TBM maşınlarını sərt qayada delmə və partlatma üsulundan daha sürətli edən nədir?

Mühəndislər və layihə menecerləri sərt qaya şəraitində tunelləşdirmə üsullarını qiymətləndirdikdə, sürət demək olar ki, həmişə müzakirənin mərkəzində olur. Suallar sadəcə hansı üsulun daha müasir olduğu deyil, hansının irəliləmə sürətində, dəyər effektivliyində və ümumi layihə cədvəlində ölçülməsi mümkün qazanclar verdiyi ilə bağlıdır. TBM maşını son illərdə infrastruktur inkişafı zamanı, qaya parçalamaq və çıxarmaq üçün fundamental fərqli bir yanaşma kimi özünü sübut etmişdir — bu, konvensional delmə və partlayış əməliyyatlarını xarakterizə edən dövri pozğunluq əvəzinə davamlılıq, mexanik qüvvə və dəqiq həndəsə ətrafında hazırlanmış bir yanaşmadır.

TBM maşınlarının sərt qayada sürət üstünlüyü əldə etməsinin səbəblərini başa düşmək üçün tunelləşdirmə dövrünün hər bir mərhələsinə — qayanın necə parçalanması, çöküntülərin necə çıxarılması, dəstəyin necə quraşdırılması və bu fəaliyyətlərin hər birinin davamlı mexaniki işləmə şəraitində necə bir-biri ilə əlaqəli olması — baxmaq lazımdır. Delmə və partlayış bu addımları ardıcıl olaraq yerinə yetirir və bunlar arasındakı mücburi dayanma müddətləri vacibdir. Əksinə, TBM maşını bu funksiyaların əksəriyyətini tək, irəli hərəkət edən sistemə birləşdirir və nadir hallarda dayanır. Bu iş axınına dair memarlıq fərqi, sərt qaya şəraitində bu iki üsul arasındakı bütün performans müqayisələrinin əsasını təşkil edir.

Davamlı kəsmə dövrü qarşıda dayanma- başlama partlayışı

TBM maşınının ölü vaxtı necə aradan qaldırdığı

Adi dəlik açma və partlatma ilə qazılan tünellərdə iş dövrü əsasən parçalanmışdır. İşçilər partlatma üçün bir sıra dəliklər açır, onları partlayıcılarla doldurur, partlatma aparır, sonra tüstülərin dağılmasını gözləyir, tünələ daxil olub yoxlama aparır, sərbəst qaya parçalarını çıxarır və nəhayət, qırılmış materialı çıxarır. Yalnız bu proseslərin hamısı başa çatdıqdan sonra yeraltı dəstək quraşdırılır və sonra dövr təkrarlanır. Hər tam dövr adətən başlığın bir-dörd metr irəliyə sürüşməsinə səbəb olur və məhsuldar olmayan gözləmə fazaları məhsuldar fazalar qədər vaxt ala bilər.

TBM maşını bu ölü vaxtın əksər hissəsini mexaniki dizayn hesabına aradan qaldırır. Fırlanan kəsici başlığı disk kəsiciləri ilə idarə olunan itələmə qüvvəsi ilə daş üzərinə sıxır və daşı davamlı prosesdə çatlatmaqla parçalayaraq döşəməyə çıxarır. Kəsici başlıq fırlandıqca, çıxarılan material dərhal maşının gövdəsinə inteqrasiya edilmiş konveyer üzərinə düşür və səthə və ya atılma nöqtəsinə geriyə doğru daşınır. TBM maşını hər irəliləmə dövründən sonra zəhərli qazlar yaratmayan partlayış olmadığı üçün ventilyasiya üçün dayanmır.

Bu işin davamlılığı birbaşa daha yüksək orta irəliləmə sürətlərinə çevrilir. Qaya kimi sərt qayalarda, əlverişli şəraitdə bir delik açma və partlatma briqadası gündə ondan on beş metr irəliləyə bilər, lakin eyni qaya formasiyasında yaxşı uyğunlaşdırılmış TBM maşını gündə iyirmi ilə əlli metr və ya daha çox irəliləmə sürəti əldə edə bilər; bu, qayanın möhkəmliyindən, aşınmaya qarşı davamlılığından və avadanlığın konfiqurasiyasından asılıdır. Dövri dayanma vaxtlarının aradan qaldırılması bu fərqin yaranmasında ən təsirli amildir.

