Đường hầm nhàm chán . Không giống như các phương pháp khoan và nổ truyền thống, các TBM cung cấp một quy trình đường hầm liên tục, an toàn hơn và thường xuyên hơn. Cốt lõi của hoạt động của họ nằm ở một đầu dao cắt xoay được trang bị các dụng cụ cắt chuyên dụng, được thiết kế để tương tác và phá vỡ mặt đất phía trước.
Nguyên tắc cơ bản: Khai quật quay
Về cơ bản nhất của nó, một TBM khai quật Xoay đầu cắt tròn chống lại mặt đường hầm trong khi áp dụng đồng thời lực đẩy để đẩy nó về phía trước. Loại công cụ cắt và phương pháp quản lý vật liệu khai quật (thường được gọi là "muck") khác nhau tùy thuộc vào điều kiện mặt đất.
Khai quật trong đá cứng
Trong các thành tạo đá cứng, TBM sử dụng Máy cắt đĩa gắn trên đầu cắt. Những máy cắt đĩa này không được thiết kế để "mài" đá đi, mà là để tạo ra gãy xương do căng thẳng. Khi đầu dao cắt quay và TBM được đẩy về phía trước, các máy cắt bằng thép cứng hoặc vonfram gây ra ứng suất nén lớn trên mặt đá. Sự căng thẳng này làm cho đá Fracture và Chip Away từ cơ thể chính phía trước máy.
"Muck" được sản xuất, thường ở dạng đá chip và mảnh đá, sau đó rơi qua các khe hở ở đầu cắt và lên một Hệ thống băng tải Trong TBM. Hệ thống này vận chuyển vật liệu khai quật qua máy và ra khỏi đường hầm để xử lý. Hard Rock TBMS có thể là loại mở (không có khiên đầy đủ, cho phép hỗ trợ đá ngay sau đầu) hoặc đã che chắn (Cung cấp hỗ trợ tạm thời cho các bức tường đường hầm, đặc biệt là trong đá bị gãy). Để tiến lên, các TBM của Hard Rock thường sử dụng Hệ thống kẹp Điều đó đẩy vào các bức tường bên của đường hầm đã được khai quật, cung cấp lực phản ứng cần thiết cho lực đẩy về phía trước.
Khai quật trong mặt đất mềm
Khai quật qua mặt đất mềm, bao gồm đất sét, phù sa, cát và sỏi, đưa ra những thách thức khác nhau, chủ yếu liên quan đến việc duy trì sự ổn định của khuôn mặt và ngăn chặn sự sụp đổ mặt đất. Để giải quyết vấn đề này, các TBM chuyên dụng được sử dụng:
Máy cân bằng áp suất trái đất (EPB)
Các TBM EPB thường được sử dụng trong các nền mềm kết dính. Đầu cắt của họ được trang bị kết hợp Các bit cắt cacbua vonfram, kéo kéo và đôi khi là máy cắt đĩa (cho mặt đất hỗn hợp với một số vùi cứng hơn). Chìa khóa cho hoạt động của EPB là khả năng của nó Cân bằng áp suất tại mặt đường hầm bằng cách sử dụng vật liệu khai quật.
Đầu dao cắt quay và khai quật đất, sau đó đi vào Phòng làm việc Đằng sau đầu cắt. MỘT Băng tải vít Ở phía sau buồng này kiểm soát tốc độ loại bỏ muck. Bằng cách điều chỉnh cẩn thận tốc độ quay của đầu dao cắt và tốc độ xả của băng tải vít, áp suất trong buồng có thể được kiểm soát chính xác, cho phép đất khai quật hoạt động như một môi trường hỗ trợ, do đó ổn định mặt đường hầm và ngăn chặn sự lắng đọng trên bề mặt. Các chất phụ gia như bọt có thể được bơm vào đất để cải thiện khả năng lưu lượng của nó và giảm độ dính của nó, ngăn chặn sự tắc nghẽn của đầu cắt và băng tải.
Slurry Shield TBMS
Các TBM của Slurry Shield phù hợp nhất cho đất hạt bão hòa hoặc không ổn định cao, đặc biệt là những loại có áp lực nước ngầm cao. Thay vì chỉ dựa vào vật liệu khai quật để hỗ trợ khuôn mặt, các TBM này sử dụng Sơn xốp (Một hỗn hợp nước và đất sét bentonite) để ổn định mặt khai quật.
Đầu cắt, thường được trang bị các công cụ cắt tương tự như EPB, khai quật mặt đất, sau đó trộn lẫn với bùn có áp suất trong Phòng khai quật . Hỗn hợp bùn này sau đó được bơm ra khỏi đường hầm để nhà máy tách Trên bề mặt. Tại nhà máy, vật liệu khai quật được tách ra khỏi bùn, sau đó được xử lý và tái chế trở lại TBM. Sự lưu thông liên tục của bùn có áp lực đảm bảo rằng áp suất thủy tĩnh ở mặt đường hầm được cân bằng so với áp suất mặt đất và nước bên ngoài, ngăn chặn sự xâm nhập của nước và mất ổn định mặt đất.
Đẩy và tiến lên
Bất kể điều kiện mặt đất, tất cả các TBM đều yêu cầu một cơ chế để tự thúc đẩy về phía trước. Điều này thường đạt được thông qua Xi lanh lực lực thủy lực . Các xi lanh này đẩy vào lớp lót đường hầm được lắp đặt (các đoạn bê tông đúc sẵn hoặc bắn súng) hoặc, trong trường hợp TBMs kẹp, trực tiếp chống lại đá khai quật, đẩy đầu cắt vào mặt đường hầm. Khi máy tiến lên, các phân đoạn lót đường hầm mới được dựng lên phía sau tấm chắn, tạo thành cấu trúc đường hầm vĩnh viễn.
Về bản chất, các TBM là các nhà máy ngầm tinh vi, liên tục khai quật và hỗ trợ đường hầm khi chúng tiến về phía trước, làm cho chúng không thể thiếu các công cụ để phát triển cơ sở hạ tầng hiện đại.
