مقاله در مورد TBM از مهمترین ماشین الات حفر تونل

word قابل ویرایش
18 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

TBM از مهمترین ماشین الات حفر تونل

T.B.M یا tunnel boring machine یکی از مهمترین ماشین آلات حفر تونل
می باشند که قادرند تونل را به صورت تمام مقطع حفر کنند.
تکامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حد قابل توجهی افزایش یابد. امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین ها استفاده میک کنند.

بعد از سال ها تلا ش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است. در واقع شروع این تحقیقات کوشش های رابینز در سال ۱۹۵۷ میلادی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند در سنگ های خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.

در آن زمان به تدریج این دستگاه ها سنگینتر و محکم تر شد ند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ های محکم کند است. به عنوان مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دیسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلیتی که در بین آنها لایه هایی با مقاومت۱۴۰mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.
قطر آن ۴,۳۰ متر و طول دستگاه اصلی ۷,۵ متر و با احتساب قسمت پشتیبانی و تدارکات طول آن برابر ۸۰ متر است. این دستگاه از نوع EPB کامل است که براحتی قادر به کار در زیر عمق آب است.

طول قسمت سر مته و پوسته فوروارد ، ۲,۶۰ متر است و ۸ دریچه کنترلی دارد که با باز کردن آنها مواد حفاری شده از سینه تونل از این دریچه ها به نوار نقاله هدایت می شود. سر مته ، بوسیله سه موتور برقی اصلی که قدرت هر کدام حدود ۳۰۰ کیلو وات است و ۱۶ پیستون یا جک به قدرت هر کدام ۱۲۵ تن جمعا” ۲,۰۰۰ تن به حرکت در می آید.
◄ تقسیم بندی ماشین های t.b.m :
1. open t.b.m
2. single t.b.m
3. d.s t.b.m
این دستگاه در ضمن حرکت دورانی بوسیله جک ها با فشار زیاد به جلو رانده می شود. نتیجه این دو حرکت ، کندن خاک از سینه تونل است که از طریق دریچه ها به نوار نقاله هدایت می شوند. پوسته ایستگاهی که بعد از سر مته برش قرار دارد محل استقرار اپراتور ماشین حفار می باشد. دستگاه تئودولیت ، کامپیوتر و تمام شاسیها و کلیدهای ماشین حفار در این قسمت تعبیه شده است.
آخرین قسمت اصلی ، شیلد انتهائی نام دارد. دستگاه نصب کننده قطعات پیش ساخته بتنی و پوشش داخلی تونل در این قسمت قرار دارد. مجموع طول این سه قسمت ، ۷,۵ متر و وزن ماشین حدود ۲۳۰ تن می باشد.

خاکها و مواد حفاری شده از سینه تونل از طریق دریچه های کنترلی که در کنار سر مته های حفاری تعبیه شده اند به نوار نقاله اولیه که طول آن حدود ۹ متر است هدایت می شود و بعد بوسیله نوار نقاله انتهائی که طول آن حدود ۳۰ متر است به واگنهای حمل خاک ریخته می شود. این واگنها خاکها را به خارج تونل برده و آنها را در محل مخصوصی تخلیه می کنند. خاکهای دپو شده بعدا” بوسیله کامیون به خارج کارگاه حمل می شوند.

پس از حفر۱,۲۰ متر طول که حجم خاک آن حدود ۱۵ متر مکعب و زمان اجرای آن حدود ۲۰ دقیقه است ، عملیات حفاری متوقف شده و قطعات پیش ساخته بتنی که در کارگاه دیگری تولید و با تریلی به محل حفاری حمل شده ، توسط واگنهای مخصوص حمل SegmentCar به داخل تونل و جلوی دستگاه برده می شوند.
سپس این قطعات پیش ساخته به ترتیب توسط دستگاه حمل کننده یا Erector،که قادر است ۳۶۰ درجه حول محور خود بچرخد در جای خود قرار گرفته و بلافاصله بوسیله پیچ و مهره های قوسی شکل به قطعات نصب شده قبلی متصل و تثبیت می گردند.

