Тоннелепроходческие машины (ТПМК) представляют собой значительный скачок в инженерных и строительных технологиях. Эти массивные машины предназначены для проходки туннелей с относительной скоростью, безопасностью и точностью. Они незаменимы в современных инфраструктурных проектах, включая метро, дороги и инженерные кабелепроводы, и часто являются предпочтительным методом по сравнению с традиционными методами бурения и взрывных работ. Эти машины имеют решающее значение в инфраструктурных проектах, таких как метро, железные дороги, автомобильные дороги и системы управления водными ресурсами.

Вот подробный обзор ТПМК:

Виды тоннелепроходческих машин

1. ТПМК с балансом давления на землю (EPB):

- Применение: Идеально подходит для мягких грунтовых условий, включая почвы с глиной, илом и песком.

- Функция: Уравновешивает давление грунта в забое тоннеля с помощью вынутого материала для поддержки забоя.

- Особенности: Содержит шнековый конвейер для удаления порчи, поддерживая стабильное давление.

2. ТПМК для навозной жижи:

- Применение: Подходит для водоносных грунтовых условий, таких как рыхлые, зернистые почвы и зоны с высоким давлением воды.

- Функция: Использует шлам (смесь воды и бентонита или других добавок) для балансировки давления в забое тоннеля.

- Особенности: Включает в себя систему циркуляции пульпы, в которой пульпа поддерживает забой тоннеля и транспортирует вынутый материал на поверхность.

3. ТПМК для твердых пород:

-Типы:

- ТПМК с одним щитом: используются в условиях стабильных горных пород.

- ТПМК с двойным щитом: подходит для трещиноватых пород, где требуется дополнительная опора.

- Функция: Оснащен дисковыми резцами для разрушения породы, при этом срезанный материал транспортируется по конвейерным лентам или тележкам.

- Особенности: Часто включает в себя системы поддержки грунта, такие как анкерные болты и торкрет-бетон.

4. Гибридные ТПМК:

- Применение: Разработан для смешанных грунтовых условий, сочетая в себе характеристики как EPB, так и шламовых ТПМК.

- Функция: Может переключаться между различными режимами в зависимости от встречающихся грунтовых условий.

- Особенности: Универсальность и адаптируемость, что снижает потребность в смене оборудования во время проекта.

Преимущества использования ТПМК

- Безопасность: Обеспечивает безопасные условия труда для рабочих по сравнению с традиционными методами взрывных работ.

- Точность: обеспечивает точное выравнивание туннеля и сводит к минимуму разрушение поверхности.

- Эффективность: Возможность непрерывной работы, что приводит к более быстрому завершению проекта.

- Качество: Создает гладкие стенки туннеля, снижая потребность в обширных футеровочных и отделочных работах.

Недостатки использования ТПМК

- Стоимость: Высокие первоначальные инвестиции и затраты на обслуживание.

- Сложность: Требует специализированного персонала для эксплуатации и обслуживания.

- Грунтовые условия: Неожиданные грунтовые условия могут значительно повлиять на производительность.

Применение тоннелепроходческих машин

ТПМК используются в различных строительных проектах по всему миру, от самых маленьких инженерных тоннелей до массивных систем метро. Одно из наиболее заметных применений связано со строительством тоннеля под Ла-Маншем, который соединяет Великобританию и Францию. Тоннель длиной более 50 километров был прорыт с помощью тоннелепроходческих машин, что позволило создать безопасный и стабильный проход под Ла-Маншем.

Помимо транспортной инфраструктуры, тоннелепроходческие машины также используются при строительстве водопроводных и канализационных систем, горнодобывающих работах и даже в военном деле. Например, самый большой в мире ТПМК под названием «Берта» был использован для рытья тоннеля для замены виадука Аляскинский путь в Сиэтле, США, что потребовало прокладки тоннеля длиной 2,76 километра под городом.

Преимущества использования тоннелепроходческих машин

Использование ТПМК имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами бурения и взрывных работ. Во-первых, они значительно быстрее и эффективнее, что позволяет прокладывать тоннели со скоростью несколько метров в день. Такая скорость особенно выгодна в масштабных проектах, где время и стоимость являются критическими факторами.

Во-вторых, ТПМК безопаснее для работников и окружающей среды. Они снижают риск несчастных случаев, связанных с ручным бурением и взрывными работами, и минимизируют воздействие на окружающую среду за счет снижения шумового и пылевого загрязнения.

В-третьих, ТПМК обеспечивают более высокую точность выравнивания и диаметра тоннеля. Они могут поддерживать высокую степень точности, что необходимо для надлежащего функционирования инфраструктурных проектов, таких как метро и водоводы.

В-четвертых, ТПМК более приспособлены к различным геологическим условиям. Они могут быть оснащены различными режущими инструментами и опорными системами для работы с широким спектром пород и грунтов, от мягкой глины до твердого гранита.