دستگاه حفاری تونل (Tunnel boring machine) که به نام مخفف TBM معروف است نوعی ماشین غول پیکر است که تقریبا در همه حفاری های تونل از آن استفاده میشود. این دستگاه با مته هایش و حرکت چرخشی که دارد با حفر تونل پیش میرود. از این دستگاه غول پیکر برای حفر تونلهایی با مقطع دایره ای که قطری بیش از ۱ متر دارند استفاده میشود.
البته ساخت دستگاه‌های TBM بسیار گران است و همچنین امکان جابجایی زیادی ندارند به همین دلیل شاید برای پروژه‌های کوچک استفاده از این دستگاه‌ها گرانتر از روش سنتی باشد، اما برای پروژه‌های بزرگ و تونل‌های طولانی‌تر به دلیل دقت در انجام پروژه و کاهش زمان پروژه این اختلاف قیمت جبران میشود.
بیشترین قطر دستگاه تی بی ام 15.43 متر است که برای پروژه‌ای در شانگهای چین ساخته شده است. البته در این پروژه خاک و سنگهای محل نرم بوده اما برای سنگهای سخت بیشترین قطر 14.4 متر بوده است.
به طور معمول سرعت چرخش این نوع دستگاه‌ها بین ۱تا ۱۰دور در دقیقه است که بستگی به نوع خاک دارد.
یکی از ویژگی‌های خوب دستگاه های TBM این است که خرده سنگ و خاک حفر شده بصورت اتوماتیک روی ریل‌های موجود در آن خارج می‌شوند. در بیشتر مواقع این خاک و سنگ خارج شده در ساخت بتن برای خود پروژه استفاده میشود.
دستگاه‌های تی بی ام 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 سنگهای نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین‌ها استفاده می‌کنند.
بعد از سال‌ها تلاش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمین 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 1957 میلادی برای ساخت ماشین‌هایی 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 محکم‌تر شدند و توان آنها نیز افزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگهای 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 لایه‌هایی با مقاومت140mpa وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن‌ها به طور کلی حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.
تقسیم بندی ماشین‌های تی بی ام:
open t.b.m
single t.b.m
d.s t.b.m
قسمت های اصلی ماشین‌های تی بی ام:
بد نه
صفحه حفار
ابزار برش
چنگ زنها
جک های رانش صفحه حفار
نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین‌های تی بی ام:
مواد حفر شده به وسیله سیستم ویزه ای که معمولا مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبهه کار جمع آوری شده و به داخل نوار نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معمولا محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل انتقال را متوقف سازند.
از طرفی مواد خیلی نرم نیز علاوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری آب جدا می شوند.
نحوه عملکرد دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه TBM
حفاری این دستگاه در اصول حفاری مکانیزه شامل مراحل خاص و با برنامه‌ریزی دقیق زمانی و تجهیزاتی فراوان است.
انجام پروسه حفاری، تأیید جهت و مسیر صحیح، انجام پروسه تقویت دیواره، پروسه تخلیه مصالح، سیستم پایش هوا، نگهداری و تعمیرات.
پس از مونتاژ کامل دستگاه و تست نهایی دستگاه آماده شروع حفاری خواهد بود. اما در ابتدا باید بستر حفاری آماده شود.
یک کوه را در نظر بگیرید، برای اینکه دستگاه بتواند عملیات حفاری را شروع کند ابتدا می بایست دهانه ای با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری در کوه ایجاد شود تا سر برنده دستگاه (Cutter Head) بتواند روی متریال قرار گیرد و در انجام عملیات حفاری وقفه ایجاد نشود.
به بستر حفاری اصطلاحاً “ترانشه” گفته میشود. ترانشه شامل خاک برداری از سطح رویی زمین تا رسیدن به بستر سخت و سنگی، ایجاد یک تونل با قطر متناسب با قطر دستگاه حفاری، انجام عملیات سخت سازی( انجام مش و شات کریت) در اطراف دهانه و عملیات تقویت دیواره(لاینینگ) داخلی دهانه می باشد.
پس از انجام عملیات آماده سازی سایت و پورتال اختصاصی، ریل گذاری در دهانه انجام میشود تا دستگاه روی ریل قرار گرفته و دستگاه آماده شروع عملیات حفاری شود.
پروسه حفاری دستگاه حفاری تمام مقطع به روش مکانیزه
آماده سازی دستگاه از نظر الکتریکی و مکانیکی و تأمین نیروی هیدرولیکی دستگاه در بخش پشتیبان (BU) انجام میگیرد. سپس مسیر با لیزر مشخص شده و اپراتور دستگاه تنظیمات لازم جهت انجام حفاری را انجام میدهد. سیستم‌های تهویه هوا و تخلیه مصالح روشن شده و سیستم های کنترلی فعال می شوند. حالا وقت شروع است.
سر برش بوسیله الکتروموتورها و جعبه دنده‌های قوی به چرخش درمیآید و جک‌ها سر برش را به جلو هل می‌دهند تا دیسک‌ها با سطح سنگ برخورد کرده ، آنها را خرد کند و به سیستم تخلیه مصالح انتقال دهد. کاتر به اندازه مشخصی به جلو پیش می رود. پس از آن متوقف شده و انجام عملیات تکمیلی تخلیه انجام میگیرد. به این عملیات اصطلاحاً یک کورس حفاری گفته می شود.
پس از انجام حفاری عملیات لاینینگ انجام شده و دستگاه توسط جکهای قدرتمند، خود را به جلو هل میدهد. به این پروسه تریلینگ (Traling) گفته میشود. سپس دستگاه دوباره تنظیم شده و این سیکل تکرار میشود.
در برخی از موارد که مصالح سخت تر بوده و امکان ریزش در حداقل است میتوان Telescop Shield را فعال کرد. این امر به شما این امکان را میدهد تا در هنگام انجام عملیات حفاری به صورت همزمان به انجام عملیات لاینیگ بپردازید و درمواقع لزوم به راحتی تلسکوپ شیلد را به عقب کشیده (Retract) و عملیات تعمیر یا بازدید دیسک‌ها را انجام دهید یا حتی سطح حفاری را بررسی نمایید.
این تکنیک تنها در سیستم های Duble Shield امکان پذیر است و نحوه عملکرد آن مختصراً به این گونه است که شیلد عقبی یا Gripper Shield توسط جکهای گریپر در جایش فیکس می شود و شیلد جلویی یا Front Shield و کاتر هد به وسیله جکهای Advance به جلو هل داده می‌شوند، در همین زمان شما می‌توانید جکهای Auxilary Thrust را جمع کنید و عملیات لاینینگ را همزمان با انجام عملیات حفاری انجام دهید.
در اصطلاح به عملیات بازشدن جک ها Extend و به عملیات جمع کردن آنها Retract می گویند.
در تمام مراحل انجام عملیات حفاری سنسورها و دستگاه های مختلف فرایند انجام عملیات، فشار وارده بر کاتر، جک ها و بدنه ؛ جهت مسیر، احتمال وجود گاز و یا کم شدن اکسیژن، تعادل در جریان های الکتریکی و هیدرولیکی وارده به دستگاه و بسیاری از مسائل حیاتی و ضروری دیگر دائم در حال کنترل هستند
با آرزوی موفقیت برای همه دوستداران علم و دانش
شرکت مهندسی توان گستر آرمانی
ارسال نظر