Tunnel burg'ulash mashinalari (TBM) yer sathidan yuzlab metrlar ostida-o'tish va qiyin sharoitlarda er osti infratuzilmasini inqilob qildi.
Ba'zilarining uzunligi 60 km va chuqurligi 2,4 km gacha bo'lgan tunnellar dunyodagi eng qiyin muhandislik muammolarini ifodalaydi. Tog'lar, daryolar va dengizlar ostidagi bu ulkan loyihalarni faqat po'latdan yasalgan-qurilish uskunalari orqali amalga oshirish mumkin. Bu yer osti yo'llari va temir yo'llarini yaratadigan TBMlar tayanadigan kuch va og'irlikni ushlab turadigan po'latdir.
Oldingi tunnel qazishda qo'lda qazish yoki portlovchi moddalardan foydalanish kabi usullar mavjud bo'lib, ular er osti loyihalari doirasini keskin cheklab qo'ygan. Keyin, 1950-yillarning boshlarida, birinchi zamonaviy TBM Jeyms Robbins tomonidan AQShdagi Oahe to'g'oni loyihasi uchun ishlab chiqilgan. Bu birinchi mashina gantel shaklidagi kesgichlar yordamida zaif slanets jinslarini qazish uchun mo'ljallangan. Qattiq toshlarni qazish zarurati oxir-oqibat Robbinsni 1956 yilda barcha zamonaviy TBMlar uchun dizayn asosi bo'lgan prokat diskli to'sarni ishlab chiqishga olib keldi.
almashtirib bo'lmaydigan material
Uglerodli kompozitlarning ko'plab sohalarda rivojlanishiga, shuningdek, alyuminiy va titanning potentsialiga qaramay, TBMlarning noyob muhandislik muammolari haqida gap ketganda, hech narsa po'lat sifatiga mos kelmaydi.
"Aslida siz [TBM) qurishingiz mumkin bo'lgan boshqa material yo'q. Aytmoqchimanki, siz go'yoki alyuminiy, titan yoki boshqa materiallardan bittasini qurishingiz mumkin edi, lekin bu haqiqatdan ham qimmat bo'lar edi, - deydi Tayler Sandell, Robbins biznesni rivojlantirish bo'yicha direktori, 1950-yillardan hozirgi kungacha TBM ishlab chiqaradigan asl ishlab chiqaruvchi.
Zamonaviy TBMlarning uzunligi 400 metrgacha va og'irligi 1000 tonnagacha bo'lishi mumkin, boshida dumaloq kesma bilan tunnel yaratish uchun turli tuproq turlari va toshlar qaziladi. Ushbu sanoat gigantlari qattiqlashtirilgan po'latdan yasalgan diskli kesgichlardan foydalanadilar va qurilmaning old qalqoni deb nomlanuvchi boshning orqasida yuqori texnologiyali monitoring va orqa-uskunalar poyezdi hamda qazish jarayonida tuproq va toshlarni doimiy ravishda olib tashlash uchun konveyer mavjud.
Er osti qurilishi
Zamonaviy TBM texnologiyasisiz amalga oshirib bo'lmaydigan tunnel qurish loyihalariga ikkita misol, Turkiyadagi Bosfor daryosining Yevropa va Osiyo qirg'oqlarini bog'laydigan-uzunligi 14,5 km bo'lgan Yevroosiyo tunneli va Shveytsariya Alp tog'lari ostidan o'tuvchi Gottard Base tunnelidir. Evroosiyo avtomobil transporti uchun qurilgan va Istanbulning gavjum ko'chalarida tirbandlikni engillashtirgan, Gotthard esa eng chuqur joyida taxminan 2,4 km chuqurlikda temir yo'l liniyasini o'z ichiga oladi va qurilishi uchun qariyb 20 yil davom etdi.
Sandell tushuntiradi: "Bizda joy tugayapti, shuning uchun siz infratuzilmangizni yaratish uchun yer ostiga o'tishingiz kerak". Er osti temir yo'llari va avtomobil yo'llarini yaratish 19-asrda jiddiy boshlandi. Dastlabki TBMlarning old tomonida tuproq va toshlarni buzadigan bir nechta qazish asboblari bo'lgan, ammo bu o'lja mashina tomonidan ushlanmaydi. Buning o'rniga, u TBMning kirish nuqtasiga, qurilmaning o'zida birlashtirilmasdan, oldinga siljish mashinasi ostida ishlaydigan vintli konveyer orqali qaytariladi.
"Bütün konstruktsiya, ayniqsa tunnel qazish amalga oshiriladigan old qalqon po'lat plitalardan iborat"
Volfram Xoelbling, Dillinger
O'shandan beri TBMlardagi yutuqlar turli darajadagi qattiqlik va suv tarkibiga ega bo'lgan turli tuproq va jinslarni qazib oladigan dumaloq kesish boshini o'z ichiga oladi. TBM ning uch xil turi mavjud, biri qattiq tosh uchun, biri yumshoq tuproq uchun va uchinchisi ikkilamchi rejim deb ataladi, bu ikkalasining aralashmasi uchun. TBM qanday sharoitda ishlashidan qat'i nazar, kesish boshi va tuproq yoki tosh o'rtasidagi ishqalanish natijasida hosil bo'ladigan tebranishlar ularga qarshi tura oladigan kuchli va og'ir tuzilmani talab qiladi. Shu sababli, old qalqon uchun ishlatiladigan og'ir plastinka EN 10 O25 xalqaro strukturaviy standartiga muvofiq nozik taneli po'latlardan yasalgan. Bunday kuchsiz tunnel qazish moslamasi qazish paytida o'zini parchalab tashlashi mumkin.
