
Fremragende til blød, finkornet jord.
-
Kræver mindre afvanding sammenlignet med andre metoder, hvilket gør det mere miljøvenligt i nogle tilfælde.
-
Det udgravede materiale er ofte let at håndtere og bortskaffe.
Ulemper:
-
Kampe i grov, meget permeabel grund (f.eks. Grus), hvor konditioneringsmidlerne ikke effektivt kan skabe en tryktæt pasta.
-
Kan være mindre effektiv under blandede ansigtsforhold (hvor tunnelens ansigt består af både blød og hård rock).
Slurry Shield TBMS
Slurry Shield TBMS I modsætning hertil er der specifikt designet til tunneling i vandbærende, ikke-sammenhængende jord, såsom sand og grus, samt blandet ansigt. I stedet for at bruge den udgravede jord til trykbalance, bruger de en undertrykket bentonitopslæmning.
Hvordan det fungerer:
-
Udgravning og gylleinjektion: Skærehovedet udgraver jorden, som straks blandes med en bentonitopslæmning i udgravningskammeret. Opslæmningen pumpes ind i kammeret ved et kontrolleret tryk.
-
Trykkontrol: Den undertrykkede opslæmning danner en "filterkage" på tunnelfladen, der fungerer som en barriere for at forhindre, at vand kommer ind i kammeret og malet i sammenbrud. Opslæmningens tryk kontrolleres omhyggeligt for at modveje den ydre jord og vandtryk.
-
Muck transport og adskillelse: Blandingen af gylle og muck pumpes derefter ud af tunnelen til et overfladeseparationsanlæg. Her er den udgravede jord adskilt fra opslæmningen, som derefter rekonditioneres og pumpes tilbage i tunnelmaskinen for at blive genbrugt.
Fordele:
-
Meget effektiv i vandtæt, ikke-sammenhængende jord.
-
Fremragende til håndtering af højt vandtryk.
-
Kan styre en lang række jordforhold, herunder stenfragmenter og stenblokke.
Ulemper:
-
Kræver et komplekst og dyrt gyllebehandlingsanlæg på overfladen.
-
Processen med at adskille mucken fra opslæmningen kan være kostbar og tidskrævende.
-
Bortskaffelse af den udgravede muck kan være mere kompliceret på grund af dens blanding med opslæmning.
Konklusion
Sammenfattende valget mellem en EPB TBM og en Slurry Shield Afhænger stort set af de geologiske og hydrogeologiske tilstande på tunnelstedet. En EPB-maskine er go-to for sammenhængende, blød jord , udnytte selve det udgravede materiale for stabilitet. Et opslæmningsskjold er på den anden side den overordnede mulighed for Vandbærende, ikke-sammenhængende jord , der er afhængig af en bentonitopslæmning for at opretholde ansigtstryk. Begge typer tunnelboringsmaskiner repræsenterer sofistikerede løsninger på udfordringerne ved underjordisk konstruktion, men deres forskellige operationelle principper gør dem velegnede til forskellige underjordiske miljøer.
