Proyekt üçün tunel bürkücü maşını seçməkdə nəzərə alınmalıdır ki?

Geoloji Şəraiti: Torpaq Sabitliyi, Qayaların Sertliyi və Yeraltı Suların Təsiri

Tunnelləşdirmə Maşını Seçimi üçün Sahənin Geoloji və Geotexniki Təhlilinin Qiymətləndirilməsi

2023-cü ilin son geoloji tədqiqatına görə, əsaslı torpaq testi keçirən tikinti komandaları tunel qazılması işlərindəki gecikməni təxminən 62% azaltmışdır. Tunel kəsici maşınları seçərkən mühəndislər yataq qayanın nə qədər parçalanmış olduğunu, torpağın plastiklik göstəricilərini və əvvəlki yeraltı su hərəkəti nümunələrini yoxlamalıdır. Bunun düzgün edilməsi avadanlığın faktiki olaraq yerin altında olanla uyğunlaşmasına kömək edir. Bütün bu məlumatlardan istifadə etmək maşınların aşağıda gözlənilməz problemlərlə üzləşmədən düzgün işləməsini təmin edir. Bundan əlavə, bütün layihənin ümumi olaraq nə qədər vaxt alacağına dair daha yaxşı nəzarət imkanı verir.

Tunel Qurğusunun Sürüşmə Performansına Torpaq və Qaya Tərkibinin Təsiri

Qaya formasiyyatının sərtliyi və torpağın nə qədər aşındırıcı olduğu buraxma maşınlarının işləmə keyfiyyətinə və zamanla nə qədər aşınmasına böyük təsir göstərir. 150 MPa-dan çox sıxılma möhkəmliyinə malik olduqca sərt qranitlərlə işləyərkən bu cür maşınlar kvadrat santimetrə təxminən 380 kN itələmə qüvvəsi tətbiq edə bilən kəsici başlıqlara ehtiyac duyur. Bu, yumşaq gil torpaqlarında işləmək üçün lazım olan məbləğdən təxminən 45 faiz daha çoxdur. Başqa bir problem alüvial yataqlarda bol miqdarda dənəvər materialların (çınqıl) olduğu sahələrdən qaynaqlanır. Belə şərait disk kəsici elementlərin bircins slan yataqlarında işləməyə nisbətən təxminən 32 faiz daha sürətlə aşınmasına səbəb olur. Bu cür aşınma təmir komandalarının işi tez-tez dayandırması və avadanlıqların zədələnməsinin aradan qaldırılması üçün əlavə xərclər etməsini tələb edir. Bu cür çətinliklərlə qarşılaşan layihələr üçün işləmə şəraiti dəyişdikcə itələmə təzyiqini tənzimləyə bilən, daha möhkəm kəsici alətlər və sistemlərlə təchiz edilmiş maşınlar almaq məntiqli həll sayılır.

Yumşaq torpaqda tunel qazarkən yeraltı suyun mövcudluğunu və təzyiqini qiymətləndirmək

30 litr saniyədən artıq su axdığı zaman poroz torpaqlar özünəməxsus çətinliklər yaradır. Bu səviyyələrdə mühəndislərin tənəffüs üzünün tamamilə dağılmasının qarşısını almaq üçün adətən təzyiqli üzü olan tunel qazan maşınlarından (TQM) istifadə etmələri tələb olunur. Hidravlik təzyiq 2,5 bar-dan yuxarı qalxdıqda vəziyyət daha da mürəkkəbləşir. Bu halda qazma əməliyyatları zamanı sabitliyi saxlamaq üçün bentonit enjeksiya sistemləri son dərəcə vacib olur. Xüsusilə tikinti sahəsinin yanında yerləşən binalara, yollara və ya yeraltı kommunikasiyalara gözlənilməz su sızması zərər verə biləcəyi şəhər ərazilərində bu xüsusi önəm daşıyır. Yeraltı suyun idarə edilməsi yalnız işçilərin təhlükəsizliyi ilə bağlı deyil. Bununla yanaşı, avadanlıqların işləməməsi və ya konstruksiya pozulmaları ilə davamlı olaraq məşğul olmadan nəmlı torpaq qatlarından nə qədər sürətlə keçiləcəyini birbaşa təsir edir.