Fırlanma Qüvvəsi və Qaya Parçalanma Səmərəliliyi

TBM maşınlarının kəsici başlığında quraşdırılmış disk kəsicilər sərt daşların yüksək yüklənmə altında təbii qırıqlılığını istifadə etmək üçün hazırlanmışdır. Hər bir disk kəsici, adətən kəsicinin hər birinə 150–300 kilonüton aralığında olan yüksək itələmə qüvvəsi ilə daş səthinin üzərində döndükdə, qonşu kəsicilərin izləri arasındakı yan istiqamətdə yayılan mikro-qırıqlar yaradır. Daş, çiplər və ya şeritlər adı verilən ucu iti parçalar şəklində ayrılır. Bu qırıq yayılma mexanizmi enerji baxımından səmərəlidir, çünki o, daşın özünün dartıq zəifliyindən istifadə edir və ona qarşı mübarizə aparmır.

Qazma və partlayış əməliyyatında istifadə olunan partlayıcılar eyni zamanda həm sıxılma, həm də gərilmə müqavimətini qarşılamalıdır; lakin enerjinin çox hissəsi məhsuldar daş parçalanması əvəzinə torpaq titrəməsinə, havada partlayış dalğasına və istiliyə çevrilir. TBM maşını mexaniki enerjini kəsici-daş toxunma nöqtəsində dəqiq cəmləşdirir; bu da giriş enerjisinin çox daha yüksək nisbətinin faydalı qazıntıya sərf olunmasına səbəb olur. Sıxılmamış sıxılma möhkəmliyi 150 MPa-dan yuxarı olan çox sərt və böyük ölçülü daşlarda TBM maşınının disk kəsmə mexanizmi partlayışdan daha yaxşı işləyir, çünki daşın qırılganlığı və sabit mikrostrukturu tam üzlükdə effektiv çatların yayılmasını təmin edir.

Bütövlükdə qazıntı materialının daşınması və dəstək quraşdırılması

Arxa sistem dizaynı və kəsilməyən material axını

TBM maşınının sürət üstünlüyü yalnız kəsici başlıqdan yaranmır. Eyni dərəcədə vacib amil — daşın çıxarılması sisteminin maşının öz gövdəsinə inteqrasiyasıdır. Daşlar qarşı tərəfdə parçalanar-kimi kəsici başlıqdakı süpürən və qovaqlar qırıntıları toplayır və onları daxili konveyer lentində yerləşdirir. Bu lentin materialı maşının arxa hissəsinə davamlı şəkildə daşıyır, burada o, materialı səthə çatdırmaq üçün istifadə olunan ardıcıl konveyer sistemlərinə və ya dəmir yolu əsasında işləyən daş çıxarma avtomobillərinə qoşulur.

Dəlik açma və partlayışla keçirilən tunellərdə daşların çıxarılması üçün ayrı yükleyici avtomobillər və daşınma avadanlığı tələb olunur; bu avadanlıqlar birbaşa iş sahəsinə daxil olmalıdır. Partlayışdan əvvəl başlıq hissəsi şəxslər və avadanlıqlardan təmizlənməlidir, sonra isə mühit təhlükəsiz olduğu təsdiqləndikdən sonra daşınma avadanlığı yenidən daxil olmalıdır. Bu ardıcıl məntiq, daşların çıxarılmasının partlayış bitən kimi başlaya bilməyəcəyini və daşların çıxarılması tamamlanana qədər dəlik açma əməliyyatlarının davam etdirilə bilməyəcəyini göstərir. TBM maşını isə bu mərhələləri eyni zamanda gedən proseslərə birləşdirir — qazıntı və daşların daşınması eyni zamanda, davamlı hərəkət ərzində aparılır.

Bu inteqrasiya olunmuş yanaşma həmçinin əmək intensivliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. TBM maşını heyəti bir neçə müstəqil avadanlığın koordinasiyası əvəzinə mexanizə olunmuş bir sistem idarə edir. Hər metr irəliləməyə daha az işçi tələb olunur və fiziki iş mühiti daha yaxşı nəzarət olunur; bu da təhlükəsizlik hadisələri və ya insanlar arasında koordinasiya gecikmələri səbəbilə itirilən vaxtı azaldır.