هر رینگ بتنی از ۵ قطعه پیش ساخته بتنی نوع A,B,C و یک قطعه کوچک بتنی نوع K یا Key تشکیل شده است. قطعات اصلی در محور ۶۷۵ درجه و قطعه کلید شامل ۲۲۵ درجه است و به همین جهت ، با تغییر موقعیت نصب قطعه کلید ، می توان جدار تونل را در مسیر مستقیم یا قوسی پوشش نمود.

ضخامت قطعات بتنی ۲۵ سانتی متر و عرض آنها ۱,۲۰ متر است. با توجه به اینکه حفاری ۴,۳۰ متر ، قطر داخلی تونل ۳,۷۰ متر و قطر خارجی ۴,۲۰ متر است بنابراین بین قطر حفاری و قطر خارجی تونل ، پس از نصب قطعات به فاصله ۵ سانتی متر فضای خالی باقی می ماند.
این فضا بوسیله دوغاب سیمانی با فشار پمپ از دستگاه تانکر مخصوص و از طریق سوراخهای مخصوصی که در وسط قطعات پیش ساخته تعبیه شده ، به پشت قطعات تزریق و پر می گردد. دوغاب سیمان یاد شده در خارج تونل تهیه و سپس بوسیله پمپ به تانکر مخصوص تخلیه می گردد.

دور هر قطعه پیش ساخته بتنی ، یک نوار لاستیکی آب بند یا Gasket قرار داده می شود بطوریکه با نصب قطعات در کنار یکدیگر هیچگونه درز یا فاصله ای در محل اتصال آنها پیدا نمی شود و آب نمی تواند به خارج از تونل نفوذ نماید.
پس از عملیات نصب ، حفاری تونل مجددا” شروع و عملیات ساخت تونل دنبال می گردد. ماشین حفار بطور معمولی در دو شیفت کار می کند ، و بطور متوسط روزانه ۲۰ رینگ یا ۲۴ متر طول تونل حفاری و قطعات پیش ساخته آن نصب می شود. در حالت معمولی ، ماشین در هر ۵۵ دقیقه ، ۱,۲۰ متر حفاری و قطعات پیش ساخته بتنی را نصب می کند.
حفاری مهمترین بخش شبکه جمع آوری و هدایت آبهای سطحی یعنی تونل خیام و تونل بهمنیار بوسیله این دستگاه انجام گردید که راهبری و اجرای تونل بهمنیار تماماً بدست توانمند متخصصان ایرانی انجام پذیرفت.
ماشینهای حفر تونل از نوع باز
به طور کلی ماشینهای حفر تونل از نوع باز یا Open TBM در مواردی که توده سنگ درونگیر تونل از مقاومت کافی جهت تحمل فشار کفشکهای TBM برخوردار باشد و حالت ریزشی نیز نداشته باشد، بهترین گزینه هستند. این ماشینها طراحی های متفاوتی دارند ولی دو سیستم دو کفشکه (Double Gripper Type) و محور اصلی (Main Beam Type) عمومیت بیشتری در میان سازندگان این نوع ماشینها دارند. شکل زیر نمایی از سیستم دو کفشکه به همراه سیکل کاری آن را نمایش می دهد.

 

مهمترین مزیت ماشینهای Open نسبت به سپرها، امکان دستیابی به سرعتهای بالای حفاری می باشد. این ماشینها، عمل حفاری و نصب نگهداری موقت را تقریباً همزمان انجام می دهند و به همین جهت سرعت بالایی در اجرا دارند. در پروژه هایی که امکان حذف لاینینگ نهایی و یا اجرای سریع آن وجود دارد و شرایط سنگ نیز مناسب است، این ماشین ارجح و انتخاب اول است.

