العنوان الرائج: تحت الضغط: كيف تُحدث آلات TBM ذات الدرع الواحد ثورة في أنفاق الصخور الصلبة

الهندسة الميكانيكية لآلات TBM ذات الدرع الواحد

ال آلة حفر الأنفاق ذات الدرع الواحد (TBM) تم تصميمه خصيصًا للحفر في ظروف الصخور الصلبة حيث تكون الكتلة الصخرية مكسورة أو غير مستقرة. على عكس آلات TBM ذات العارضة المفتوحة، يضم طراز Single Shield أجهزته الداخلية بالكامل داخل غلاف فولاذي أسطواني واقٍ. يوفر هذا الدرع دعمًا علويًا وجانبيًا فوريًا، مما يحمي الأفراد والمكونات عالية الدقة من الحطام المتساقط أو "الانفجارات الصخرية". تم تجهيز رأس القطع الموجود في المقدمة بقواطع أقراص شديدة التحمل تمارس ضغطًا هائلاً على وجه الصخور، مما يؤدي إلى إنشاء كسور إجهاد تتسبب في تشقق الصخور إلى أجزاء يمكن التحكم فيها.

داخل الدرع، يعتمد نظام الدفع على آلية الدفع الطولية. نظرًا لأن الماكينة تعمل بتكوين درع واحد، فإنها عادةً ما تندفع بعيدًا عن الأجزاء الخرسانية المثبتة مسبقًا للمضي قدمًا. إن هذا التكامل بين الحفر والتبطين يجعله خيارًا فعالاً بشكل استثنائي لأنفاق نقل المياه لمسافات طويلة، وممرات السكك الحديدية، وقنوات المرافق حيث تكون البطانة الخرسانية النهائية مطلوبة مباشرة بعد عملية الحفر.

الديناميكيات التشغيلية والتسلسل الممل

ال 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.

ال Ring Building Phase

بمجرد أن تصل أسطوانات الدفع إلى أقصى امتداد لها، يتوقف الثقب. يتم بعد ذلك سحب الأسطوانات في مجموعات صغيرة لتوفير مساحة لمركب القطعة. يقوم هذا الذراع الآلي برفع الأجزاء الخرسانية مسبقة الصب وربطها معًا لتشكيل حلقة كاملة. يتم تلخيص هذه العملية أدناه:

• تراجع أسطوانات الدفع الهيدروليكية عن الحلقة المكتملة الأخيرة.
• وضع دقيق للقطاعات مسبقة الصب بواسطة ذراع النصب ذات المقبض الفراغي.
• حشو الفجوة الحلقية بين الصخر والقطعة الخرسانية لضمان الثبات.
• تقدم الدرع عن طريق دفع الحلقة المثبتة حديثًا.

المقارنة الفنية: الدرع الفردي مقابل الدرع المزدوج

يعتمد اختيار آلة TBM الصحيحة بشكل كبير على قوة الضغط غير المحصورة (UCS) للصخور ووجود مناطق الصدع. على الرغم من أن آلات TBM ذات الدرع المزدوج تسمح بالتجويف والتبطين في نفس الوقت، إلا أنها تتطلب صخورًا فعالة للإمساك بأحذيتها "ذات القابض". تعتبر آلات الحفر ذات الدرع الواحد أكثر تنوعًا في الجيولوجيا التي تتنوع بين الصخور المناسبة والمناطق شديدة التصدع، حيث أنها لا تعتمد على إمساك الجدار الجانبي لتحقيق الاستقرار.

المزايا في تحدي الظروف الجيولوجية

ال 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.

الكفاءة في إدارة تدفق المياه

عند حفر الأنفاق عبر الصخور الصلبة التي تحتوي على طبقات المياه الجوفية، يمكن تجهيز آلات حفر الأنفاق أحادية الدرع بأختام متخصصة ومعدات فحص. ومن خلال الحفر قبل رأس القطع، يمكن للمهندسين حقن الجص لتثبيت الأرض ومنع دخول الماء قبل أن تصل الماكينة إلى المنطقة. يتيح تصميم الدرع بيئة أكثر تحكمًا لإدارة هذه التغييرات المفاجئة في الجيولوجيا المائية، مما يضمن بقاء الجدول الزمني للمشروع سليمًا على الرغم من المفاجآت تحت الأرض.