Tunel qazan maşınlarının işləməsi üçün qarışıq torpaq şəraitinin çətinlikləri

Tunnel boru maşınları yumşaq torpaqdan sərt qayaya keçərkən irəliləmələri olduqca yavaşlayır. Sənaye məlumatları bu keçidlərin orta irəliləmə sürətini təxminən 27% azalda biləcəyini göstərir. Xoş xəbər isə, bu xüsusi hibrid kəsici başlıqlara malik modul TBMs-lərin qarışıq torpaq şəraitində daha yaxşı işləməsidir. Bu maşınlar çətin materialların parçalanması üçün ripperləri hamar bölmələr üçün disk kəsicilərlə birləşdirir və bu da qumdaşı və gilin qatları ilə işləyərkən səmərəliliyi təxminən 18% artırır. Mühəndislər bu cür çevik dizaynlara xoş gəlirlər, çünki bu dizaynlar uzun müddət heç nənin proqnozlaşdırıla bilmədiyi mürəkkəb qaya formasiyaları boyu kazanın qarşısında duran daimi sürprizləri idarə etməyə kömək edir.

Tunnel Boru Maşını (TBM) Növləri: EPB, Şlamm, Qalxan və Çoxrejimli Variantlar

Layihə Tələblərinə Əsaslanan TBM Növlərini və Seçim Kriteriyalarını Anlamaq

Tunnel Boring Machine seçərkən mühəndislər adətən üç əsas amilə diqqət edirlər: hansı növ torpaqla işlədikləri, layihənin ölçüsü və tətbiq oluna biləcək ekoloji məhdudiyyətlər. Son dövrlərin yeraltı tikinti şirkətlərinin hesabatlarına görə, EPB maşınları dünyanın 62% metropoliten tikintisində şəhərlərdəki yumşaq torpaqlarda tunel kəsmək üçün əsas seçim halına gəlib. Torpağın çox yaş və doymuş olduğu yerlərdə slurry TBM-lər daha yaxşı işləyir, bərk qaya versiyaları isə möhkəm, sabit qaya formasiyalarında işləyərkən üstün performans göstərir. Multimodal TBM-lər standart modellərlə müqayisədə əvvəlcədən təxminən 15-dən 20%-ə qədər bahalı olsa da, bu əlavə investisiya vaxt keçdikcə ödənilir, çünki bu çox yönlü maşınlar təxribat zamanı müxtəlif material növləri ilə qarşılaşdıqda moment və itələmə parametrlərini anında tənzimləyə bilir ki, bu da proqnozlaşdırılmayan torpaq şəraitinin riskini minimuma endirməyə kömək edir.

EPB, Şlurry və Sərt Qaya TBMs: Tunnelləşdirmə Maşınlarının Torpaq Şəraitinə Uyğunlaşdırılması

Torpaq Təzyiq Balansı Tunnelləşdirmə Maşınları, qazılan torpağın təzyiqini maşının kamerasındakı ilə eyniləşdirərək iş sahəsini sabit saxlayır. Bu da onları gil və silt kimi yapışqan torpaqlarda çox yaxşı işlətməyə imkan verir. Su altı tunnel layihələri üçün isə şlurry sistemləri istifadə olunur. Bu sistemlər, üzərinə təzyiqli bentonit əlavəsi püskürülərək su keçirməz bir təbəqə yaradır. Su sızması orada böyük problem sayılır və Ponemon-in keçən ilki tədqiqatına görə, bu cür problemlərin həlli 740 min dollardan çoxa başa gələ bilər. Qranit və ya bazalt kimi sərt qaya formasiyaları ilə işləyərkən isə fərqli maşınlar tələb olunur. Sərt qaya TBMs-lərdə təzyiqi təxminən 250 meqapaskal çatan böyük qayalara dözəcək xüsusi volfram karbid diskli kəsici alətlər var. Bu möhkəm kiçik alətlər operatorlara sərt qatlar vasitəsilə effektivliyi itirmədən irəliləməyə imkan verir.