Poʻlatdan yasalgan{0}}begemot
"Bütün konstruksiya, ayniqsa tunnel qazish ishlari olib boriladigan old qalqon po'lat plitalardan iborat", - deydi Dillingerning marketing va texnik qo'llab-quvvatlash bo'limining og'ir mashinalar, qurilish uskunalari va po'latga xizmat ko'rsatish markazi rahbari Volfram Xoelbling. Dillinger Germaniyaning Dillingen shahrida joylashgan og'ir po'lat plitalar ishlab chiqaruvchisi bo'lib, u TBM quruvchilarni etkazib beradi. "Men aytardimki, tunnel qazish mashinasining old qismi ko'proq yoki kamroq to'liq og'ir plastinkadan qilingan", deb tushuntiradi u. "Barcha struktura po'latdan yasalgan, ammo tunnel mashinasini boshqaradigan qismlar ham og'ir po'lat plastinka qismlaridan qilingan".
Hoelblingning so'zlariga ko'ra, u yillar davomida burg'ulash mashinalari uchun po'latlarga bo'lgan "talablarning bosqichma-bosqich o'zgarishini" ko'rgan. Ushbu kichik o'zgarishlar TBM uchun ishlatiladigan po'latlarni payvandlash uchun yaxshiroq qilish va "yuqori pishiqlik" ko'rsatishga qaratilgan.
Uglerodli kompozitlar sanoatning boshqa tarmoqlariga kirib bordi, ammo ular tunnel qazish mashinalari uchun juda kam qo'llaniladi. Uglerodli kompozitlar rad etiladi, chunki "biz bu sohada xarajatlarga juda sezgirmiz", deb tushuntiradi Sandell, "va bunday materiallarni tunnel burg'ulash mashinasida ishlatish juda qimmat va ochiqchasiga isrof bo'ladi".
Istanbuldagi Bosfor boʻgʻozi ostidan oʻtadigan Yevroosiyo tunneli TBM texnologiyasi orqali amalga oshirildi
Kesish
Tuproq va toshni qazib oladigan kesgichlar uchun asbob po'latdan foydalaniladi. "Mashinaning ish oxirida disk to'sarlari hammasi po'latdan yasalgan", - deb tushuntiradi Sandell. "Biz qattiq toshda disk kesgichlar kabi qattiq{2}}bir xil qattiqlik xususiyatlariga va shikastlanishga bardoshli materialni topmadik va ularni asbob po'latidan yasadik."
Robbins to'sar diski elektr yoy pechida eritilgan po'lat sifatida hayotni boshlaydi, keyin vakuumli gazsizlanishdan o'tadi va argon gazi bilan qoplangan holda pastki qismdan quyma qoliplarga quyiladi. Quymalar to'sar disklarini shakllantirish uchun zarb qilish uchun ishlatiladi. Keyin zarblar qayta ishlanadi va issiqlik bilan ishlov beriladi. Sandellning so'zlariga ko'ra, firmaning dastlabki kunlarida va "kichik diametrli mashinalarda" Robbins yasagan eng kichik kesgichlar diametri 6,5 dyuym (16,5 santimetr) edi. Uning qo'shimcha qilishicha, sanoatda TBM metrik birliklar yordamida tasvirlangan bo'lsa-da, kesgichlar hali ham dyuymlarda o'lchanadi.
"Mashinaning ish oxirida disk kesgichlar hammasi po'latdan yasalgan. Biz qattiq{1}}toshda bir xil qattiqlik va shikastlanishga bardoshli materialni topmadik."
Tayler Sandell, Robbins
Katta zerikarli mashinalarda to'sarlar diametri 20 dyuymga teng bo'lishi mumkin. "Biz diametri uch metrdan ortiq bo'lgan to'liq o'lchamli{2}}tunnel burg'ulash mashinasi uchun biz ularga qo'yadigan eng kichik kesgichlar 14 dyuymni tashkil qiladi", deydi Sandell.
Tunnel qazish mashinasining tuzilishi, qazish asboblari va ichki ishlari po'latdir, chunki bu zarur tebranishlarni yutuvchi massani ta'minlaydi. Bu, shuningdek, Sandell tushuntirganidek, mashinaning muayyan sharoitlarda suzib ketmasligi uchun ham kerak. "Bir necha yil oldin Yaponiyada katta loyiha bor edi. Bu Tokiodagi dengiz osti avtomobil yoʻli edi. Ular tunnel burgʻulash mashinasiga koʻp ballast qoʻshishga majbur boʻldilar, chunki u-suv miqdori yuqori tuproqda suzib yurardi va buning uchun ham poʻlatdan foydalanishgan."
Yupqa taneli po'latlar, asboblar po'latlari, zarb va issiqlik bilan ishlov berish - uchidan oxirigacha TBM faqat bitta material tufayli o'z ishini bajarishga qodir. Po'latning mustahkamligi va massasi tebranish va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan flotatsiyani engib chiqadi, ayni paytda uning chidamliligi qattiq kristalli jinslarni chaynashda katta jismoniy zo'riqishlarga duchor bo'lgan kesish disklarining asosini tashkil qiladi. Aynan shu fazilatlar butun dunyo bo'ylab noyob yer osti muhandislik muammolarini o'z ichiga olgan ulkan loyihalarni amalga oshirishga yordam berdi.
