en tunnelboremaskin (tbm), også kjent som en «muldvarp», er en maskin som brukes til å grave tunneler med et sirkulært tverrsnitt gjennom en rekke jord-og berglag. De kan bore gjennom hard rock, sand, og nesten alt i mellom. Tunneldiametrene kan variere fra en meter (utført med mikro-Tbm) til nesten 16 meter til dags dato. Tunneler på mindre enn en meter eller så i diameter gjøres vanligvis ved hjelp av grøftløse byggemetoder eller horisontal retningsboring i stedet For Tbm.

Tunnelboremaskiner brukes som et alternativ til boring Og sprengning (D&B) metoder i stein og konvensjonell håndgruvedrift i jord. Tbmer har fordelene ved å begrense forstyrrelsen til omgivelsene og produsere en jevn tunnelvegg. Dette reduserer kostnadene ved lining tunnelen, og gjør dem egnet til bruk i tungt urbaniserte områder. Den største ulempen er forhåndskostnaden. Tbm er dyrt å bygge, og kan være vanskelig å transportere. Men etter hvert som moderne tunneler blir lengre, er kostnaden for tunnelboremaskiner versus drill og blast faktisk mindre—dette skyldes at tunnelering med Tbm er mye mer effektiv og resulterer i et kortere prosjekt.

den største diameteren TBM, på 15,43 m, ble bygget Av Herrenknecht AG for et nylig prosjekt I Shanghai, Kina. Maskinen ble bygget for å bore gjennom mykt underlag, inkludert sand og leire. Den største diameter hard rock TBM, på 14,4 m, ble produsert Av Robbins Company For Canadas Niagara Tunnel Project. Maskinen er for tiden kjedelig en vannkraftstunnel under Niagara Falls, maskinen har blitt kalt «Big Becky» med henvisning Til Sir Adam Beck vannkraftdammer som den tunneler for å gi en ekstra vannkraftstunnel.

Hard rock Tbmer

i hard rock kan enten skjermede Eller åpne Tbmer brukes. Alle typer hard rock Tbm grave stein ved hjelp av plate cutters montert i skjærehodet. Skiveskjærerne skaper trykkspenningsfrakturer i fjellet, noe som får den til å chip bort fra fjellet foran maskinen, kalt tunnelflaten. Den utgravde steinen, kjent som muck, overføres gjennom åpninger i kutterhodet til en beltetransportør, hvor den går gjennom maskinen til et system av transportører eller muckbiler for fjerning fra tunnelen.

Åpne Tbmer har ingen skjold, slik at området bak kutterhodet er åpent for steinstøtte. For å gå videre bruker maskinen et gripesystem som skyver mot tunnelens sidevegger. Maskinen kan styres kontinuerlig mens gripesko skyver på sideveggene for å reagere på maskinens fremdrift. På slutten av et slag senkes maskinens bakben, gripperne og drivsylindrene trekkes tilbake. Tilbaketrekningen av drivsylindrene reposisjonerer gripperenheten for neste kjedelige syklus. Gripperne er utvidet, bakbenene løftes, og kjedelig begynner igjen. Den åpne Typen, Eller Fjernlys, tbm installerer ikke betong segmenter bak det som andre maskiner gjør. I stedet holdes steinen opp ved hjelp av bakken støttemetoder som ringbjelker, steinbolter, sprøytebetong, stålbånd og netting (Stack, 1995).

i oppsprukket stein kan skjermede hardrock-Tbmer brukes, som setter opp betongsegmenter for å støtte ustabile tunnelvegger bak maskinen. Double Shield Tbmer er såkalte fordi de har to moduser; i stabil grunn kan de gripe mot tunnelveggene for å gå fremover. I ustabil, brukket bakken, skyvekraft er forskjøvet til skyvekraft sylindere som dytter av mot tunnelen segmenter bak maskinen. Dette holder de betydelige trykkkreftene fra å påvirke skjøre tunnelvegger. Single Shield Tbmer opererer på samme måte, men brukes kun i brudd, da de bare kan skyve seg mot betongsegmentene (Stack, 1995).

Soft ground Tbm

i soft ground er det to hovedtyper Av Tbm: Earth Pressure Balance Machines (EPB) og Slurry Shield (SS). Begge typer maskiner opererer Som Single Shield TBMs, ved hjelp av trykksylindere for å avansere fremover ved å skyve av mot betong segmenter. Earth Pressure Balance Maskiner brukes i mykt underlag med mindre enn 7 bar trykk. Kutterhodet bruker ikke bare skiveskjærer, men i stedet en kombinasjon av wolframkarbidskjærebiter, karbidskiver og/eller hard rockskiver. EPB får navnet sitt fordi DET er i stand til å holde opp myk grunn ved å opprettholde en balanse mellom jord og trykk. Tbm operatør og automatiserte systemer holde frekvensen av jord fjerning lik hastigheten på maskinen forhånd. Dermed opprettholdes et stabilt miljø. I tillegg injiseres tilsetningsstoffer som bentonitt, polymerer og skum i bakken for å stabilisere det ytterligere.

