Tarcza tunelowa
Tarcza tunelowa to konstrukcja ochronna używana podczas wykopywania dużych, sztucznych tuneli . Podczas kopania w miękkim, płynnym lub w inny sposób niestabilnym podłożu istnieje potencjalne zdrowia i bezpieczeństwa pracowników i samego projektu spowodowane spadającymi materiałami lub zawaleniem. Osłonę tunelową można wykorzystać jako tymczasową konstrukcję nośną. Zwykle jest na miejscu przez krótki okres od momentu wykopania odcinka tunelu do momentu wyłożenia go stałą konstrukcją wsporczą. Stała konstrukcja może być zbudowana, w zależności od okresu, z cegły, betonu, żeliwa lub stali. Chociaż współczesne tarcze są zwykle cylindryczne, pierwsza „tarcza”, zaprojektowana przez Marc Isambard Brunel , była w rzeczywistości dużą, prostokątną, przypominającą rusztowanie żelazną konstrukcją z trzema poziomami i dwunastoma sekcjami na poziomie, z solidną nośną górną powierzchnią. Konstrukcja chroniła mężczyzn przed zapadnięciami się, gdy pracowali w niej, kopiąc tunel przed tarczą.
Historia
Pierwsza udana prostokątna tarcza do tunelowania została opracowana przez Marca Isambarda Brunela i opatentowana przez niego i Lorda Cochrane w styczniu 1818 r. Brunel i jego syn Isambard Kingdom Brunel użyli jej do wykopania tunelu Tamizy począwszy od 1825 r. (Chociaż tunel został otwarty dopiero w 1843 r.) . Mówi się, że Brunel zainspirował się w swoim projekcie muszlą robaka okrętowego , mięczaka, którego skuteczność w przebijaniu się przez zanurzone drewno zaobserwował podczas pracy w stoczni. Tarcza została zbudowana przez Maudslay, Sons & Field z Lambeth w Londynie, który również zbudował pompy parowe do odwadniania tunelu.
W 1840 roku Alfred Ely Beach , redaktor czasopisma Scientific American , jako pierwszy zasugerował, że okrągły projekt byłby lepszy od prostokątnego projektu Brunela. W 1868 roku Beach zbudował okrągłą tarczę, której zdjęcie zostało wydrukowane w nowojorskim artykule prasowym na temat jego pomysłu na system tuneli pneumatycznych. Projekt był oparty na siatce tarcz Brunela i przekręcany do przodu, gdy twarz przesuwała się ręcznie.
W 1864 roku Peter W. Barlow opatentował projekt o okrągłym przekroju. Teoretycznie ułatwiło to zbudowanie tarczy i lepszą podporę otaczającej gleby; teoretycznie, ponieważ żadna tarcza nigdy nie została zbudowana przy użyciu tego projektu. Patent Barlowa z 1864 r. Został dalej ulepszony i otrzymał tymczasowy patent w 1868 r., Ale nigdy nie został ratyfikowany, ponieważ Barlow zmarł wkrótce potem.
Oryginalny projekt Brunela został znacznie ulepszony przez Jamesa Henry'ego Greatheada , któremu przyznano trzy patenty na różne projekty tarcz. Dodatkowo wynalazł koncepcję natrysku zaczynu betonowego do stabilizowania robót ziemnych betonem śrutowanym, piaskarki, która hydraulicznie wtłaczała zaczyn wzmacniający pomiędzy wykonaną obudowę a ścianę tunelu.
Greathead jako pierwszy użył cylindrycznej tarczy tunelowej, co zrobił podczas budowy metra Tower pod Tamizą w centrum Londynu w 1870 roku. Tarcza Greathead miała 7 stóp 3 cale (2,21 m) średnicy.
Greathead użył go również do budowy City and South London Railway (obecnie część północnej linii londyńskiego metra ) w 1884 r., Z tunelami o średnicy 10 stóp i 2 cali (3,10 m). Jego tarcza była również używana do prowadzenia tuneli biegowych o średnicy 12 stóp 1 + 3 / 4 cali (3,702 m) dla kolei Waterloo & City który został otwarty w 1898 r. Tunele stacji na stacji City (obecnie znanej jako Bank) były wówczas tarczami tunelowymi o największej średnicy na świecie, mierzącymi 23 stopy (7,0 m).
Oryginalna tarcza Greathead użyta podczas wykopalisk głębokich linii londyńskiego metra pozostaje na miejscu w nieużywanych tunelach pod stacją Moorgate .
Większość tarcz tunelowych nadal jest luźno oparta na projekcie Greathead.
Ręczne tunelowanie tarczy
We wczesnych tunelach tarczowych tarcza funkcjonowała jako sposób ochrony robotników, którzy wykonywali kopanie i przesuwali tarczę do przodu, stopniowo zastępując ją wstępnie zbudowanymi odcinkami ściany tunelu. W ten sposób budowano wczesne głębokie tunele londyńskiego metra . Tarcza podzieliła powierzchnię roboczą na nakładające się części, które każdy pracownik mógł wykopać.
Nowoczesne maszyny do drążenia tuneli
Maszyna do wytaczania tuneli (TBM) składa się z osłony (dużego metalowego cylindra) i wleczonych mechanizmów wsporczych.
Obrotowe koło tnące znajduje się na przednim końcu osłony. Za kołem tnącym znajduje się komora, w której wykopana ziemia jest mieszana z gnojowicą (tzw. Wybór typu TBM zależy od warunków glebowych. Istnieją również systemy usuwania gleby (lub gleby zmieszanej z gnojowicą).
Za komorą znajduje się zespół podnośników hydraulicznych wspartych na gotowej części tunelu, które służą do popychania TBM do przodu. Po wykopaniu pewnej odległości (około 1,5–2 m (5–7 stóp)) za pomocą erektora budowany jest nowy pierścień tunelu. Urządzenie erektorowe to system obrotowy, który podnosi prefabrykowane segmenty betonowe i ustawia je w żądanej pozycji.
Za osłoną, wewnątrz gotowej części tunelu, które są częścią TBM, można znaleźć kilka mechanizmów wsporczych: usuwanie zanieczyszczeń, ewentualnie rurociągi gnojowicy, sterownie, szyny do transportu prefabrykowanych segmentów itp.
Podkład
Okładzina tunelu to ściana tunelu. Zwykle składa się z prefabrykowanych segmentów betonowych, które tworzą pierścienie. Wykładziny żeliwne były tradycyjnie używane w londyńskiego metra , podczas gdy w innych miejscach czasami używano wykładzin stalowych. Koncepcja wykorzystania prefabrykowanych formowanych profili okładzinowych nie jest nowa i została po raz pierwszy opatentowana w 1874 roku przez Jamesa Henry'ego Greatheada . [ potrzebne źródło ]
Tarcze w Japonii
W Japonii istnieje kilka innowacyjnych podejść do tunelowania ekranów, np. Double-O-Tube lub DOT-tunnel. Ten tunel wygląda jak dwa nakładające się okręgi. Istnieją również tarcze ze skomputeryzowanymi ramionami, które można wykorzystać do wykopania tunelu o praktycznie dowolnym kształcie.
Zobacz też
- Wydobycie ścianowe , metoda wydobycia węgla z wykorzystaniem szeregu osłon hydraulicznych
Linki zewnętrzne
| Kontrola władz : krajowa |
|---|
