Tunnel bohrmaschine design

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Über tunnel bohrmaschine design

Arten von Tunnelbohrmaschinen-Designs

Eine Tunnelbohrmaschine (TBM) ist ein zylindrisches Ausrüstungsstück zum Ausheben von Tunneln, das zum Graben schmaler Tunnel durch Erd- und Gesteinsschichten für die Installation von Versorgungsinfrastruktur wie Wasser- und Abwasserleitungen verwendet wird. Die Maschine gräbt die Erde aus und installiert gleichzeitig vorgefertigte Tunnelfuttersegmente in umgekehrter Reihenfolge der Konstruktion, die als "Dig-and-Lay" bezeichnet wird. Sie vermeidet herkömmliche Aufschlüsse, die den Verkehr, Oberflächenstrukturen und die Umwelt beeinträchtigen könnten. Ein umfassendes Tunnelbohrmaschinen-Design ermöglicht es dem Gerät, Boden und Gestein in Schichten auszuheben und führt zu einer einheitlichen Tunnelbildung.

Basierend auf den Projektanforderungen wurden verschiedene Arten von TBMs entwickelt, um durch unterschiedliche Boden- und Gesteinsarten, Wasserdrucke sowie Tunnelbreiten und -tiefen zu graben. Die am häufigsten verwendete TBM ist die Erdruckausgeglichene Maschine (EPB). Sie wird in kohäsiven und nicht kohäsiven Bodenformationen wie sandigem Boden verwendet. Bei EPB-TBMs wird der Boden durch einen rotierenden Schneidkopf ausgehoben. Der ausgehobene Boden überträgt dann den Druck auf eine Schraube, die das Material außerhalb des Tunnels befördert.

  • Erdruckausgeglichene Tunnelbohrmaschine: Die erddruckausgeglichene Tunnelbohrmaschine eignet sich für kohäsive und nicht kohäsive Bodenformationen. Ihre Arbeitsweise basiert auf der Kontrolle der Oberfläche des ausgehobenen Bodens. Dies geschieht, indem der Druck aus dem Boden entnommen wird, indem ein Klumpen in Form eines langen Zylinders verwendet wird, der das ausgehobene Material durch eine rotierende Schraube oder einen Schneckenförderer aus dem Tunnel befördert.
  • Hydraulische Bruch-TBM: Sie wird in sehr harten Gesteinsschichten eingesetzt. Der Bohrvorgang beginnt mit einer Hochdruckwasserpumpe, die Wasser injiziert, um Risse in der Felswand zu bilden. Wasserinjektionsdüsen werden verwendet, um ein Bewässerungsmuster zu erzeugen, und dann werden die Gesteinsbrocken durch ein Förderbandsystem entfernt.
  • Offene TBM: Offene Tunnelbohrmaschinen werden verwendet, um Tunnel in stabilen geologischen Formationen zu bauen oder wenn der Grundwasserdruck nicht ausreicht, um den Einsatz eines Vorstützsystems zu rechtfertigen. Diese Maschinen haben eine freiliegende Schneidfläche, und während sie in die Erde vordringen, wird das ausgehobene Material über ein Förderband entfernt.
  • Abgeschirmte TBM: Abgeschirmte Tunnelbohrmaschinen werden verwendet, um Tunnel in instabilen oder potenziell einsturzgefährdeten Bodenverhältnissen zu bauen, wie z. B. lockerem Boden oder verflüssigbarem Sediment. Diese Maschinen haben eine starre Frontstruktur, oder Schild, die sich durch die Erde drückt, um sofortige Unterstützung zu bieten, während der Bohrvorgang fortgesetzt wird. Das ausgehobene Material wird über ein Förderband entfernt. Ein wichtiges Merkmal von abgeschirmten TBMs ist, dass sie alle über ein Stützsystem verfügen, das beim Ausheben von Bereichen hilft, die keinen natürlichen Halt haben, und so einen Einsturz verhindert.
  • Mischschild-TBM: Ob Erdruckausgeglichen, Gesteinsfräse oder offene Maschine, das Stützsystem fungiert als Schild. Dies wird als Mischschild-TBM bezeichnet. Sie wird häufig für komplexe Tunnelbauprojekte eingesetzt, bei denen zwei oder mehr TBM-Typen erforderlich sind, um die Tunneltrasse sicher auszuheben.

