Las máquinas aburridas (TBM) son maravillas de ingeniería moderna, diseñadas para excavar túneles con una interrupción mínima en la superficie. Si bien todos los TBM tienen el mismo propósito básico, emplean diferentes métodos para administrar el material excavado, conocido como lodo, y apoyan la cara del túnel. Los dos tipos más comunes son los Máquina de balance de presión de la tierra (EPB) y el Escudo de suspensión . Comprender sus diferencias es crucial para seleccionar el equipo de perforación de túnel correcto para un proyecto determinado.
Máquinas Balance de presión de la Tierra (EPB)
Máquinas EPB son un tipo de escudo mecanizado que es altamente efectivo en condiciones cohesivas de tierra blanda como arcilla, limo y arena. El principio central de un escudo EPB es usar el material excavado en sí mismo para crear una presión estable en la cara del túnel, evitando que el suelo circundante colapse.
Cómo funciona:
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Excavación y acondicionamiento de lodo: La cabeza cortadora giratoria de la máquina excava el suelo. A medida que el lodo ingresa a la cámara presurizada de la máquina (la cámara transportadora de tornillo), se mezcla con agentes acondicionadores como espuma, bentonita o polímeros. Estos agentes convierten el suelo en una consistencia plástica, similar a la pasta de dientes.
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Control de presión: El transportador de tornillo, que es el corazón del sistema EPB, controla la velocidad a la que se extrae la muelle acondicionada de la cámara. Al ajustar la velocidad del transportador de tornillo y la fuerza de empuje de la máquina de túneles, se mantiene una presión constante en la cara del túnel. Esta presión equilibra perfectamente la presión de tierra y agua circundante, asegurando la estabilidad sin causar asentamiento en tierra.
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Transporte de la lonía: El lodo acondicionado se transporta fuera del túnel en una cinta transportadora o por otros medios.
Ventajas:
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Excelente para suelos suaves de grano fino.
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Requiere menos desagüe en comparación con otros métodos, lo que lo hace más amigable con el medio ambiente en algunos casos.
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El material excavado a menudo es fácil de manejar y deshacerse.
Desventajas:
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Las luchas en un terreno grueso y altamente permeable (por ejemplo, grava) donde los agentes acondicionadores no pueden crear efectivamente una pasta ajustada a presión.
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Puede ser menos efectivo en condiciones de cara mixta (donde la cara del túnel consiste en roca blanda y dura).
Escudo de suspensión TBMS
Slurry Shield TBMS , en contraste, se diseñan específicamente para túneles en suelos no cohesivos con agua, como la arena y la grava, así como las condiciones de cara mixta. En lugar de usar el suelo excavado para el equilibrio a presión, usan una suspensión de bentonita presurizada.
Cómo funciona:
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Inyección de excavación e suspensión: La cabeza del cortador excava el suelo, que se mezcla inmediatamente con una lechada de bentonita en la cámara de excavación. La suspensión se bombea a la cámara a una presión controlada.
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Control de presión: La lechada presurizada forma un "pastel de filtro" en la cara del túnel, que actúa como una barrera para evitar que el agua ingrese a la cámara y se derrumbe. La presión de la lechada se controla cuidadosamente para contrarrestar la presión externa de la Tierra y el Agua.
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Transporte y separación de lodo: La mezcla de lechada y lodo se bombea desde el túnel a una planta de separación de superficie. Aquí, el suelo excavado está separado de la lechada, que luego se reacondiciona y se bombea nuevamente a la máquina de túneles para reutilizar.
Ventajas:
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Altamente efectivo en el terreno anegado y no cohesivo.
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Excelente para manejar altas presiones de agua.
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Puede manejar una amplia variedad de condiciones de tierra, incluidos fragmentos de roca y rocas.
Desventajas:
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Requiere una planta de tratamiento de lechada compleja y costosa en la superficie.
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El proceso de separación de la lodo de la suspensión puede ser costoso y lento.
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La eliminación del lodo excavado puede ser más compleja debido a su mezcla con suspensión.
Conclusión
En resumen, la elección entre un EPB TBM y un Slurry Shield Depende en gran medida de las condiciones geológicas e hidrogeológicas del sitio de túneles. Una máquina EPB es la opción para suelos cohesivos y blandos , Aprovechando el material excavado en sí para la estabilidad. Un escudo de suspensión, por otro lado, es la opción superior para Ground de agua, no cohesivo , dependiendo de una lechada bentonita para mantener la presión facial. Ambos tipos de máquinas de perforación de túneles representan soluciones sofisticadas a los desafíos de la construcción subterránea, pero sus principios operativos distintos los hacen adecuados para diferentes entornos subterráneos.