ماشینهای حفر تونل تک سپره
ماشینهای حفر تونل تک سپره یا Single Shield TBM به صورت یک استوانه دارای پوشش می باشند که در قسمت جلوی آن، کله حفاری و در قسمت عقب، دستگاه نصب سگمنت و جکهای پیش برنده قرار گرفته اند. در این ماشینها، حرکت روبه جلو، از طریق اعمال نیرو توسط جکهای هیدرولیکی (Hydraulic Thrust Jacks) بر قطعات بتنی (Segment) نصب شده در انتهای سپر تأمین می شود. از

این ماشینها در شرایطی استفاده می شود که سست بودن توده سنگ درونگیر تونل، امکان استفاده از کفشک برای تامین نیروی پیشروی را منتفی سازد. نصب قطعات بتنی در داخل سپر از ریزش دیواره ها جلوگیری کرده و محیط مناسب برای فعالیت کارگران را فراهم می سازد.
سرعت پیشروی این ماشینها در زمینهای سست و احیاناً ریزشی، عموماً محدود به سرعت نصب سیستم نگهداری درون سپر می باشد. در چنین زمینهایی، به علت مقاومت پایین توده سنگ، عملیات حفاری به آسانی و با سرعت انجام می گیرد، لیکن لزوم نصب نگهداری سگمنتی، عملاً زمان انجام یک سیکل کامل پیشروی را افزایش می دهد. سینه کار این ماشینها به هر دو صورت باز و بسته می تواند طراحی شود و این مورد، به میزان آب ورودی از جبهه کار بستگی دارد.
همانطور که ذکر شد، این ماشینها در زمینهای سست و ریزشی استفاده می شوند. دراین زمینها، برعکس زمینهای سخت، کفشکهای ماشین (در صورت وجود) قابل استفاده نیستند، چرا که تحت تأثیرفشار پشت کفشک، به درون زمین فرو رفته و ایجاد اشکال می کنند. در شکل ۳ نمایی از این ماشین به همراه سیکل حفاری و سگمنت گذاری آن ارائه شده است.
ماشینهای حفر تونل با سپر تلسکوپی
برای اولین بار شرکت پیمانکاری SELI از ایتالیا که سابقه ای طولانی در پروژه های حفاری مکانیزه تونل دارد، ایده ساخت ماشینی با توانایی کار در زمین های بسیار خرد شده و ضعیف و نیز در زمینهای با مقاومت مناسب را مطرح کرد و این ماشین تحت عنوان ماشین حفر تونل با سپر تلسکوپی یا Double Shield TBM توسط کارخانه . Robbins آمریکا ساخته شد.

این ماشین دارای دو سپر اصلی جلو و عقب است و مجهز به هر دو سیستم تأمین رانش با کفشک می باشد. به همین (Single Shield و با جکهای رانش (همانند ماشینهای ( Open (همانند ماشینهای دلیل توانایی کار هم در زمینهای ریزشی و هم در زمینهای با مقاومت مناسب برای کفشک را دارد. در حالتی که زمین مقاومت مناسب برای ایجاد رانش با تکیه کفشک بر دیواره های تونل را دارد، ماشین می تواند به حفاری و سگمنت گذاری مستقل و همزمان بپردازد.

◄ قسمت های اصلی این نوع ماشین ها به شرح زیر است:
۱٫ بد نه
۲٫صفحه حفار
۳٫ابزار برش
۴٫چنگ زنها
۵٫جک های رانش صفحه حفار
نوع ماشین حفر تونل مزایا معایب
ماشین باز
Open TBM
1. هزینه سرمایه گذاری پایین
۲٫ سرعت پیشروی بالا
۳٫ سیستم کاری ساده
۱٫ عدم امکان پیشروی در سنگهای سست
۲٫ عدم امکان کنترل ریزش سینه کار و فضای
حفاری شده
۳٫ اضافه شدن هزینه نگهداری موقت به پروژه
۴٫ اضافه شدن زمان بتن ریزی به مدت زمان
حفاری پروژه
ماشین تک سپره

Single Shield TBM
1. امکان کار در زمینهای ریزشی
۲٫ امکان کنترل نفوذ آب با سپر بسته و پمپاژ
۳٫ نصب همزمان نگهداری نهایی سگمنتی
۴٫ تزریق پشت سگمنت همزمان با اجرا
۱٫ نرخ پیشروی کمتر آن نسبت به دو نوع
دیگر

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 18 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد