터널 보링 머신 (TBM)은 지하 건축에 혁명을 일으킨 정교한 장비입니다. 그들은 본질적으로 주변지면에 최소한의 교란으로 터널을 발굴하도록 설계된 모바일 공장입니다.
TBMS의 작동 방식 : 기본 프로세스
TBM의 핵심 작동에는 몇 가지 연속 단계가 포함됩니다.
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발굴: TBM의 전면에는 방대한 회전 커터 헤드가 있습니다. 이 스틸 디스크에는 하드 암석 또는 절단기 비트를위한 디스크 커터 및 부드러운 접지 용 스크레이퍼와 같은 다양한 절단 도구가 장착되어 있습니다. 커터 헤드가 회전하면 터널 얼굴의 재료를 갈고, 긁히거나 또는 전단합니다.
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큐 삭제 : "Muck"으로 알려진 발굴 된 재료는 커터 헤드의 개구부를 통해 챔버로 들어갑니다. 여기에서 일반적으로 나사 컨베이어 (소프트 그라운드 TBM)로 운반되거나 터널의 길이를 실행하는 일련의 컨베이어 벨트 (하드 록 TBMS)에로드됩니다. 그런 다음이 뭉치는 폐기 또는 재활용을 위해 표면으로 지속적으로 제거됩니다.
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추력과 발전 : TBM은 커터 헤드 뒤에 위치한 강력한 추력 실린더 (잭)에 의해 앞으로 추진됩니다. 이 실린더는 이전에 설치된 터널 라이닝 세그먼트에 대해 밀어내어 커터 헤드를지면으로 전진시키는 데 필요한 힘을 만듭니다.
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터널 라이닝 설치 : 커터 헤드 바로 뒤에 TBM (방패)의 보호 쉘 안에있는자가 있습니다. 이 로봇 팔은 프리 캐스트 콘크리트 세그먼트 (일반적으로 구부러진 사다리꼴 조각)를 집어 들고 세 심하게 터널 안감의 완전한 고리를 형성합니다. 이 세그먼트는 함께 볼트로 고정되어지면을지지하고 완성 된 터널 벽을 형성하는 강력하고 방수 및 영구 구조를 만듭니다.
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그라우팅 : 세그먼트 링이 설치되면 세그먼트 외부와 발굴 된 접지 ( "꼬리 공간") 사이의 공극은 즉시 특수 그라우트로 채워집니다. 이 그라우트는 터널 라이닝에 대한 추가 지원을 제공하고,지면 정착 방지 및 꽉 끼는 보장을 강화시킵니다.
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조향 및 탐색 : TBM에는 정교한 레이저 안내 시스템 및 측량 기기가 장착되어 있습니다. 연산자는 개별 잭의 추력을 조정하거나 커터 헤드의 회전 속도를 변경하거나 기계 내에서 관절 조인트를 사용하여 TBM의 방향을 정확하게 제어 할 수 있습니다. 이를 통해 계획된 정렬 및 기울기, 심지어 탐색하는 곡선을 유지할 수 있습니다.
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후행 기어 (백업 시스템) : 주요 TBM 본체 뒤에는 일련의 관절 균 또는 트레일러 ( "백업 시스템")가 다음과 같습니다. 이 후행 기어는 다음을 포함하여 필수 지원 시스템을 제공합니다.
- 전원 공급 장치 및 제어실
- 환기 시스템
- 멍의 제거 컨베이어
- 그라우트 펌프 및 혼합 식물
- 물 및 유틸리티 라인
- 인력 접근 및 안전 장비.
TBM의 유형 및 응용 프로그램
TBM 유형의 선택은 중요하며 터널링 할 지상의 지질 학적 조건에 크게 의존합니다.
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Hard Rock TBMS (오픈 그리퍼 TBMS / Shielded Hard Rock TBMS) :이 TBM은 견고한 암석을 위해 설계되었습니다. 그들은 암석면에서 미세한 자극을 만드는 디스크 절단기를 사용합니다.