Spezifikation & Wartung

  • Schneidkopf-Durchmesser:

    Dies ist der Außendurchmesser des Schneidkopfs und ein bestimmendes Merkmal, das den Innendurchmesser des Tunnels beeinflusst.

  • Gesamtlänge:

    Länge der TBM von vorne nach hinten. Diese Messung trägt zur Gesamtgröße und zum Gewicht der Maschine bei.

  • Maschinengewicht:

    Die Masse der TBM beeinflusst ihre Stabilität während des Tunnelbetriebs sowie ihre Fähigkeit, genügend Aushubdruck auszuüben.

  • Antriebssystem:

    Es gibt verschiedene Arten von Antriebsmotoren, wie z. B. hydraulische Press- und Greifantriebssysteme, die die Art und Weise beeinflussen, wie sich TBMs durch Tunnel bewegen.

  • Aushubmethode:

    Verschiedene Arten von TBMs haben ihre eigenen Funktionen, wie z. B. Erdruckausgleich (EPB), Mischschild und Schlammspülschild. Jede Art von TBM eignet sich für unterschiedliche Bodenverhältnisse und geologische Formationen.

  • Bodenstützsysteme:

    Dieser Faktor umfasst die Stützmethoden, wie z. B. Spritzbeton, Fachwerkgitter oder Stahlrippen. Die Auswahl und Implementierung von Bodenstützsystemen hängt von der Bodenstabilität und dem Verformungsverhalten ab.

Szenarien von Tunnelbohrmaschinen-Designs

Die Designs von Tunnelbohrmaschinen werden hauptsächlich im Bauwesen eingesetzt. Hier sind einige Szenarien, in denen TBMs zur Erstellung von Tunneln eingesetzt werden.

  • Erstellen von Tunneln für U-Bahnsysteme

  • In städtischen Gebieten werden Tunnelbohrmaschinen ausgiebig eingesetzt, um Tunnel für U-Bahnsysteme zu bauen.

    - Problemlösungsansatz:

    Ohne Monotonie und unter Reduzierung des Kontakts mit der Außenwelt können TBMs Tunnel für U-Bahnen unter belebten Stadtzentren bauen.

    - Vorteil:

    Schutz von Wohn- und Geschäftsgrundstücken und Ermöglichung des Ausbaus städtischer öffentlicher Verkehrssysteme.

  • Bau von Verkehrstunneln

    - Problemlösungsansatz:

    Tunnelbohrmaschinen bauen Verkehrstunnel, wie z. B. für Straßen und Eisenbahnen, die Orte durch Gebirgszüge oder unter Wasser miteinander verbinden.

  • - Vorteil:

    Verbesserung der Erreichbarkeit und Konnektivität zwischen Regionen.

  • Erstellen von Versorgungstunneln

    - Versorgungstunnel dienen als unterirdische Gänge für verschiedene Infrastrukturen, wie z. B. Stromleitungen, Wasserleitungen, Glasfaserkabel und andere wichtige Elemente.

    - Problemlösungsansatz:

    Von TBMs gebaute Versorgungstunnel haben getrennte Systeme, die den Bedarf an Wartung und Unterbrechungen für die Menschen darüber reduzieren.

    - Vorteil:

    Zuverlässigkeit und Effizienz werden durch das unterirdische Nebeneinanderbestehen zahlreicher kritischer Systeme verbessert.

  • Erweitern von Bergbautunneln

    - Problemlösungsansatz:

    Im Untertagebergbau schaffen TBMs Bergbautunnel, um Zugang zu Mineralvorkommen zu erhalten, wodurch die Effizienz des Aushubs verbessert wird.

    - Vorteil:

    Die Sicherheit der Arbeiter und die Effizienz der Gewinnung werden durch den präzisen Tunnelbau verbessert.

  • Graben von Evakuierungstunneln für Staudämme

    - Problemlösungsansatz:

    Tunnelbohrmaschinen bauen Evakuierungstunnel in Staudämmen, die sichere Gänge für Notfallsituationen bieten.

    - Vorteil:

    Evakuierungstunnel verbessern die öffentliche Sicherheit in kritischen Szenarien, indem sie sichere Fluchtwege bieten.

