터널 굴착기의 해부학 및 엔지니어링
에이 터널 굴착기 (TBM)은 종종 "기계 두더지"라고도 하며 다양한 토양 및 암석 지층을 통과하는 원형 단면의 터널을 굴착하도록 설계된 정교한 중장비입니다. 기존의 드릴 및 폭발 방식과 달리 TBM은 주변 지반에 대한 교란을 제한하고 매끄러운 터널 벽을 생성하는 이점을 제공합니다. 이 기계는 암석이나 토양의 표면을 부수는 회전 절단 헤드, 기계를 앞으로 밀기 위한 추력 시스템, 찌꺼기 제거 및 영구 터널 라이닝 설치를 용이하게 하는 트레일링 기어로 구성됩니다.
TBM의 핵심 구성 요소
- 커터헤드: 텅스텐 카바이드 커터 또는 지질 구조를 통해 연삭하도록 설계된 디스크 커터가 장착된 전면 디스크입니다.
- 방패: 에이 protective steel cylinder that prevents the surrounding earth from collapsing into the machine while the tunnel lining is being installed.
- 추력 실린더: 기계를 앞으로 추진하기 위해 이전에 설치된 콘크리트 세그먼트를 누르는 유압 잭입니다.
- 컨베이어 시스템: 에이 belt or screw conveyor that transports excavated material (muck) from the front of the machine to the rear for disposal.
다양한 지질 조건에 특화된 TBM 유형
올바른 터널 장비를 선택하는 것은 단단한 암석, 부드러운 점토 또는 수분을 함유한 모래와 같은 지면 조건에 따라 크게 달라집니다. 엔지니어는 맞춤형 TBM을 시운전하기 전에 광범위한 지질 조사를 수행해야 합니다. 예를 들어, EPB(토압 균형) 기계는 부드럽고 응집력이 있는 지반에 이상적인 반면, 슬러리 쉴드 TBM은 정수압이 높은 불안정한 지반에 더 적합합니다.
| TBM형 | 지반상태 | 1차 메커니즘 |
| 하드록 TBM | 단단한 화강암/현무암 | 암석 치핑용 디스크 커터 |
| EPB(토압 균형) | 미사, 점토, 모래 | 굴착된 토양을 사용하여 압력 균형을 유지합니다. |
| Slurry Shield | 높은 수압/느슨한 토양 | 가압된 벤토나이트 슬러리 현탁액 |
지하 발굴 작업 주기
TBM의 작동은 굴착과 라이닝의 연속적인 주기입니다. 커터헤드가 회전하고 기계가 전진함에 따라 프리캐스트 콘크리트 세그먼트가 실드 후면에 있는 진공 이렉터 암에 의해 제자리로 들어 올려집니다. 이러한 세그먼트는 함께 볼트로 결합되어 완전한 링을 형성하며, 이는 터널의 영구 구조가 됩니다. 링이 완성되면 스러스트 실린더가 새 링을 밀어내어 다음 굴착 스트로크를 시작합니다. 이 프로세스를 통해 직경과 환경에 따라 하루에 10~15미터에 달하는 고속 터널링이 가능해집니다.
정밀 안내 및 내비게이션
최신 터널 기계는 정교한 레이저 유도 시스템과 GPS를 활용하여 정확한 궤적을 유지합니다. 운전자는 TBM 내부에 위치한 제어실에서 장비 위치를 모니터링하여 계획된 정렬의 편차가 밀리미터 이내로 유지되는지 확인합니다. 이러한 정밀도는 기계가 표면 침하를 일으키지 않고 기존 건물 기초, 지하철 노선 및 송수관 사이를 탐색해야 하는 도시 환경에서 매우 중요합니다.
기계식 터널링의 환경 및 안전 이점
수동 굴착에서 TBM 기술로의 전환은 건설 산업의 안전 표준을 대폭 향상시켰습니다. 기계는 작업자에게 지속적인 강철 보호막을 제공하므로 함몰 위험이 거의 제거됩니다. 또한, 표면 건설에 비해 먼지 제거를 제어하고 소음 공해를 줄여 환경에 미치는 영향이 줄어듭니다. 슬러리 TBM의 폐쇄 루프 시스템은 또한 굴착 유체의 재활용을 허용하여 장기적인 인프라 프로젝트를 위한 프로세스를 보다 지속 가능하게 만듭니다.
- 표면 진동을 줄여 도심의 역사적인 건물을 보호합니다.
- 에이utomated segment installation minimizes manual labor in high-risk zones.
- 후행기어를 활용한 효율적인 물류로 깨끗한 작업장을 보장합니다.
