Mesin Boring Terowongan (TBMS) adalah keajaiban modern teknik, merevolusi konstruksi bawah tanah dengan menggali terowongan melalui berbagai kondisi geologis, dari tanah paling lembut hingga formasi batuan yang paling sulit. Tidak seperti metode bor dan ledakan tradisional, TBM menawarkan proses tunneling yang terus-menerus, lebih aman, dan seringkali lebih cepat. Inti dari operasinya terletak pada pemotong berputar yang dilengkapi dengan alat pemotong khusus, yang dirancang untuk berinteraksi dengan dan memecah tanah di depan.
Prinsip Fundamental: Penggalian Rotary
Pada saat yang paling mendasar, TBM digali oleh rotating a circular cutterhead terhadap wajah terowongan sambil secara bersamaan menerapkan signifikan kekuatan dorong untuk mendorongnya ke depan. Jenis alat pemotong dan metode mengelola bahan yang digali (sering disebut "kotoran") sangat bervariasi tergantung pada kondisi tanah.
Penggalian di Hard Rock
Dalam formasi hard rock, TBM memanfaatkan Pemotong disk Dipasang di atas kepala pemotong. Pemotong cakram ini tidak dirancang untuk "menggiling" batu, melainkan untuk menginduksi fraktur stres. Saat pemotong berputar dan TBM didorong ke depan, baja yang dikeraskan atau pemotong cakram tungsten karbida memberikan tekanan tekan yang sangat besar pada permukaan batu. Stres ini menyebabkan batu Fraktur dan pecahkan dari badan utama di depan mesin.
"Muck" yang diproduksi, biasanya dalam bentuk keripik batu dan fragmen, lalu jatuh melalui bukaan di kepala pemotong dan ke a Sistem Konveyor dalam TBM. Sistem ini mengangkut bahan yang digali melalui mesin dan keluar dari terowongan untuk dibuang. TBM hard rock bisa jadi tipe terbuka (tanpa perisai penuh, memungkinkan untuk dukungan batu dekat di belakang kepala pemotong) atau terlindung (Memberikan dukungan sementara ke dinding terowongan, terutama di batu retak). Untuk memajukan, TBM hard rock sering menggunakan a Sistem Gripper Itu mendorong ke dinding samping terowongan yang sudah digali, memberikan kekuatan reaksi yang diperlukan untuk dorongan ke depan.
Penggalian di tanah lunak
Penggali melalui tanah lunak, yang meliputi tanah liat, lumpur, pasir, dan kerikil, menghadirkan tantangan yang berbeda, terutama terkait dengan menjaga stabilitas wajah dan mencegah keruntuhan tanah. Untuk mengatasi ini, TBM khusus digunakan:
Mesin keseimbangan tekanan bumi (EPB)
EPB TBM umumnya digunakan dalam lahan lunak yang kohesif. Kepala pemotong mereka dilengkapi dengan kombinasi Bit pemotongan tungsten karbida, pick drag, dan terkadang pemotong cakram (untuk tanah campuran dengan beberapa inklusi yang lebih keras). Kunci untuk operasi EPB adalah kemampuannya menyeimbangkan tekanan Di permukaan terowongan menggunakan bahan yang digali sendiri.
Pemotong berputar dan menggali tanah, yang kemudian memasuki a ruang kerja di belakang kepala pemotong. A screw conveyor Di bagian belakang ruang ini mengontrol laju di mana kotoran dihilangkan. Dengan secara hati -hati mengatur kecepatan rotasi kepala pemotong dan laju pelepasan konveyor sekrup, tekanan di dalam ruang dapat dikontrol secara tepat, memungkinkan tanah yang digali bertindak sebagai media pendukung, sehingga menstabilkan permukaan terowongan dan mencegah pemukiman di permukaan. Aditif seperti busa dapat disuntikkan ke dalam tanah untuk meningkatkan kemampuan mengalir dan mengurangi kekakuannya, mencegah penyumbatan pemotong dan konveyor.
Slurry Shield TBMS
Slurry Shield TBMS paling cocok untuk tanah granular yang sangat jenuh atau tidak stabil, terutama yang memiliki tekanan air tanah yang tinggi. Alih -alih hanya mengandalkan bahan yang digali untuk dukungan wajah, TBM ini menggunakan a bubur bertekanan (campuran air dan tanah liat bentonit) untuk menstabilkan wajah penggalian.
Kepala pemotong, sering dilengkapi dengan alat pemotong yang mirip dengan EPB, menggali tanah, yang kemudian bercampur dengan bubur bertekanan di Kamar Penggalian . Campuran bubur ini kemudian dipompa keluar dari terowongan ke a tanaman pemisahan di atas permukaan. Di pabrik, bahan yang digali dipisahkan dari bubur, yang kemudian dirawat dan didaur ulang kembali ke TBM. Sirkulasi terus menerus dari bubur bertekanan memastikan bahwa tekanan hidrostatik di permukaan terowongan seimbang terhadap tanah eksternal dan tekanan air, mencegah masuknya air dan ketidakstabilan tanah.
Dorong dan maju
Terlepas dari kondisi tanah, semua TBM membutuhkan mekanisme untuk mendorong diri mereka ke depan. Ini biasanya dicapai Silinder dorongan hidrolik . Silinder ini mendorong lapisan terowongan yang terpasang (segmen beton prefabrikasi atau shotcrete) atau, dalam kasus gripper TBMS, langsung ke batu yang digali, menggerakkan kepala pemotong ke permukaan terowongan. Saat mesin maju, segmen lapisan terowongan baru didirikan di belakang perisai, membentuk struktur terowongan permanen.
Intinya, TBM adalah pabrik bawah tanah yang canggih, terus menggali dan mendukung terowongan saat mereka bergerak maju, menjadikannya alat yang sangat diperlukan untuk pengembangan infrastruktur modern.
