El arte y la ciencia de la construcción subterránea han sido revolucionados por el máquina de túnel (TBM). Estas maravillas mecánicas, a menudo denominadas "lunares", se han convertido en la solución de referencia para crear túneles largos y precisos, particularmente cuando se enfrentan al formidable desafío de perforar a través de rocas sólidas.
El desafío de Hard Rock
El túnel de roca presenta un conjunto único de obstáculos. La inmensa fuerza y la naturaleza abrasiva del suelo requieren un enfoque diferente al túnel a través del suelo blando. Si bien los métodos tradicionales de "taladro y explosión" todavía se usan, a menudo son más lentos, más riesgosos y causan una vibración significativa en el suelo, lo que los hace inadecuados para áreas urbanas o proyectos donde la estabilidad geológica es primordial.
Aquí es donde los especializados máquina de túnel Para el túnel de rock entra en sí. Diseñado para soportar fuerzas extremas, estos TBM ofrecen un método de excavación más rápido, seguro y más controlado. Crean una cara de túnel circular limpia con una perturbación mínima para la masa de roca circundante, lo cual es fundamental para la estabilidad del túnel a largo plazo.
Anatomía de una tbm de roca
Un TBM específico de roca es una pieza compleja de ingeniería, construida para aplastar y avanzar incluso a través del granito más duro. Los componentes clave incluyen:
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Cutterhead: Esta es la parte más crucial, un disco giratorio masivo montado en la parte delantera de la máquina. Está equipado con cortadores de disco de acero endurecidos, no dientes, sino una serie de discos rodantes que aplican una inmensa presión a la cara de la roca. A medida que el cabezal gira, estos cortadores fracturan la roca, lo que hace que se separe en pequeñas papas fritas.
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Sistema de empuje: Para generar la fuerza necesaria, los poderosos cilindros hidráulicos empujan el cabezal hacia adelante. Este empuje hacia adelante se reacciona contra las paredes del túnel o contra un revestimiento de túnel previamente instalado.
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Sistema de eliminación de estiércol: Los chips de roca excavados, conocidos como "Muck", caen en cubos en el cabezal y luego se transportan a la parte posterior de la máquina. Esto generalmente se realiza a través de un transportador de tornillo o una serie de cintas transportadoras, que llevan el material fuera del túnel.
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Sistema de pinza: Muchos TBM de rock, particularmente TBMS "abiertos" o "pinchantes", usan un poderoso sistema de pinza. Estas máquinas se anclan a las paredes del túnel con almohadillas hidráulicas, proporcionando una base estable para empujar el cabezal hacia adelante.
Tipos de TBM de túneles de roca
La elección de un máquina de túnel Depende en gran medida de la geología de roca específica. No toda la roca es la misma; Algunos son competentes y estables, mientras que otras formaciones pueden fracturarse o contener agua subterránea.
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TBMS de haz principal (TBMS abierto): Estos son el tipo más común para la roca dura y estable. Tienen una estructura abierta detrás de la cabeza de cortador, lo que permite a las tripulaciones instalar pernos de roca, malla y hormigón para soportar las paredes del túnel a medida que avanza la máquina. Este diseño es altamente eficiente y ofrece una excelente visibilidad de la geología.
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TBMS de escudo único: Cuando la roca es menos estable y propensa a spalling o colapso, una máquina blindada es una elección más segura. El escudo, una carcasa de acero protectora, se extiende sobre el cuerpo de TBM, protegiendo la tripulación y el equipo. Este tipo de máquina de túnel Instala segmentos de concreto previos al fundamento para crear un revestimiento permanente inmediatamente detrás del escudo a medida que avanza.
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TBMS de doble escudo: Estas máquinas combinan las mejores características de los diseños abiertos y de un solo protector. Pueden operar en dos modos: un modo de "pinza" para roca estable y un modo "blindado" para áreas menos estables. La principal ventaja de un doble escudo máquina de túnel Es su capacidad para instalar segmentos de túnel simultáneamente con el proceso de aburrimiento en rocas estables, lo que lleva a tasas de avance muy altas.
La evolución continua del máquina de túnel ha permitido abordar proyectos de túneles de roca cada vez más difíciles y largos, desde ferrocarriles trans-montañes y líneas de metro de nivel profundo hasta infraestructura crítica de agua y servicios públicos. A medida que los ingenieros continúan superando los límites de lo que es posible, estos titanes subterráneos permanecerán a la vanguardia de la ingeniería civil moderna.