Mürəkkəb və ya müxtəlit geologiyalar üçün multimodal və dəyişən sıxlıq TBM-ləri

Torpaq və qaya təbəqələrinin tez-tez dəyişdiyi tikinti sahələrində işləyərkən — bu, ölkə daxili dəmir yolu layihələrinin təxminən 38 faizində baş verir — multimodal tünelləşdirmə maşınları xüsusi parlaqlıq göstərir. Bu maşınların gözəlliyi torpağın tərkibinin dəyişməsi ilə onlar altında yer basqısı balans rejimindən şlammaya rejiminə keçmə qabiliyyətidir. Bəzi irəli addım atılmış modellərdə dəyişən sıxlıq sistemləri də mövcuddur. Bu sistemlər kəsici başlığın sürətini tənzimləməklə və şlam qarışığının qalınlığını real vaxtda tənzimləməklə ağıllı şəkildə işləyir. Sahə testləri bu cür real vaxt adaptasiyasının çətin qarışıq şəraitdə işləyərkən gözlənilməz dayanmaları təxminən iyirmi faiz azaldıldığını göstərir. Keçən il Geotexniki Mühəndislik Jurnalında dərc olunmuş sonuncu tədqiqat bu tapıntıları təsdiqləyir.

Fərqli Tunnelləşdirmə Maşın Növləri Üzrə Kəsici Başlıq Dizaynı və Alət Konfiqurasiyası

Kəsici başlıqların hazırlanma üsulu onların iş performansını və ömür müddətini ciddi şəkildə təsir edir. EPB maşınları üçün heliksvari sıyırmalar torpağın səmərəli şəkildə köçürülməsini həyata keçirir. Sərt qaya TBMs-ləri isə qayanı effektiv şəkildə parçalamaq üçün 17 ilə 25 arasında diskvari kəsici alətdən istifadə edir, bu alətlər koncentrik halqa şəklində düzülür. Bəzi yeni dizaynlar operatorların lazım olduqda alətləri dəyişməsinə imkan verən hibrid kəsici başlıqlarla xüsusiyyətləri birləşdirir. 2023-cü ilin Tunneling Association məlumatlarına görə, bu hibrid sistemlər aşındırıcı qumtaşı ilə işləyərkən təxminən 30% daha uzun dayanır. Belə təkmilləşdirmə tunnel layihələri üçün iş fasiləsizliyini artırır və texniki xidmətin uzunmüddətli xərclərinin azalmasına kömək edir.

Layihənin Miqyası və Performans Tələbləri: Uzunluq, Diametr və İrəliləmə Tezi

Tunnel Uzunluğunun Tunnelləşdirmə Maşınının Quraşdırılması və Səmərəliliyinə Təsiri

Daha uzun tünellər qazarkən, tunel qazan maşınlarının daha möhkəm inşa edilməsi və uzun müddət ərzində dayanmadan işləməsi tələb olunur. 5 kilometrdən uzun layihələr üçün mühəndislər adətən kəsici başlıqların təxminən 25-dən bəlkə də 30 faiz qədər daha möhkəm olmasını tələb edirlər və tunel seqmentlərinin quraşdırılması üçün avtomatlaşdırılmış sistemlər nəzərdə tutulur ki, əməliyyatlar dayanmasın. Keçən ilin geotexnika konfransında aparılan son araşdırmalara görə, maşınlar 3 km həddini keçdikdə itələyici silindrlər təxminən 18% daha tez aşınır. Bu tapıntı bu günlərdə yaxşı texniki xidmətin nə qədər vacib olduğunu bir daha göstərir, çünki heç kim kritik mərhələlər zamanı təmir gözləməklə layihəsinin dayanmasına yol vermək istəməz.