Qazıntı əməliyyatlarını dayandırmadan torpaq dəstəyi

Qorunmuş TBM maşını ilə sərt qaya tünellərinin qazılması zamanı torpaq dəstəyi qurğusu kəsici başlığın qoruyucu qalxanının dərhal arxasında, yəni qorunmuş zonada quraşdırılır, bu zaman isə qazma işləri üzün ön hissəsində davam edir. Hazır beton seqment halqaları kəsici başlığın irəliləməsi zamanı maşının ardınca gələn hissəsində avtomatlaşdırılmış qurğu qolu tərəfindən quraşdırılır. Bu paralel fəaliyyət TBM maşınının qazma və partlayış üsulu ilə qazılan tünellərə nisbətən müddətin sıxılması baxımından ən güclü struktur üstünlüklərindən biridir.

Sərt qayada qazılan qazma və partlayışla tikilən tünellərdə hər bir partlayış turundan sonra sistematik qaya çivilərinin quraşdırılması, tel torların yerləşdirilməsi və şotkretin tətbiqi tələb oluna bilər. Bu işlər əllə idarə olunan və ya mexanizə olunmuş avadanlıqla işçilər tərəfindən yerinə yetirilir; lakin onlar partlayış aparılarkən və ya başda zəhərli dumanlar qaldıqda yerinə yetirilə bilməz. TBM maşını bu məhdudiyyəti maşının fiziki uzunluğu vasitəsilə dəstək quraşdırma zonasını aktiv kəsmə zonasından ayıraraq effektiv şəkildə aradan qaldırır.

Nəticə odur ki, TBM maşını sıx dəstək quraşdırılması tələb edən daş şəraitdə belə demək olar ki, davamlı irəli hərəkətini saxlaya bilər. Dəstək işləri qazıntı vaxtından çıxılmır; onlar paralel olaraq aparılır və bu, maşının dövr vaxtının qazıntı sürətini, yəni qazıntı ilə dəstək quraşdırılmasının birləşdirilmiş cədvəlini əks etdirməsini təmin edir.

Daş Şəraitin Uyğunluğu və Performansın Proqnozlaşdırılabilirliyi

Niyə Sərt Daş Şəraiti TBM Maşınının Performansına Üstünlük Verir

TBM maşını üçün daha sərt daşın daha çətin olduğu barədə ümumi bir fərziyyə mövcuddur, lakin bu əlaqə daha incədir. Kompetent sərt daş — yəni güclü, kəsilməz və əsas qırılma zonalarından azad olan daş — əslində TBM maşınının ən yüksək irəliləmə sürətlərini əldə etməsi üçün ideal şərait yaradır. Daş kütləsinin sabitliyi kəsici hissələrin boşluqlar, gil daxilolmaları və ya proqnozlaşdırılmayan qovuşma sistemləri səbəbiylə anidən yaranan yüklənmə dəyişiklikləri olmadan demək olar ki, optimal parametrlərdə işləməsinə imkan verir.

Delmə və partlayış üsulu dəyişkən torpağa uyğunlaşa bilər, lakin daha sərt qayalarda mütənasib sürət üstünlüyü əldə etmir. Daha sərt qayaların delinməsi üçün daha uzun müddət tələb olunur, daha yüksək partlayıcı yükü tətbiq edilməlidir və tez-tez partlayışdan sonra daha diqqətli qayalıq təmizlənməsi aparılmalıdır; bunların hamısı iş dövrünü uzadır. TBM maşınının performansı qaya möhkəmliyi ilə daha əlverişli şəkildə artır, çünki daha sərt və qırılgan qayalar disk kəsicilərin yüklənməsi altında daha effektiv şəkildə qırılır. Qranit, bazalt, kvartsit və buna bənzər formasiyalarda həyata keçirilən layihələrdə TBM maşınlarının irəliləmə sürətləri ardıcıl olaraq delmə və partlayış üsulundan istifadə edilən zamanlarla müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə yaxşı nəticələr göstərmişdir.

Uzun məsafələrdə irəliləmə sürətinin sabitliyi

TBM maşınlarının sərt qayalarda ən strateji cəhətdən vacib üstünlüklərindən biri onun irəliləmə sürətinin proqnozlaşdırıla biləcəyidir. Layihə planlayıcıları və müqavilənin təqvim planlaşdırıcıları sahə araşdırmalarından əldə edilən qaya xarakterizasiyası məlumatlarına əsaslanaraq maşının performansını mənası olan dəqiqliklə proqnozlaşdıra bilərlər. Bu proqnozlaşdırma qabiliyyəti müqavilə idarəçiliyi, resurs planlaşdırılması, lojistika koordinasiyası və maliyyələşdirmə üçün qiymətli hesab olunur.

