Freză mecanică cu secțiune completă

Herrenknecht TBM folosit la Brescia pentru construcția metroului

Etapa de transport a unei părți a TBM din Köln , Germania

Modelul la scară al TBM Herrenknecht care a construit tunelul de bază al Gotthard

Întreaga secțiune de tăiere mecanică, denumit în mod obișnuit mol sau mol mecanică ( ingl. Tunel mașină plictisitor din care TBM abrevierea) este o mașină care permite mecanizarea completă a excavarea tunelurilor și realizarea mucoasei la fel.

Această mașină poate funcționa în rocă , chiar și foarte rezistentă ca în cazul tunelului de bază al Gotardului sau sub apele subterane , ca în cazul subteranului din Napoli .

Dacă nu este posibilă utilizarea TBM-urilor, atunci se folosesc freze mecanice cu atașare punct ( cap de drum ).

Istorie

Primul scut de tunel funcțional a fost construit de Sir Marc Isambard Brunel pentru construcția tunelului Tamisei ( Londra , 1825 ). Cu toate acestea, această invenție a exploatat doar conceptul de „acoperire”, ca un fel de „pasarelă mobilă”, săpătura propriu-zisă fiind încă încredințată metodelor tradiționale ( explozivi sau lopată și târnăcop).

Primul „excavator de tunel” adevărat pare să fie „Feliatorul de munte” de Henri-Joseph Maus, comandat de regele Sardiniei în 1845 pentru excavarea tunelului feroviar Frejus , care leagă astăzi Piemontul de Savoia franceză. Construită într-o fabrică de arme lângă Torino , avea peste 100 de burghie de percuție montate pe partea din față a unei mașini, de mărimea unei locomotive , conduse de la intrarea în tunel. Din păcate, răscoalele revoluționare din 1848 au împins proiectul în plan secund, iar lucrările au început doar 10 ani mai târziu; „Affetta Montagne” a lui Maus nu a mai fost folosit, ci foraj pneumatic, oricât de inovator, dar mai ieftin.

În Statele Unite ale Americii , prima utilizare a TBM a fost în excavarea tunelului Hoosac . Fabricată din fontă , a fost cunoscută sub numele de Mașină de tăiat piatră brevetată de Wilson . El a reușit să pătrundă 10 picioare (aproximativ 3 m) în stâncă înainte de a ceda; tunelul, la fel ca Frejus, a fost finalizat peste 20 de ani mai târziu cu mijloace mai puțin ambițioase.

La începutul anilor 1950, FK Mitry a câștigat contractul pentru barajul Oahe din Pierre ( Dakota de Sud ) și s-a consultat cu James S. Robbins pentru a săpa în, la vremea respectivă, infamul „șist Pierre” (șist extrem de fulgios). Robbins a creat o mașină care putea săpa 48,8 m în 24 de ore, de zece ori mai rapid decât orice alt instrument de excavare al vremii. Elementul revoluționar a fost capul rotativ. Conceptual bazat pe burghiele de percuție ale mașinii Maus, a fost făcut mai eficient prin reducerea elementelor și făcându-le să se rotească solid împotriva feței de excavare. Ulterior, vârfurile rotative, ușor supuse uzurii și alunecării, au fost înlocuite cu roți tăietoare. De atunci, chiar și TBM-urile moderne au capete rotative pe care sunt montate discuri de tăiere.

Descriere

Operațiune

Prin „scut” ( scut în engleză) înțelegem cilindrul metalic care închide mașina și pe care, la un capăt, este montat capul rotativ care transportă instrumentele de excavare propriu-zise. Capul se rotește cu 1-10 rotații pe minut (în funcție de dimensiunea sa și de materialul în care sapă) și îndepărtează fulgi mici de material. În interiorul cilindrului, în spatele capului rotativ care privește fața de excavare, există o cameră în care este colectat materialul excavat, care, în funcție de tipul TBM, poate fi extras așa cum este sau amestecat cu noroi ("scut de noroi" ), alegerea depinde de condițiile masei în care săpați (de exemplu, dacă se așteaptă o cantitate mare de praf, noroiul poate fi util). Materialul părăsește camera pe un melc sau melc și este așezat pe o rolă transportoare .