İrəliləmə Nisbəti Tələblərinin Maşın İmkanları və Dəqiqliyi ilə Uyğunlaşdırılması

Tunelin nə qədər tez irəlilədiyi həqiqətən bütün layihənin nə qədər çəkəcəyindən asılıdır. Əksər şəhər metropoliten layihələri gündə təxminən 15-dən 20 metrə qədər irəliləməyi hədəf alır. Lakin elmi tədqiqatlar və ya geoloji tədqiqatlar üçün daha dərin qazdıqda, sürətdən daha çox dəqiqlik vacib olur, buna görə də bu layihələr gündə yalnız 5-dən 8 metrə qədər irəliləyə bilər. Sürüşdürmənin ən optimal nöqtəsi maşının buraxdığı momentin (adətən 4.000-dən 12.000 kilonüton-metr aralığında dəyişir) qazılan qayanın möhkəmliyi ilə düzgün uyğunlaşdığı zaman baş verir. Yumuşaq torpaq üçün çox güclü maşınlar həqiqətən son illərin sənaye məlumatlarına əsasən 14-dən 18 faizə qədər əlavə enerjini itirir. Bu, müxtəlif torpaq şəraitinə uyğun mexaniki xüsusiyyətlərin düzgün seçilmasının nə qədər vacib olduğunu göstərir.

Tunelin Həndəsəsinə, İstiqamətinə və Dərinliyinə Əsasən Maşın Diametrinin Seçilməsi

Diametr seçimi konstruktiv, funksional və geoMexaniki nəzərdə tutmaları birləşdirir:

• Xidmət tunelləri 3–5 metrlik burulmalar sıx şəhər ərazilərində boşluğun optimallaşdırılmasını təmin edir
• Dəmiryolu tünelləri 8–12 metrlik diametrli tünellər dəmiryolu planlaşdırılması və keçid tələblərini təmin edir
• Hidroelektrik kanalları 14–18 metrlik tünellər yüksək həcmli su axınını idarə edir

Dərinlik dizaynı daha da təsir edir — 100 metrlik hər bir artım örtükdə qaya təzyiqini 2,7 MPa artırır və konstruktiv bütövlüyü saxlamaq üçün seqmentli astarların qalınlığı 15–20% artırılmalıdır.

Şəhər şəraitində və dərin burulan layihələr: Ölçü, Giriş və İdarəetmə Məhdudiyyətlərinin Balanslanması

Şəhər tunel burğuları, orada artıq mövcud olan daxili borular, kabel və binalar səbəbindən təxminən 40 faiz daha çox məkan məhdudiyyətləri ilə üzləşir ki, bu da adətən onların bütöv şəkildə deyil, hissə-hissə işə salınmasını tələb edir. 500 metrdən daha dərin gedən dağ tunelləri isə tamamilə fərqli çətinliklərlə qarşılaşır. Bu yeraltı nəhənglər 10 bara qədər çatan su təzyiqi ilə mübarizə aparırlar, buna görə mühəndislər onları adətən vəziyyəti sabit saxlamaq üçün xüsusi təzyiqli üz sistemləri ilə təchiz edirlər. 87 real dünya layihəsindən toplanmış məlumatlara baxdıqda maraqlı bir şey ortaya çıxır: sıx şəhər ərazilərində işləyən tikinti komandaları, açıq sahələrdə işləyənlərlə müqayisədə hər gün yalnız təxminən 22% az metr iş görür. Belə məlumatlar tunel işləri üçün avadanlıq seçərkən maşınların konkret tikinti sahəsinin şəraitində necə performans göstərəcəyini modelləşdirməyin nə qədər vacib olduğunu aydınlaşdırır.