I mykt underlag med svært høyt vanntrykk og store mengder grunnvann, Er Slurry Shield Tbm nødvendig. Disse maskinene tilbyr et helt lukket arbeidsmiljø. Jordene er blandet med bentonitt slurry, som må fjernes fra tunnelen gjennom et system med slurryrør som går ut av tunnelen. Store slurry separasjonsanlegg er nødvendig på overflaten for denne prosessen, som skiller skitt fra oppslemmingen slik at den kan resirkuleres tilbake i tunnelen.

mens bruk Av Tbm avlaster behovet for et stort antall arbeidere ved høyt trykk, dannes noen ganger et caisson-system ved skjærehodet for Slurry shield Tbm. Arbeidere som kommer inn i dette rommet for inspeksjon, vedlikehold og reparasjon må medisinsk ryddes som «skikket til å dykke» og trent i driften av låsene.

Back – up systemer
bak alle typer tunnelboremaskiner, inne i den ferdige delen av tunnelen, er etterfølgende støttedekk kjent som back-up system. Støttemekanismer plassert på baksiden kan omfatte: transportbånd eller andre systemer for fjerning av møkk, slurryrørledninger, eventuelt kontrollrom, elektriske systemer, støvfjerning, ventilasjon og mekanismer for transport av forhåndsstøpte segmenter.

urban tunnelering og nær overflaten tunnelering
Urban tunnelering har den spesielle utfordringen med å kreve at bakken skal være uforstyrret. Dette betyr at grunnsynkning må unngås. Den vanlige metoden for å gjøre dette i myk grunn er å opprettholde jordtrykket under og etter tunnelkonstruksjonen. Det er noen problemer med å gjøre dette, spesielt i varierte lag (f. eks., kjedelig gjennom en region hvor den øvre delen av tunnelflaten er våt sand og den nedre delen er hard rock).

Tbmer med positiv ansiktskontroll, SOM EPB og SS, brukes i slike situasjoner. BEGGE typer (EPB og SS) er i stand til å redusere risikoen for overflatesynking og hulrom hvis de drives riktig og hvis grunnforholdene er godt dokumentert.

når tunneler i urbane miljøer, andre tunneler, eksisterende forsyningslinjer og dype fundamenter må tas opp i de tidlige planleggingsstadiene. Prosjektet skal ta hensyn til tiltak for å redusere eventuelle skadevirkninger på annen infrastruktur.

1-Slurry Pressure Balance (SPB) TBM

det grunnleggende prinsippet for DENNE TBMEN er å opprettholde ansiktstrykket under utgravningsfasen ved å fylle arbeidskammeret, som ligger bak kutterhodet, med slurry.

Fordeler

• gjør det mulig å tunnelere myk, våt eller ustabil grunn med en hastighet og sikkerhet som ikke tidligere var mulig
• Egnet for grunn med høyt vanntrykk (under vanntabellen)
• Begrenser grunnoppgjør og gir en jevn tunnelvegg. Dette reduserer kostnadene ved å dekke tunnelen betydelig, og gjør den egnet til bruk i tungt urbaniserte områder.

Ulemper

• den største ulempen er den opprinnelige kapitalkostnaden. Tbm er dyrt å bygge, vanskelig å transportere, krever betydelige backup systemer og makt.
• Stasjonen kan hindres av store steiner og steinblokker

hovedkarakteristikker

• Tunnelforing-Prefabrikerte Betong Segmenter
• Typisk Ytelse – 5m til 30m per dag. Faktisk ytelse og kostnader vil avhenge av grunnforhold og tunneldiameter.

2- Earth Pressure Balance (EPB) tbm

Dette er en mekanisert tunnelmetode der ødeleggelse blir tatt inn i tunnelboremaskinen (TBM) via et skruetransportørarrangement som gjør at trykket i TBM-ansiktet forblir balansert uten bruk av slurry.

Fordeler

• gjør det mulig å tunnelere mykt, vått eller ustabilt underlag med en hastighet og sikkerhet som ikke tidligere var mulig
• Begrenser bakkeoppgjør og gir en jevn tunnelvegg. Dette reduserer kostnadene ved å dekke tunnelen betydelig, og gjør den egnet til bruk i tungt urbaniserte områder

Ulemper
den største ulempen Er forhåndskapitalkostnaden. Tbm er dyrt å bygge, vanskelig å transportere, krever betydelige backup systemer og makt.

hovedkarakteristikker

• Tunnelforing-Prefabrikerte Betongsegmenter.
• Typisk Ytelse – 9m til 35m per dag. Faktisk ytelse og kostnader vil avhenge av grunnforhold og tunneldiameter.

3- Hard Rock tbm

denne metoden innebærer bruk Av En Tunnelmaskin med skjold og skjærehode egnet for hard rock.

Fordeler
de tilbyr en kontinuerlig og kontrollert metode for tunnelering som er i stand til høye fremskritt under gunstige forhold.

Ulemper

• den største ulempen er den opprinnelige kapitalkostnaden. Tbm er dyrt å bygge, vanskelig å transportere, krever betydelige backup systemer og makt.
• deres anvendelighet er begrenset til lange tunneler hvor de høye forskuddene og tunnelkvaliteten kan kompensere for de høye kapitalkostnadene.

hovedkarakteristika

• Tunnelforing-Prefabrikerte Betongsegmenter / Sprøytebetong / Ingen foring
• Typisk Ytelse – 12m til 67m per dag. Faktisk ytelse og kostnader vil avhenge av grunnforhold og tunneldiameter.

Stadier AV Tbm-Konstruksjon