터널 보링 머신 (TBMS)는 가장 부드러운 토양에서 가장 단단한 암석 형성에 이르기까지 다양한 지질 조건을 통해 터널을 발굴함으로써 지하 건축을 혁신하는 현대의 엔지니어링 경이로움입니다. 전통적인 드릴 앤 블래스트 방법과 달리 TBMS는 연속적이고 안전하며 종종 터널링 프로세스를 제공합니다. 이들의 작동의 핵심은 특수한 절단 도구가 장착 된 회전 커터 헤드에 있으며,지면과 상호 작용하고 분해되도록 설계되었습니다.
기본 원리 : 회전 발굴
가장 기본적으로 TBM은 발굴됩니다 원형 커터 헤드 회전 터널 페이스에 대해 동시에 상당히 적용됩니다 추력력 그것을 앞으로 밀기 위해. 절단 도구의 유형과 발굴 된 재료를 관리하는 방법 (종종 "muck")은지면 조건에 따라 크게 다릅니다.
하드 록에서 발굴
하드 암석에서는 TBM이 활용합니다 디스크 커터 커터 헤드에 장착되었습니다. 이 디스크 커터는 암석을 "갈기"하도록 설계된 것이 아니라 스트레스 골절을 유도하기 위해 설계되었습니다. 커터 헤드가 회전하고 TBM이 앞으로 추진되면 강화 된 강철 또는 텅스텐 카바이드 디스크 커터는 암석 얼굴에 엄청난 압축 응력을 발휘합니다. 이 스트레스로 인해 암석이 발생합니다 골절과 칩 기계 앞의 본체에서.
일반적으로 바위 칩과 조각의 형태로 생산 된 "멍"은 커터 헤드의 개구부를 통해 그리고 컨베이어 시스템 TBM 내에서. 이 시스템은 발굴 된 재료를 기계를 통해 및 터널 밖으로 처리하여 처리합니다. 하드 록 TBM도 가능합니다 오픈 타입 (전체 방패 없이는 커터 헤드 뒤에 즉시 암석지지를받을 수 있음) 또는 차폐 (터널 벽, 특히 골절 된 암석에서 일시적인 지원을 제공). 전진하기 위해 Hard Rock TBMS는 종종 a를 사용합니다 그리퍼 시스템 그것은 이미 발굴 된 터널의 측벽을 밀어 넣어 앞으로 추력에 필요한 반응력을 제공합니다.
부드러운 땅에서 발굴
점토, 미사, 모래 및 자갈을 포함한 부드러운 땅을 통해 발굴되면 주로 얼굴 안정성을 유지하고지면 붕괴 방지와 관련된 다양한 도전이 발생합니다. 이를 해결하기 위해 특수 TBM이 사용됩니다.
지구 압력 균형 (EPB) 기계
EPB TBMS는 일반적으로 응집력있는 소프트 접지에서 사용됩니다. 그들의 커터 헤드에는 조합이 장착되어 있습니다 텅스텐 카바이드 절단 비트, 드래그 픽 및 때로는 디스크 커터 (더 어려운 내포물과 혼합 된지면). EPB 운영의 핵심은 압력의 균형 터널에서 발굴 된 재료 자체를 사용하여.
커터 헤드가 회전하고 토양을 발굴 한 다음에 들어갑니다. 작업장 커터 헤드 뒤에. 에이 나사 컨베이어 이 챔버의 후면에서는 멍이 제거되는 속도를 제어합니다. 커터 헤드의 회전 속도와 나사 컨베이어의 방전 속도를 조심스럽게 조절함으로써, 챔버 내의 압력은 정확하게 제어 될 수있어, 굴착 된 토양이지지 매체로서 작용하여 터널 얼굴을 안정화시키고 표면의 침전을 방지 할 수있다. 폼과 같은 첨가제는 토양에 주입하여 흐름성을 향상시키고 끈적 거리기를 줄여 커터 헤드와 컨베이어의 막힘을 방지 할 수 있습니다.
슬러리 방패 tbms
Slurry Shield TBMS는 포화 또는 불안정한 세분화 토양, 특히 지하수 압력이 높은 토양에 가장 적합합니다. 얼굴지지를 위해 발굴 된 재료에만 의존하는 대신이 TBM은 가압 슬러리 (물과 벤토나이트 점토의 혼합물) 발굴면을 안정화시키기 위해.
종종 EPBS와 유사한 절단 도구가 장착 된 절단 장치는지면을 발굴 한 다음, 가압 슬러리와 혼합됩니다. 발굴 챔버 . 이 슬러리가 달린 혼합물은 터널에서 펌핑됩니다. 분리 공장 표면에. 식물에서, 발굴 된 재료는 슬러리로부터 분리 된 다음, TBM으로 다시 처리하고 재활용된다. 가압 슬러리의 연속 순환은 터널면의 정수압이 외부지면 및 수압에 균형을 이루어 물 유입 및지면 불안정성을 방지합니다.
추력과 발전
지면 조건에 관계없이 모든 TBM은 스스로 전진하는 메커니즘이 필요합니다. 이것은 일반적으로 달성됩니다 유압 추력 실린더 . 이 실린더는 설치된 터널 라이닝 (조립식 콘크리트 세그먼트 또는 샷 크레타) 또는 그립퍼 TBM의 경우 발굴 된 암석에 직접 푸터 헤드를 터널면으로 유도합니다. 기계가 발전함에 따라 새로운 터널 라이닝 세그먼트가 방패 뒤에 세워져 영구 터널 구조를 형성합니다.
본질적으로, TBM은 정교한 지하 공장으로, 앞으로 나아갈 때 터널을 지속적으로 발굴하고 지원하여 현대적인 인프라 개발을위한 필수 도구를 제공합니다.