Tunel Qurma Maşınlarında İtkin, Moment və Mexaniki Həcm

Dəyişən Geoloji Müqavimət Şəraitində İtkinlik Gücü və Momentin Ölçülməsi

Tunnel Boring Maşınının tələb etdiyi itkili və momentin miqdarı mühəndislərə maşının müxtəlif növ qayalardan və torpaqlardan necə keçə biləcəyi barədə çox şey deyir. 2025-ci ildə Nature jurnalında dərc edilmiş son araşdırma göstərdi ki, bu tələblər maşının işlədiyi materialdan asılı olaraq nə qədər dəyişə bilər. Sərt qumdaşına nisbətən yumşaq çöküntülər üçün xeyli az güc tələb olunur və bəzən lazım olan itkili üç dəfə fərq yarada bilər. Bütün bu dəyişkənliyi idarə etmək üçün mühəndislər Torpağın Penetrasiya İndeksi hesablamalarından istifadə edirlər. Bu onlara kəsici başlığın tutulmaması üçün moment tənzimləmələrini düzəltməyə kömək edir. Məsələn, birləşdirici gil — əksər maşınlar keçmək üçün kvadrat metrə 12-dən 18 kilonütona qədər ehtiyac duyur. Lakin qranitə keçid etdikdə birdən-birə 35-dən 50 kN/m²-ə qədər yüksəlirik. Belə sıçrayış müasir TBM-lərin şəraiti dəyişərkən güc çıxışını yeraltında dəyişən şərtlərə uyğun tez-tez tənzimləyə bilən ağıllı sistemlərə niyə ehtiyac duyduğunu aydınlaşdırır.

Mexaniki Gücü Torpaq Şəraitinə Uyğunlaşdıraraq Optimal Səmərəliyə Çatmaq

Səmərəli tünelləşdirmə, moment əyrisi və itələmə profilini yerli geologiya ilə uyğunlaşdırmaqla mümkündür. Keçən ilin bəzi sənaye hesabatlarına görə, yumşaq torpaqda çox güclü itələmə etmək enerjinin 20-25% artıq sərf olunmasına səbəb olur. Digər tərəfdən, sert qayalarda kifayət qədər gücə malik olmayan maşınlar normaldan təxminən 40% daha sürətlə aşınır. Bu fikri 2025-ci ilin GEplus tədqiqatı dəstəkləyir, baxmayaraq ki, laboratoriya nəticələri ilə sahə şəraiti arasında həmişə müəyyən suallar yaranır. Bu günki tunel proyektorları smart idarəetmə sistemləri ilə təchiz edilib ki, bu sistemlər işlədikcə frezləmə başlığının vibrasiyasını və qayanın sıxlığını izləyir. Bu sistemlər avtomatik olaraq RPM parametrlərini tənzimləyir, lazım olan miqdarda itələmə tətbiq edir və şlamların axınını idarə edir. Nəticədə operatorlar daim dəyişən qarışıq torpaq şəraitində işləyərkən belə 93%-dən təxminən 97%-ə qədər səmərəlilik saxlaya bilirlər.

Xərclərə Dair Nəzərdən Keçirmə: İlkin Investisiya, İşlədilmə və Təmir Xərcləri və Ümumi Sahiblik Xərci (TCO)

Tunel Buraxan Maşının Alınması üçün İlkin Investisiya Analizi

Tunel buraxan maşınların qiyməti tələb olunan maşının növündən asılı olaraq olduqca dəyişir. Kompakt EPB modellərinin qiyməti adətən 2 milyon dollardan başlayır, daha böyük tunellər üçün nəzərdə tutulmuş slurry maşınlar isə asanlıqla 20 milyon dolların üstünə çıxa bilər. Xərcləri həqiqətən nə qədər artırır? Kəsici başlığın tənzimlənməsi yalnız bazis qiymətin 15-dən 25 faizinə qədər təşkil edir. Torpağın sabitləşdirilmə sistemi də büdcəyə təsir göstərir, üstəlik miqyas məsələsi də var. Layihənin borunun diametrini 6 metrdən 12 metrə qədər iki dəfə artırmağı tələb etdiyi zaman xərclərin 180 ilə 220 faiz arasında artacağını gözləyin. Bu cür böyük alış-verişləri əvvəlcədən edənlər üçün yalnız cari ehtiyacları deyil, həm də qeyri-müəyyən yeraltı şəraitin gələcəkdə ən yaxşı planlara belə necə təsir edə biləcəyini düşünmək vacibdir.

Tunel Qurğularının Fərqli Növləri üzrə İşlədilmə və Təmir (O&M) Xərcləri

O&M xərcləri maşın növündən və geologiyadan asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Sert qayalarda işləyən TBMs-lərin alət əvəzetmə xərcləri yumşaq torpaqlarda işləyən EPB maşınlarına nisbətən 35–45% yüksəkdir və qranitdə saatlıq orta xərc $580 təşkil edir. Əsas xərc faktorları aşağıdakılardır:

• Enerji İstifadəsi : Müqavimətdən asılı olaraq saatda 480–900 kWh
• Iş : Daimi növbələr üçün 12–18 texnik
• Aşınan hissələr : Disk kəsici plitaların kvartsda ömrü 80–120 saata, gildə isə 300 saati keçir

Bu dəyişənlər vəziyyətə əsaslanan təmir strategiyalarının vacibliyini göstərir.