- 오픈 그리퍼 TBMS : 그리퍼 패드로 터널 벽 (록)에 끼워서 전진합니다.
- 차폐 하드 록 TBMS : 암석 조건이 골절되거나 혼합 될 때 사용하여 방패로 완전한지면 지지대를 제공하고 종종 세그먼트 라이닝을 설치합니다.
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지구 압력 균형 (EPB) TBMS : 짧은 기간 동안지지하지 않고 서있을 수있는 부드럽고 응집력있는 토양 (클레이, 미사, 모래)에 이상적입니다. EPB TBM은 발굴 된 재료 자체를 사용하여 터널면에 압력을 가해 주변지면 압력의 균형을 맞추는 "뭉크 케이크"를 만듭니다. 나사 컨베이어는이 균형을 유지하면서 멍의 제거를 조절합니다.
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슬러리 TBMS : 느슨하고 물을 쌓는 토양 (모래, 자갈, 포화 땅)에 가장 적합합니다. 슬러리 TBM에서 커터 헤드는 가압 슬러리로 채워진 챔버에서 작동합니다. 슬러리는 터널 얼굴을 안정화시키고 굴착 된 재료를 파이프를 통해 표면으로 운반하여 고체를 액체와 분리하기 위해 가공됩니다.
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혼합 접지 TBMS (가변 밀도 TBMS) : 이들은 다양한지면 조건에 적응할 수있는 다목적 기계이며 때로는 EPB와 슬러리 TBM의 기능을 결합합니다. 얼굴 압력 및 멍의 제거 속도와 같은 매개 변수를 조정하여 변화하는 토양 특성에 맞게 조정할 수 있습니다.
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파이프 잭킹 머신 (Microtunneling TBMS) : 파이프 라인 또는 더 작은 유틸리티 도관을 설치하는 데 사용되는 종종 원격 제어되는 TBM의 작은 버전. 그들은 커터 헤드 바로 뒤에 파이프를 밀어 넣습니다.
TBMS 사용의 장점
- 속도와 효율성 : TBMS는 지속적으로 구멍을 뚫고 일반적으로 터널을 드릴링 및 폭파와 같은 기존의 방법보다 훨씬 빠르게 발굴 할 수 있습니다.
- 안전: TBM의 동봉 된 방패는 인력에게 더 안전한 작업 환경을 제공하여 붕괴 및 지하수 유입으로부터 보호합니다.
- 최소 표면 교란 : 지하를 운영함에 따라 TBM은 지표 인프라, 트래픽 및 지역 사회에 대한 혼란을 크게 줄여 도시 지역에 이상적입니다.
- 환경 영향 감소 : 표면에 버전 더미가 적고 폭파에 비해 진동 수준이 낮고 소음이 적습니다.
- 일관된 터널 모양 : TBM은 매끄럽고 원형 터널 보어를 생성하여 종종 필요한 2 차 안감의 양을 줄입니다.
- 자동화 : 많은 TBM 기능이 자동화되어 일관된 성능과 수동 노동이 줄어 듭니다.
주목할만한 TBM 프로젝트
TBM은 다음을 포함하여 세계에서 가장 인상적인 인프라 프로젝트를 구성하는 데 중요한 역할을 해왔습니다.
- 채널 터널 (Eurotunnel) : 영국 및 프랑스를 영어 채널로 연결합니다.
- Gotthard Base Tunnel : 스위스의 알프스를 통과하는 세계에서 가장 긴 철도 터널.
- 런던의 크로스 레일 (엘리자베스 라인) : 거대한 지하 철도 시스템.
- 뉴욕시의 두 번째 애비뉴 지하철 : 지하철 네트워크 확장.
- 시애틀의 SR 99 터널 (Bertha) : 대규모 고속도로 터널.
결론적으로, TBMS는 우리가 지하 건설 방식을 변화시킨 엔지니어링 경이로움입니다. 다양한 지질 학적 조건을 다루는 그들의 효율성, 안전 및 능력은 현대 사회의 중요한 숨겨진 동맥을 만들기위한 필수 도구를 만듭니다.