Các thành phần chính của một Máy nhàm chán đường hầm
Trọng tâm của bất kỳ TBM nào là đầu máy cắt, đó là yếu tố xoay chịu trách nhiệm phá vỡ mặt đất khi máy tiến qua trái đất. Thành phần này được trang bị một loạt các răng nặng được làm từ các vật liệu có độ bền cao như vonfram cacbua, được thiết kế để cắt qua nhiều loại đất khác nhau, bao gồm đất sét mềm, cát và đá cứng.
Đằng sau đầu cắt là khiên, bảo vệ máy và công nhân khỏi áp lực mặt đất xung quanh. Tấm khiên giúp duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của đường hầm khi tiến triển khai quật. Trong một số trường hợp, tấm khiên được trang bị giắc cắm thủy lực đẩy máy về phía trước, duy trì áp lực liên tục để giữ cho các bức tường đường hầm ổn định.
Cơ chế khai quật đường hầm
TBM sử dụng một quy trình liên tục để loại bỏ vật liệu khai quật, thường thông qua một hệ thống băng tải và máy cạo mang các mảnh vụn ra khỏi đầu dao cắt. Các vật liệu sau đó được vận chuyển lên bề mặt để xử lý hoặc tái chế. Việc loại bỏ hiệu quả các mảnh vụn là rất quan trọng để duy trì tiến trình của máy và đảm bảo đường hầm vẫn không bị cản trở.
Khi TBM di chuyển về phía trước, lớp lót đường hầm được lắp đặt ngay sau khiên. Lớp lót này thường được làm bằng các phân đoạn bê tông phù hợp với nhau để tạo thành một cấu trúc mạnh mẽ, liên tục. Lớp lót phục vụ hai mục đích: nó cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho đường hầm và giúp ngăn nước ngầm hoặc các vật liệu khác vào đường hầm.
Hệ thống điều hướng và điều khiển nâng cao
Một trong những khía cạnh ấn tượng nhất của công nghệ TBM là khả năng điều khiển máy có độ chính xác cao. TBM được trang bị các hệ thống điều hướng tinh vi sử dụng kết hợp GPS, quét laser và đơn vị đo quán tính (IMU) để theo dõi vị trí của máy và đảm bảo nó tuân theo căn chỉnh chính xác.
Người vận hành có thể theo dõi tiến trình TBM TBM trong thời gian thực, điều chỉnh các tham số như tốc độ đầu và lực đẩy của máy cắt để tối ưu hóa hiệu suất. Các hệ thống này rất quan trọng trong việc đảm bảo đường hầm vẫn thẳng và không đi chệch khỏi tuyến đường được lên kế hoạch, đặc biệt là trong điều kiện địa chất khó khăn.
Các tính năng môi trường và an toàn
Với quy mô của nhiều dự án TBM, đảm bảo sự an toàn của người lao động và giảm thiểu tác động môi trường là những ưu tiên hàng đầu. Các TBM hiện đại được trang bị các hệ thống an toàn tiên tiến như phát hiện và ức chế lửa, thông gió và các tuyến đường thoát khẩn cấp. Môi trường kèm theo cũng làm giảm sự tiếp xúc với các khí hoặc điều kiện nguy hiểm có thể gặp phải trong đường hầm mặt mở.
Ngoài ra, TBMS giúp giảm thiểu sự gián đoạn bề mặt. Không giống như khai quật hố mở truyền thống, có thể gây ra tiếng ồn, độ rung và bụi, TBM hoạt động hoàn toàn dưới lòng đất, cho phép xây dựng tiến hành gián đoạn tối thiểu đối với môi trường xung quanh và cộng đồng địa phương.
Những đổi mới trong tương lai trong công nghệ nhàm chán của đường hầm
Công nghệ đằng sau TBMS tiếp tục phát triển, với những đổi mới mới được giới thiệu để cải thiện hiệu suất, an toàn và bền vững môi trường. Một số phát triển thú vị nhất trong ngành bao gồm:
TBM tự trị: Các nhà nghiên cứu đang làm việc để làm cho các TBM hoàn toàn tự trị, trong đó máy có thể đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu thời gian thực mà không cần sự can thiệp của con người. Điều này có thể cải thiện hiệu quả hơn nữa và giảm nguy cơ lỗi của con người.
Công nghệ đầu cắt được cải thiện: Những tiến bộ trong khoa học vật liệu dẫn đến đầu cắt mạnh hơn, bền hơn, có thể đào qua các vật liệu cứng hơn hiệu quả hơn, giảm hao mòn trên máy.
TBM xanh: Khi ngành công nghiệp xây dựng trở nên tập trung hơn vào tính bền vững, các TBM "xanh" giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường đang trở nên phổ biến. Một số TBM hiện được thiết kế để tạo ra sức mạnh của riêng họ thông qua các nguồn tái tạo, chẳng hạn như năng lượng mặt trời.