Uzunmüddətli Tunelləşdirmə Layihələri üçün Ümumi Sahiblik Xərcinin Hesablanması

Ümumi Sahibkarlıq Dəyəri, və ya qısaca USD, təxminən 10-dan 15 ilə qədər olan avadanlıqların amortizasiyasını və maşınlar işləməz hala düşəndə itirilən saatların xərclərini də daxil edir. Təsəvvür edin: yalnız böyük şəhərlərdə bu itkilər hər bir saat üçün 12 min dollardan 45 min dollara qədər ola bilər! Bundan əlavə, qeyri-çoxlaşdırıla bilməyən yeraltı şəraitlərə bağlı geoloji risklər də ümumi xərcləri təxminən 25%-dən 40%-ə qədər artırır. Lakin 2025-ci ildə aparılan son araşdırmalar maraqlı bir nəticə göstərdi. Şirkətlər ağıllı texniki xidmət sistemləri ilə təchiz edilmiş yeni tunel burğularına investisiya etdikdə, əvvəlcədən təxminən 22% daha bahalı olsa da, ümumilikdə pul qazanırlar. Həm də şəhər ərazilərinin öz çətinlikləri var. Səs gürültüsünə qoyulan məhdudiyyətlər, mövcud kommunikasiyaların köçürülməsi və işləmək üçün məhdud sahə səbəbindən şəhərlərdə layihələr kilometrə görə təxminən 30% daha bahalı başa gəlir. Buna görə də istənilən layihənin planlaşdırılmasında ilk gündən xərclər barədə real təsəvvürün olması o qədər də vacibdir.

SSS

Tunnel Boring Machine (TBM) seçərkən əsas nəzərə alınacaq məsələlər nələrdir?

Tunnel Boring Machine (TBM) seçərkən əsas nəzərə alınacaq məsələlərə torpaq şəraiti, layihənin miqyası, ekoloji məhdudiyyətlər və diametr və irəliləmə sürəti kimi xüsusi mühəndislik tələbləri daxildir.

Qarışıq torpaq şəraitinin TBM-in işinə necə təsiri olur?

Yumşaq torpaqdan sərt qayaya keçərkən qarışıq torpaq şəraiti TBM-in işini təxminən 27% qədər yavaşlada bilər. Bununla belə, hibrid kəsici başlıqlı modulyar TBM-lər bu şəraitdə səmərəliliyi təxminən 18% artırmağa kömək edə bilər.

TBM-lərin əsas xərc amilləri nələrdir?

TBM-lərin əsas xərc amillərinə maşın növünə və fərdiləşdirməyə əsasən dəyişən ilkin alış qiyməti, eləcə də enerji istehlakı, əmək haqqı və aşınan hissələrin əvəz edilməsi kimi cari işlətmə və təmir xərcləri daxildir.

EPB, şlamm və sərt qaya TBM-ləri arasındakı fərq nədir?

EPB TBMs yumşaq torpaq şəraitində istifadə olunur və üz stabilliyini təzyiq balansı vasitəsilə saxlayır. Slurry TBMs su ilə doymuş torpaqlar üçün uyğundur və möhürləmə yaratmaq üçün bentonitdən istifadə edir. Sərt qaya TBM-ləri isə bərk qaya formasiyalarından keçmək üçün daha möhkəm komponentlərə malikdir.

Tunelin uzunluğu maşının səmərəliliyini necə təsir edir?

Uzun tunellər daha möhkəm kutter başlıqlı və effektiv seqment quraşdırma sistemli TBM-lər tələb edir. 3 kilometrdən uzun layihələr üçün maşınlar kifayət qədər təmir edilmədisə, səmərəlilik 18% azala bilər.