Mașina se mișcă ca o vierme de pământ: cricurile hidraulice indică stânca (dacă sunt suficient de sănătoase, altfel pe învelișul poziționat doar) și împingeți scutul înainte; partea din spate a TBM este, de asemenea, ancorată la gura tunelului pentru a contribui la împingere. Odată ce capul este repoziționat, restul mașinii este târât înainte. Toate serviciile trec în interiorul scutului, de la electricitatea pentru camera de control (de obicei în partea din față) la conductele pentru nămolul de amestecare. De asemenea, în interiorul ecranului se află sistemul de poziționare a segmentelor prefabricate din beton pentru placare.

Excavarea tunelului într-un mediu urban și la adâncimi mici

Într-un mediu urban, principala provocare este de a evita scăderea suprafeței de deasupra sau de a evita fenomenele de scădere. Tindem să încercăm să nu modificăm starea de tensiune a limitei, în timpul și după excavare; dar pot exista probleme considerabile: dacă se sapă în resturi sub pânza freatică și o cantitate excesivă de apă înseamnă că resturile sunt compactate și provoacă o scădere semnificativă chiar și la suprafață; alte probleme se pot datora alternanței straturilor cu caracteristici mecanice foarte diferite, de exemplu nisipuri și roci slab fracturate. Există modele TBM concepute pentru a face față situațiilor similare: acestea sunt EPB ( echilibrul presiunii pământului , echilibrul este garantat de același material de excavare menținut sub presiune la față), BS (șlam de bentonită, presiunea din față este aceea hidrostatice ale noroiului bentonitic amestecat cu materialul excavat) și AC ( aerul comprimat , sunt cele mai vechi, dar acum în uz). EPB și BS sunt de preferat în zonele urbane ( metrou Torino ).

Utilizarea mașinilor TBM în Italia

• Linia de cale ferată de mare viteză Torino-Lyon .
• Linia de cale ferată Milano - Napoli , Bologna 2003 - 2006 (două mașini TBM au fost utilizate pentru construcția a două tunele feroviare)
• Linia de cale ferată Conegliano - Calalzo , Construcția tunelului Monte Zucco 2001 - 2003
• Brescia subteran
• Linia M4 a metroului din Milano
• Linia M5 a metroului din Milano
• Metrou Torino
• Linia 1 a metroului din Napoli (sfârșitul lucrărilor preconizat în 2020 )
• Linia 6 a metroului din Napoli (sfârșitul lucrărilor preconizat în 2017 )
• Linia B1 a metroului din Roma ^[1]
• Linia C a metroului din Roma ^[2]
• Metrou Catania
• Linia de cale ferată Genova-Ventimiglia , dublare pe tronsonul San Lorenzo Al Mare-Andora (lucrări finalizate în 2016)
• Linia B a legăturii de cale ferată Palermo (pentru construcția tronsonului Notarbartolo - Franța )
• Dublarea SS n. 47 "della Valsugana" în secțiunea Ponte Alto - Trento Nord (Variante di Martignano ).^{[3] [4]}
• Tunelul Gran Sasso
• Tunelul Sparvo ( Variante di Valico )
• Dublarea drumului de stat 640 Strada degli Scrittori (excavarea tunelului Caltanissetta )
• Tunel de urgență Tunele Nuova SS n. Soseaua de centură II "dello Stelvio" Morbegno 38
• Tunelul Santa Lucia ( varianta pasului )
• Legătură feroviară de mare viteză Florența
• Tunel ciudat Notarbartolo-Francia (legătură feroviară Palermo)
• SS1 Nuova Aurelia-Variante SS1 Aurelia în secțiunea dintre Savona Torrente Letimbro și Albissola Superiore

Lista celor mai mari TBM

Notă

Bibliografie

• Massimo Chiarelli, The Art of Building Galleries , UniService - Trento, 2009 - ISBN 978-88-6178-323-2 .

Elemente conexe

• Fără șanțuri

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Cutter mecanic cu secțiune completă

linkuri externe

• Animație video a funcționării unui TBM , pe youtube.com .

Portal de inginerie

Portalul de transport