Các máy nhàm chán của đường hầm (TBM) là những điều tuyệt vời của kỹ thuật hiện đại, được thiết kế để khai quật các đường hầm với sự gián đoạn tối thiểu trên bề mặt. Mặc dù tất cả các TBM phục vụ cùng một mục đích cơ bản, họ sử dụng các phương pháp khác nhau để quản lý vật liệu khai quật, được gọi là muck và hỗ trợ mặt đường hầm. Hai loại phổ biến nhất là Máy cân bằng áp suất trái đất (EPB) Và Khiên bùn . Hiểu về sự khác biệt của họ là rất quan trọng để chọn thiết bị nhàm chán đường hầm phù hợp cho một dự án nhất định.
Máy cân bằng áp suất trái đất (EPB)
Máy EPB là một loại tấm chắn cơ giới có hiệu quả cao trong các điều kiện gắn kết, mềm như đất sét, phù sa và cát. Nguyên tắc cốt lõi của một lá chắn EPB là sử dụng chính vật liệu khai quật để tạo ra áp lực ổn định ở mặt đường hầm, ngăn chặn mặt đất xung quanh sụp đổ.
Cách nó hoạt động:
-
Khai quật và điều hòa muck: Đầu cắt quay của máy khai quật đất. Khi muck đi vào buồng điều áp của máy (buồng băng tải vít), nó được trộn với các tác nhân điều hòa như bọt, bentonite hoặc polyme. Các tác nhân này biến đất thành một loại nhựa, giống như kem đánh răng.
-
Kiểm soát áp lực: Băng tải vít, là trung tâm của hệ thống EPB, điều khiển tốc độ mà muck có điều kiện được chiết xuất từ buồng. Bằng cách điều chỉnh tốc độ của băng tải vít và lực đẩy của máy đường hầm, áp suất không đổi được duy trì ở mặt đường hầm. Áp lực này cân bằng hoàn hảo cho áp lực trái đất và nước xung quanh, đảm bảo sự ổn định mà không gây ra sự định cư mặt đất.
-
Vận chuyển muck: Các muck có điều kiện sau đó được vận chuyển ra khỏi đường hầm trên băng chuyền hoặc bằng các phương tiện khác.
Thuận lợi:
-
Tuyệt vời cho đất mềm, hạt mịn.
-
Yêu cầu ít khử nước hơn so với các phương pháp khác, làm cho nó thân thiện với môi trường hơn trong một số trường hợp.
-
Các vật liệu khai quật thường dễ dàng xử lý và xử lý.
Nhược điểm:
-
Các cuộc đấu tranh trong mặt đất thô, dễ thấm (ví dụ: sỏi) trong đó các tác nhân điều hòa không thể tạo ra một hỗn hợp dán áp lực một cách hiệu quả.
-
Có thể ít hiệu quả hơn trong điều kiện mặt hỗn hợp (nơi mặt đường hầm bao gồm cả đá mềm và cứng).
Khiên bùn TBMS
Slurry Shield TBMS , ngược lại, được thiết kế đặc biệt để đào hầm trong đất chứa nước, không dính như cát và sỏi, cũng như điều kiện mặt hỗn hợp. Thay vì sử dụng đất khai quật để cân bằng áp suất, họ sử dụng bùn Bentonite có áp suất.
Cách nó hoạt động:
-
Khai thác và tiêm bùn: Đầu dao cắt đào đất, ngay lập tức được trộn với bùn bentonite trong buồng khai quật. Bùn được bơm vào buồng ở áp suất được kiểm soát.
-
Kiểm soát áp lực: Sát chủ áp lực tạo thành một "chiếc bánh lọc" trên mặt đường hầm, hoạt động như một rào cản để ngăn nước xâm nhập vào buồng và mặt đất sụp đổ. Áp lực của bùn được kiểm soát cẩn thận để đối trọng đối trọng với áp lực trái đất và nước bên ngoài.
-
Vận chuyển và tách biệt: Hỗn hợp bùn và muck sau đó được bơm ra khỏi đường hầm vào một nhà máy tách bề mặt. Ở đây, đất được khai quật được tách ra khỏi bùn, sau đó được phục hồi và bơm trở lại vào máy đào hầm để được tái sử dụng.
Thuận lợi:
-
Hiệu quả cao trong mặt đất ngập nước, không gắn kết.
-
Tuyệt vời để xử lý áp lực nước cao.
-
Có thể quản lý một loạt các điều kiện mặt đất, bao gồm các mảnh đá và tảng đá.
Nhược điểm:
-
Yêu cầu một nhà máy xử lý bùn phức tạp và đắt tiền trên bề mặt.
-
Quá trình tách muck khỏi bùn có thể tốn kém và tốn thời gian.
-
Xử lý muck khai quật có thể phức tạp hơn do hỗn hợp của nó với bùn.
Phần kết luận
Tóm lại, sự lựa chọn giữa một EPB TBM và a Slurry Shield Phần lớn phụ thuộc vào các điều kiện địa chất và địa chất của vị trí đường hầm. Một máy EPB là bộ phận kết dính, đất mềm , tận dụng các vật liệu khai quật cho sự ổn định. Mặt khác, một lá chắn bùn là tùy chọn vượt trội cho Nước, mặt đất không dính , dựa vào một bùn bentonite để duy trì áp lực mặt. Cả hai loại máy nhàm chán đường hầm đều thể hiện các giải pháp tinh vi cho các thách thức của việc xây dựng dưới lòng đất, nhưng các nguyên tắc hoạt động riêng biệt của chúng làm cho chúng phù hợp cho các môi trường ngầm khác nhau.
