A Alagútfúró gép ( TBM ), amelyet gyakran egyszerűen csak „vakondként” emlegetnek, az egyik legjelentősebb előrelépést jelenti az építő- és geotechnikai mérnökök terén. Ezek a hatalmas, kifinomult gépek forradalmasították a földalatti infrastruktúra építését, lehetővé téve a közlekedés, a közművek és a bányászat céljára szolgáló alagutak létrehozását példátlan sebességgel, pontossággal és biztonsággal.
Mechanizmus és alapkomponensek
Az alagútfúró gép lényegében egy komplett mobil gyár, amelyet az alagút homlokzatának kiásására és egyidejűleg egy ideiglenes vagy állandó támasztórendszer telepítésére terveztek. A TBM általában három elsődleges részből áll:
-
Vágófej (az arc):
- Ez a legelső, forgó elem, amely különféle vágószerszámokkal van felszerelve – például tárcsás vágószerszámokkal kemény kőzetekhez, vagy marószárak és húzócsákány kombinációjával a lágyabb talajhoz.
- A cutter head rotates and is thrust forward by hydraulic jacks, crushing or scraping the rock and soil at the tunnel face.
-
Pajzs és test (középen):
- A pajzs egy nagy, hengeres acélház közvetlenül a vágófej mögött. Azonnali szerkezeti alátámasztást nyújt a frissen feltárt alagútfalaknak, megvédve a gépet és a benne dolgozókat a laza talajtól egészen az állandó alagútburkolat felszereléséig.
- A tolóerő rendszer , amely erős hidraulikus emelőkből áll, és az utoljára telepített alagút bélésszegmenshez nyomódik a gép előrehaladása érdekében.
-
Utánfutó (hátsó):
- Ez a több mint száz méter hosszú szakaszon találhatóak a nélkülözhetetlen támasztékok.
- Ez magában foglalja a sáreltávolító rendszer (szállítószalagok vagy iszapcsövek), hogy hatékonyan szállítsák ki a kitermelt anyagot ("makot") az alagútból, a vezérlő- és energiarendszerekből, a szellőzőberendezésekből és a kulcsfontosságú szegmens felállító amely pontosan elhelyezi az állandó alagútburkolatot alkotó előregyártott beton szegmenseket.
A TBM-ek osztályozása és típusai
A TBM kiválasztása minden projektben kritikus döntés, amely erősen függ az adott geológiai viszonyoktól és a talajvíz nyomásától. A TBM-eket nagy vonalakban kategorizálják aszerint, hogy milyen talajon való átfúrásra tervezték őket:
1. Hard Rock TBM-ek
- Nyitott típusú/megfogó TBM-ek: Stabil, kemény kőzetkörülmények között használják, amelyek azonnali bélés nélkül rövid ideig eltartják magukat. Hidraulikát használnak megfogók az alagút falaihoz való rögzítéshez, ami lehetővé teszi a gép számára, hogy reagáljon a vágófej előrefelé irányuló tolóerőre.
- Single Shield TBM: Töredezett vagy kevésbé stabil kemény kőzetben alkalmazzák. Közvetlenül a pajzs mögé szerelik a beton bélésszegmenseket, és az elkészült bélés lenyomásával előretolják.
- Double Shield TBM-ek: A most versatile hard rock machines. They feature two telescoping shields and a gripping system, allowing them to install the lining simultaneously while excavating (continuous tunneling) when in stable rock, or operate in alternating modes when conditions are unstable.
2. Soft Ground TBM-ek (Shield Machines)
Ase machines incorporate methods to actively balance the pressure at the tunnel face, crucial for preventing ground collapse or water ingress in soft soils (like sand, clay, and silt).
- Földnyomásmérleg (EPB) TBM-ek: Ideális kohéziós, puha talajhoz. Megőrzik a stabilitást azáltal, hogy a kitermelt anyagot (sár) egy nyomás alatti kamrában használják a vágófelületen. Egy szállítócsiga szabályozza a szennyeződés eltávolításának sebességét, hogy pontosan kiegyensúlyozza a föld és a víz nyomását a gép előtt.
- Slurry Shield TBM (Hydroshield): Szemcsés talajban vagy nagy víznyomás alatt használható. Stabilizálják az arcot nyomás alatti bentonit iszap befecskendezésével, amely szűrőpogácsát képez, hogy lezárja a talajt. A kitermelt anyagot összekeverik a hígtrágyával és kiszivattyúzzák a felszínen lévő elválasztó üzembe.
Előnyök a hagyományos módszerekkel szemben
A global adoption of the Alagútfúró gép számos jelentős előnnyel rendelkezik a hagyományos „fúró-fúrás” módszerhez képest:
- Fokozott biztonság: Megszünteti a robbanóanyagok használatát, drasztikusan csökkentve a személyzet kockázatát.
- Minimális felületi zavar: A műveletek elsősorban a föld alatt zajlanak, minimálisra csökkentve a zajt, a vibrációt és a zavarokat – ez nagy előny a városi területeken.
- Megnövelt sebesség és hatékonyság: A TBM-ek folyamatos alagútépítési folyamatot biztosítanak, gyakran lényegesen nagyobb haladási sebességet érve el, mint a fúrás és robbantás.
- Pontosság: A modern TBM-eket kifinomult lézer- vagy navigációs rendszerek irányítják, biztosítva a nagy igazítási pontosságot.
- Csökkentett túltermelés: A TBM bores a precise circular tunnel, reducing the amount of spoil (muck) generated and the volume of lining material required.
Befejezésül a Alagútfúró gép századi infrastruktúrafejlesztés nélkülözhetetlen eszköze. A városi lakosság növekedésével és az összetett, távolsági infrastruktúrák iránti igény növekedésével, mint a nagysebességű vasúti alagutak és a hatalmas közműhálózatok, a TBM mérnöki csodaként betöltött szerepe egyre létfontosságú lesz.