So wählen Sie ein Tunnelbohrmaschinen-Design

Es gibt mehrere wichtige Dinge, die Sie beim Kauf einer Tunnelbohrmaschine beachten sollten.

  • Analyse der Projektanforderungen

    Investoren sollten zunächst die Größe des Tunneldurchmessers und der Länge bestimmen. Sie sollten auch die Geologie des Tunnelstandorts ermitteln, z. B. ob der Boden weich oder hart ist. Darüber hinaus sollten auch Baufaktoren wie Budget und Zeitplan berücksichtigt werden. Durch eine umfassende Bewertung der Projektanforderungen können Investoren die Größe, Leistung und spezifischen Funktionen der Tunnelbohrmaschine an die Bedürfnisse des Projekts anpassen und so sicherstellen, dass die ausgewählte Maschine für das Projekt geeignet ist.

  • TBM-Typen

    Investoren müssen die Struktur und die Arbeitsweise verschiedener Arten von Tunnelbohrmaschinen verstehen und die passende auswählen, um die Projektanforderungen zu erfüllen. Schild-TBM ist eine stützbildende Tunnelbohrmaschine für weichen Untergrund. Sie verwendet einen Frontschild, um den Boden zu teilen, einen Aushebeteil, um den Boden zu entfernen, und einen Heckabschnitt, um das Stützsystem zu bilden. Sie kann Tunnel bauen, während sie ausgräbt, und so den Tunnel vor Einsturz schützen. Bei der Auswahl sollten die Anpassungsfähigkeit der Maschine an die geologischen und hydrologischen Bedingungen des Standorts sowie die technischen und wirtschaftlichen Vorteile für das Projekt berücksichtigt werden.

  • Wartung und Support

    Berücksichtigen Sie die Wartungs- und Supportleistungen für die Tunnelbohrmaschine. Fragen Sie die Hersteller nach den Wartungsanforderungen und der Verfügbarkeit von Ersatzteilen für die Maschine. Darüber hinaus benötigen TBMs auch während der Bauphase Wartung. Wählen Sie einen zuverlässigen Dienstleister, der zeitnahen, qualitativ hochwertigen Support und schnelle Lösungen bietet, um einen reibungslosen Betrieb und Fortschritt des Projekts zu gewährleisten.

F&A

F: Was sind die drei Hauptteile einer Tunnelbohrmaschine?

A: Die Maschine besteht aus drei Hauptteilen: einem Körper, einem Schneidkopf und einem Heckabschnitt. Der Schneidkopf ist der erste Teil der TBM, der in den Boden eindringt. Er gräbt den Boden oder das Gestein aus und besteht aus einer Reihe großer rotierender Kreisschaufeln. Der Körper der TBM folgt dem Schneidkopf und beherbergt die verschiedenen Tunnelbaugeräte, Werkzeugkästen und die Arbeitskräfte. Schließlich schützt der Heckabschnitt den Tunnel vor dem Einsturz und stützt ihn.

F: Welche Entwicklungen gibt es im Tunnelbohrmaschinen-Design?

A: Zu den jüngsten Entwicklungen in der TBM-Technologie gehören segmentale Ausrichtungsgeräte, die eine präzise automatisierte Montage von Tunnelsegmenten ermöglichen, sowie Maschinen mit größerem Durchmesser, die Tunnel mit einem Durchmesser von bis zu 20 Metern ausheben können. Darüber hinaus hat die Einführung hydrophiler Dichtungen im TBM-Bau zu Tunneln mit deutlich geringeren Grundwasserzuflüssen geführt. Weitere Innovationen sind der Einsatz von künstlicher Intelligenz zur Vorhersage von Maschinenstörungen und der Einsatz von Echtzeitdatenanalysen zur Verbesserung des Tunnelbauprozesses.

F: Welche Faktoren bestimmen die Wahl einer Tunnelbohrmaschine?

A: Die Wahl des TBM-Designs hängt von einer Vielzahl geologischer und projektbezogener Faktoren ab. Dazu gehören der Durchmesser und die Länge des zu grabenden Tunnels, die Art des Bodens oder Gesteins, die die Geologie der Region kennzeichnen, und das Vorhandensein von Oberflächenhindernissen wie Gebäuden oder Infrastruktur. Schließlich können auch das Budget und der Zeitplan des Projekts die Wahl der Tunnelbohrmaschine beeinflussen.

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