Kiến trúc cơ khí của TBM lá chắn đơn
các Máy khoan hầm đơn (TBM) được thiết kế đặc biệt để đào trong điều kiện đá cứng, nơi khối đá bị nứt hoặc không ổn định. Không giống như các TBM chùm tia mở, biến thể Single Shield chứa toàn bộ máy móc bên trong bên trong lớp vỏ thép hình trụ bảo vệ. Tấm chắn này cung cấp sự hỗ trợ ngay lập tức từ phía trên và phía bên, bảo vệ cả nhân sự và các bộ phận có độ chính xác cao khỏi các mảnh vỡ rơi xuống hoặc "các vụ nổ đá". Đầu cắt ở phía trước được trang bị các máy cắt đĩa hạng nặng tạo áp lực rất lớn lên mặt đá, tạo ra các vết nứt do ứng suất khiến đá bị sứt mẻ thành các mảnh có thể quản lý được.
Bên trong tấm chắn, hệ thống đẩy hoạt động dựa trên cơ cấu đẩy dọc. Do máy hoạt động theo cấu hình lá chắn đơn nên nó thường đẩy ra khỏi các đoạn bê tông đã lắp đặt trước đó để di chuyển về phía trước. Sự kết hợp đào và lót này làm cho nó trở thành sự lựa chọn đặc biệt hiệu quả cho các đường hầm vận chuyển nước đường dài, đường sắt và đường ống dẫn tiện ích, nơi cần có lớp lót bê tông hoàn thiện ngay sau quá trình khoan.
Động lực vận hành và trình tự nhàm chán
các operational cycle of a Single Shield TBM is a synchronized process of excavation and structural reinforcement. The cycle begins with the boring phase, where hydraulic cylinders extend to push the cutterhead into the rock. As the rock is crushed, a series of buckets or scoops on the cutterhead transfer the muck onto a conveyor belt that runs through the center of the machine to the rear. This continuous removal system ensures that the face remains clear for the cutters to maintain optimal penetration rates.
các Ring Building Phase
Khi các xi lanh lực đẩy đạt đến độ mở rộng tối đa, quá trình móc lỗ sẽ dừng lại. Sau đó, các ống trụ này được rút lại thành từng nhóm nhỏ để tạo khoảng trống cho bộ dựng đoạn. Cánh tay robot này nâng các đoạn bê tông đúc sẵn và bắt vít chúng lại với nhau để tạo thành một vòng hoàn chỉnh. Quá trình này được tóm tắt dưới đây:
- Rút xi lanh lực đẩy thủy lực vào vòng hoàn thiện cuối cùng.
- Vị trí chính xác của các đoạn đúc sẵn bằng cánh tay dựng có kẹp chân không.
- Trát khe hở hình khuyên giữa đá và đoạn bê tông để đảm bảo độ ổn định.
- Nâng cao tấm chắn bằng cách đẩy vòng mới lắp ra.
So sánh kỹ thuật: Khiên đơn so với Khiên đôi
Việc chọn đúng TBM phụ thuộc rất nhiều vào Cường độ nén không giới hạn (UCS) của đá và sự hiện diện của các vùng đứt gãy. Trong khi các máy TBM Double Shield cho phép khoan và lót đồng thời, chúng cần có đá tốt để bám chặt với đế "kẹp" của chúng. TBM lá chắn đơn linh hoạt hơn về mặt địa chất, thay đổi tùy theo đá tốt và các vùng bị nứt nẻ cao, vì chúng không dựa vào lực bám của tường bên để ổn định.
| tính năng | TBM lá chắn đơn | TBM lá chắn đôi |
| Hỗ trợ chính | Phân đoạn bê tông | Giày / Phân đoạn Gripper |
| Sự phù hợp về địa chất | Bị gãy thành đá ổn định | Chủ yếu là đá cứng ổn định |
| Chế độ nhàm chán | Tuần tự (Khoan rồi Line) | Đồng thời (Khoan và Đường) |
| Độ phức tạp | Hạ xuống | Cao hơn |
Ưu điểm trong điều kiện địa chất đầy thách thức
các primary advantage of the Single Shield TBM is its superior safety profile in "poor" rock. In zones where the rock is prone to collapsing or where water pressure is a concern, the shield acts as a secondary hull. Modern machines are often equipped with "back-loading" cutterheads, allowing disc changes from within the safety of the cutterhead itself, minimizing the time workers spend in front of the machine in unsupported ground.
Hiệu quả trong quản lý dòng nước vào
Khi đào hầm xuyên qua đá cứng có chứa tầng ngậm nước, TBM lá chắn đơn có thể được lắp các thiết bị bịt kín và thăm dò chuyên dụng. Bằng cách khoan phía trước đầu cắt, các kỹ sư có thể bơm vữa để ổn định mặt đất và chặn nước xâm nhập trước khi máy tiếp cận khu vực. Thiết kế của tấm chắn cho phép tạo ra một môi trường được kiểm soát chặt chẽ hơn để quản lý những thay đổi đột ngột về địa chất thủy văn, đảm bảo rằng tiến độ dự án vẫn được giữ nguyên bất chấp những bất ngờ xảy ra dưới lòng đất.
