Bên dưới những con đường nhộn nhịp của các thành phố hiện đại, một cuộc cách mạng im lặng đang diễn ra. Các kỹ sư và đội xây dựng đang khắc ra không gian ngầm cho tàu điện ngầm, đường hầm và các tiện ích với hiệu quả và độ chính xác chưa từng có. Trọng tâm của sự biến đổi này là một sự kỳ diệu về kỹ thuật: Máy Shield cân bằng áp lực Trái đất (EPB). Món máy phi thường này đã xác định lại cách chúng ta tiếp cận đường hầm trong môi trường đô thị, nơi sự ổn định, an toàn và sự gián đoạn tối thiểu là tối quan trọng.
Máy khiên cân bằng áp lực trái đất là gì?
MỘT Máy khiên cân bằng áp suất trái đất là một máy nhàm chán đường hầm chuyên dụng cao được thiết kế để hoạt động trong điều kiện mặt đất mềm, chẳng hạn như đất sét, phù sa hoặc cát. Mục đích chính của nó là khai quật các đường hầm đồng thời quản lý áp lực gây ra bởi đất xung quanh và nước ngầm. Không giống như các phương pháp đường hầm truyền thống thường liên quan đến việc khai quật hoặc nổ mìn mở, các máy EPB tạo ra một môi trường được kiểm soát trong mặt đường hầm, đảm bảo sự ổn định và ngăn chặn sự sụp đổ.
Phần "khiên" của máy đề cập đến vỏ bên ngoài bảo vệ hỗ trợ đường hầm mới được khai quật cho đến khi nó có thể được lót bằng các vật liệu vĩnh viễn như các đoạn bê tông. Trong khi đó, khía cạnh "Cân bằng áp lực trái đất" đề cập đến hệ thống khéo léo ổn định mặt đường hầm bằng cách duy trì trạng thái cân bằng giữa áp suất bên trong máy và áp suất trái đất bên ngoài. Hành động cân bằng tinh tế này giảm thiểu rủi ro giải quyết mặt đất hoặc lên trên đường hầm, có thể làm hỏng các cấu trúc bề mặt.
Nó hoạt động như thế nào?
Thoạt nhìn, một máy khiên EPB giống như một con sâu cơ học khổng lồ. Mặt trước của nó chứa một đầu dao cắt xoay được trang bị các dụng cụ cắt phá vỡ đất khi máy tiến lên. Các vật liệu khai quật thường được gọi là "muck" sau đó được vận chuyển về phía sau qua một hệ thống băng tải vít vào một buồng nơi khối lượng và tính nhất quán của nó được điều chỉnh cẩn thận.
Ở đây, nơi mà phép thuật xảy ra: Máy điều chỉnh tốc độ mà muck được loại bỏ khỏi buồng để phù hợp với tốc độ khai quật. Bằng cách làm như vậy, nó đảm bảo rằng áp lực bên trong buồng phù hợp với áp suất đất tự nhiên bên ngoài. Nếu quá nhiều vật liệu được loại bỏ quá nhanh, mặt đất xung quanh có thể sụp đổ vào trong; Nếu quá ít được loại bỏ, áp suất thừa có thể đẩy mặt đường hầm ra ngoài, gây ra sự bất ổn. Quá trình điều chỉnh thời gian thực này là những gì làm cho các máy EPB rất hiệu quả trong các điều kiện địa chất đầy thách thức.
Để tăng cường hơn nữa sự ổn định, máy tiêm các chất phụ gia như bọt hoặc bentonite vào đất để cải thiện tính chất dẻo và dòng chảy của nó. Những chất phụ gia này giúp duy trì sự cân bằng đúng giữa tính trôi chảy và sự gắn kết, đảm bảo hoạt động trơn tru ngay cả trong các loại đất không thể đoán trước.
Tại sao máy EPB lại cần thiết?
Đường hầm đô thị đưa ra những thách thức độc đáo. Các thành phố được đông dân cư, với các tòa nhà, đường và cơ sở hạ tầng ngầm được đóng gói chặt chẽ với nhau. Các phương pháp khai quật truyền thống có thể gây ra sự gián đoạn đáng kể, bao gồm tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm tiếng ồn và thiệt hại tiềm tàng cho các cấu trúc hiện có. Hơn nữa, họ thường yêu cầu các công trình bề mặt rộng lớn, có thể không thực tế trong các không gian hạn chế.
Máy EPB giải quyết các vấn đề này trực tiếp. Bằng cách vận hành hoàn toàn dưới lòng đất, họ giảm thiểu rối loạn bề mặt. Khả năng ổn định mặt đường hầm của họ làm giảm nguy cơ sụt lún, bảo vệ các tòa nhà và tiện ích gần đó. Ngoài ra, máy EPB rất linh hoạt, có khả năng xử lý một loạt các loại đất mà không cần sửa đổi chính.
Một lợi thế quan trọng khác là sự thân thiện với môi trường của họ. So với các kỹ thuật đường hầm thông thường, máy EPB tạo ra ít chất thải hơn, sử dụng ít tài nguyên hơn và tạo ra lượng khí thải thấp hơn. Họ cũng cho phép khai quật liên tục, tăng tốc đáng kể các mốc thời gian dự án.
