는 터널링 보링 머신 ( TBM )(종종 단순히 "두더지"라고도 함)은 토목 및 지질공학 분야에서 가장 중요한 발전 중 하나를 나타냅니다. 이 거대하고 정교한 기계는 지하 인프라 건설에 혁명을 일으켰고, 전례 없는 속도, 정밀도 및 안전성으로 운송, 유틸리티 및 광산용 터널을 만들 수 있게 되었습니다.
메커니즘 및 핵심 구성 요소
터널링 보링 머신은 본질적으로 터널 표면을 굴착하는 동시에 임시 또는 영구 지원 시스템을 설치하도록 설계된 완전한 모바일 공장입니다. TBM은 일반적으로 세 가지 기본 섹션으로 구성됩니다.
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커터 헤드(얼굴):
- 이것은 단단한 암석을 위한 디스크 커터 또는 연약한 지반을 위한 커터 비트와 드래그 픽의 조합과 같은 다양한 절단 도구가 장착된 최전방 회전 요소입니다.
- 는 cutter head rotates and is thrust forward by hydraulic jacks, crushing or scraping the rock and soil at the tunnel face.
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방패와 몸체(가운데):
- 는 방패 커터 헤드 바로 뒤에 있는 커다란 원통형 강철 케이스입니다. 이는 새로 굴착된 터널 벽에 즉각적인 구조적 지지를 제공하여 영구 터널 라이닝이 설치될 때까지 기계와 내부 작업자를 느슨한 지반으로부터 보호합니다.
- 는 추력 시스템 강력한 유압 잭으로 구성된 는 마지막으로 설치된 터널 라이닝 세그먼트를 눌러 장비를 전진시킵니다.
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후행 기어(후방):
- 길이가 100미터 이상에 달하는 이 섹션에는 필수 지원 장비가 보관되어 있습니다.
- 여기에는 다음이 포함됩니다. 찌꺼기 제거 시스템 (컨베이어 벨트 또는 슬러리 파이프) 굴착된 자재("머크")를 터널 밖으로 효율적으로 운반하기 위한 제어 및 전력 시스템, 환기 장비 및 중요한 세그먼트 생성자 이는 영구 터널 라이닝을 형성하는 프리캐스트 콘크리트 세그먼트를 정확하게 배치합니다.
TBM의 분류 및 유형
TBM 선택은 특정 지질 조건과 지하수 압력에 크게 의존하는 모든 프로젝트에서 중요한 결정입니다. TBM은 관통하도록 설계된 지면에 따라 광범위하게 분류됩니다.
1. 하드록 TBM
- 개방형/그리퍼 TBM: 즉각적인 라이닝 없이 짧은 기간 동안 스스로 지탱할 수 있는 안정적이고 단단한 암석 조건에서 사용됩니다. 그들은 유압을 사용합니다 그리퍼 기계가 커터 헤드의 전방 추력에 반응할 수 있도록 터널 벽에 고정합니다.
- 단일 쉴드 TBM: 부서지거나 덜 안정적인 단단한 암석에 사용됩니다. 그들은 실드 바로 뒤에 콘크리트 라이닝 세그먼트를 설치하고 완성된 라이닝을 밀어서 앞으로 밀어냅니다.
- 이중 쉴드 TBM: 는 most versatile hard rock machines. They feature two telescoping shields and a gripping system, allowing them to install the lining simultaneously while excavating (continuous tunneling) when in stable rock, or operate in alternating modes when conditions are unstable.
2. 연약지반 TBM(쉴드머신)
는se machines incorporate methods to actively balance the pressure at the tunnel face, crucial for preventing ground collapse or water ingress in soft soils (like sand, clay, and silt).
- EPB(토압 균형) TBM: 응집력이 있고 부드러운 지반에 이상적입니다. 커터 페이스의 가압 챔버 내에서 굴착된 재료(머크)를 사용하여 안정성을 유지합니다. 스크류 컨베이어는 머크 제거 속도를 제어하여 기계 앞의 흙과 수압의 균형을 정확하게 맞춥니다.
- 슬러리 쉴드 TBM(하이드로쉴드): 입상 토양이나 높은 수압 하에서 사용됩니다. 가압된 벤토나이트 슬러리를 주입하여 표면을 안정시킵니다. 이 슬러리는 필터 케이크를 형성하여 땅을 밀봉합니다. 굴착된 물질은 슬러리와 혼합되어 표면 분리 플랜트로 펌핑됩니다.
기존 방법에 비해 장점
는 global adoption of the 터널링 보링 머신 기존의 "드릴 앤 블라스트" 방법에 비해 몇 가지 중요한 이점이 있습니다.
- 향상된 안전성: 폭발물의 사용을 제거하여 인력에 대한 위험을 대폭 줄입니다.
- 최소한의 표면 중단: 작업은 주로 지하에서 이루어지므로 소음, 진동 및 혼란이 최소화됩니다. 이는 도시 지역의 주요 이점입니다.
- 속도 및 효율성 향상: TBM은 지속적인 터널링 프로세스를 제공하며 종종 드릴 및 폭발보다 훨씬 더 높은 전진 속도를 달성합니다.
- 정밀도: 최신 TBM은 정교한 레이저 또는 내비게이션 시스템에 의해 안내되어 높은 정렬 정확도를 보장합니다.
- 과도한 굴착 감소: 는 TBM bores a precise circular tunnel, reducing the amount of spoil (muck) generated and the volume of lining material required.
결론적으로, 터널링 보링 머신 21세기 인프라 개발에 없어서는 안 될 도구입니다. 도시 인구가 증가하고 고속철도 터널 및 대규모 유틸리티 네트워크와 같은 복잡한 장거리 인프라에 대한 필요성이 증가함에 따라 엔지니어링 경이로움으로서의 TBM의 역할은 더욱 중요해질 것입니다.
