Az egypajzsú TBM-ek mechanikai felépítése
A Egypajzsú alagútfúró gép (TBM) Kifejezetten kemény kőzetkörülmények között végzett ásatásra tervezték, ahol a kőzettömeg töredezett vagy instabil. A nyitott gerendás TBM-ekkel ellentétben a Single Shield változat teljes belső gépezetét egy hengeres acél védőburkolatban helyezi el. Ez a pajzs azonnali fej feletti és oldalirányú támasztást biztosít, megvédve mind a személyzetet, mind a nagy pontosságú alkatrészeket a lehulló törmelékektől vagy a "kőkitörésektől". Az elülső vágófej nagy teherbírású tárcsás marókkal van felszerelve, amelyek hatalmas nyomást fejtenek ki a sziklafelületre, feszültségtöréseket hozva létre, amelyek a kőzet kezelhető szilánkokká válását okozzák.
A pajzs belsejében a meghajtórendszer egy hosszirányú tolómechanizmusra támaszkodik. Mivel a gép egypajzsos konfigurációban működik, jellemzően a korábban felhelyezett betonszegmensektől távolodva halad előre. Az ásatás és a bélés integrálása kivételesen hatékony választássá teszi nagy távolságú vízszállító alagutakhoz, vasúti átjárókhoz és közművezetékekhez, ahol a fúrási folyamat után azonnal kész betonburkolatra van szükség.
Működési dinamika és fúrási sorrend
A 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.
A Ring Building Phase
Amint a nyomóhengerek elérik maximális kiterjedésüket, a fúrás leáll. Ezután a hengereket kis csoportokban visszahúzzák, hogy helyet biztosítsanak a szegmens felállító számára. Ez a robotkar felemeli az előregyártott beton szegmenseket, és összecsavarozza őket, hogy egy teljes gyűrűt alkossanak. Ezt a folyamatot az alábbiakban foglaljuk össze:
- A hidraulikus tolóhengerek visszahúzása az utolsó elkészült gyűrűhöz képest.
- Az előregyártott szegmensek precíziós elhelyezése a vákuummarkolatú felállító karral.
- A szikla és a betonszegmens közötti gyűrű alakú rés fugázása a stabilitás biztosítása érdekében.
- A pajzs előremozdítása az újonnan felszerelt gyűrű lenyomásával.
Technikai összehasonlítás: Single Shield vs. Double Shield
A megfelelő TBM kiválasztása nagymértékben függ a kőzet határtalan nyomószilárdságától (UCS) és a törészónák jelenlététől. Míg a Double Shield TBM-ek egyidejű fúrást és bélést tesznek lehetővé, hozzáértő kőre van szükségük ahhoz, hogy megfogják a "markoló" cipőjüket. A Single Shield TBM-ek sokoldalúbbak a geológiában, amely az illetékes kőzetek és a nagymértékben repedezett zónák között változik, mivel nem támaszkodnak az oldalfal megfogására a stabilitás érdekében.
| Funkció | Single Shield TBM | Double Shield TBM |
| Elsődleges támogatás | Beton szegmensek | Gripper cipők / szegmensek |
| Geológiai alkalmasság | Stable Rockra törve | Főleg Stable Hard Rock |
| Unalmas mód | Szekvenciális (furat, majd vonal) | Egyidejű (furat és vonal) |
| Bonyolultság | Alsó | Magasabb |
Előnyök kihívást jelentő geológiai körülmények között
A 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.
Hatékonyság a vízbeáramlás szabályozásában
Ha víztartó rétegeket tartalmazó kemény kőzeten áthaladnak, a Single Shield TBM-ek speciális tömítésekkel és szondázó berendezésekkel szerelhetők fel. A vágófej előtti fúrással a mérnökök fugát fecskendezhetnek be, hogy stabilizálja a talajt, és megakadályozza a víz behatolását, mielőtt a gép elérné a területet. A pajzs kialakítása szabályozottabb környezetet tesz lehetővé a hidrogeológiai hirtelen változások kezelésére, biztosítva, hogy a projekt idővonala a földalatti meglepetések ellenére is érintetlen maradjon.