Sərt qayalarda delmə və partlatma işlərinin müddətləri əvvəlcədən daha çox dəyişkəndir. Gözlənilməz bir qırılma zonası, aşınmaya davamlı daha sərt bir qaya qatı və ya qeyri-sabit üst qırılma şəraitləri ilə tək bir qarşılaşma layihənin təqvimini əhəmiyyətli dərəcədə uzada bilər. TBM maşını geoloji sürprizlərdən tamamilə azad deyil, lakin onun mexanik təbiəti daha sistemli və nəzarət olunan reaksiyalar göstərməyə imkan verir və onun məlumat toplama sistemləri üzərindəki qayalıq şəraitinin dəyişməsi haqqında real vaxt rejimində məlumat təmin edə bilər.

Uzun tunel qazma işlərində — xüsusilə də üç ilə beş kilometrdən çox olanlarda — TBM maşınının yığılmış sürət üstünlüyü qərarverici olur. Maşının quraşdırılması zamanı itirilən vaxt və nisbətən yüksək kapital xərcləri ümumi qazma uzunluğuna yayılır və gündəlik sabit irəliləyiş, delmə və partlayış üsuluna nisbətən başlanğıc investisiya fərqini daha çox kompensasiya edir.

Əmək heyəti, təhlükəsizlik və layihənin vaxt planına inteqrasiya

İnsanların təhlükəli şəraitə məruz qalmasının azaldılması

TBM maşınının sürət üstünlüyü yalnız mexaniki deyil — o, həmçinin tunelləşmə prosesinin ən təhlükəli hissələrindən insan işçilərinin uzaqlaşdırılmasından qaynaqlanır. Delmə və partlayış üsulu ilə tunel qazanarkən işçilər hər bir sikl ərzində partlayış üzünə fiziki olaraq bir neçə dəfə girməlidirlər: delmək, yükləmək, daşları çıxarmaq və dəstək qurmaq üçün. Hər bir üzə giriş risk daşıyır və təhlükəsizlik hadisələri — heç qədər kiçik olsalar belə — uzunmüddətli layihə ərzində vaxt itkisini artırır.

TBM maşını əmək qüvvəsinin əksər hissəsini maşın gövdəsi daxilində və ya arxa avadanlıq arxasında yaxşı təşkil edilmiş ərazidə nəzarət olunan mühitlərdə saxlayır. Avtomatlaşdırılmış kəsici baş və konveyer sistemləri təzə qaya ilə ən təhlükəli yaxınlığı idarə edir. Bu dizayn fəlsəfəsi hadisələrin sayını azaldır ki, bu da birbaşa layihənin vaxt planının bütövlüyünü qoruyur. Təhlükəsizliklə əlaqədar iş dayanmalarından çəkinən layihələr, təkrarlanan qabaqcıl hadisələrə malik olan layihələrə nisbətən irəliləmə sürəti proqnozlarını daha etibarlı şəkildə saxlayırlar.

Paralel İş Axını və Komanda İstifadəsi

TBM maşını layihəsi, qazma və partlayış üsullarının yerinə yetirə bilmədiyi paralel iş axınlarını imkan verir. Maşın irəliləyərkən səthdə və ya ardıncıl bölmədə çalışan briqadalar qazıntı prosesini dayandırmadan texniki xidmət, təchizatın tamamlanması, seqmentlərin çatdırılması və lojistik işlərini yerinə yetirə bilərlər. Maşının briqadası ixtisaslaşmış vəzifələrə — operatorlar, texniki xidmət mütəxəssisləri, seqment quraşdırıcı operatorları, konveyer operatorları — bölünür; hər biri ardıcıl dövrün əvvəlki mərhələsini gözləmədən eyni zamanda işləyir.

Bu paralellik, layihənin vaxt planına uyğun icrasında gücləndirici amildir. Metro tunelləri, su ötürmə sistemləri və dağ silsilələrindən keçən avtomobil tunelləri kimi böyük infrastruktur layihələrində bir neçə iş axınına eyni zamanda davam etmək imkanı TBM maşını layihəsinin qazma və partlayış üsulları ilə fiziki olaraq mümkünsüz olan sıxlaşdırılmış vaxt planlarını yerinə yetirməsinə imkan verir.

Tez-tez verilən suallar

TBM maşını ən yüksək irəliləmə sürətlərini hansı növ sərt qayada əldə edir?

TBM maşını, qaya kütləsinin güclü, sabit və əsas kəsilmələrdən və ya gil ilə dolu qırıqlardan nisbətən az azad olduğu qranit, qneys, bazalt və ya kvartsit kimi birləşmiş, böyük həcmli sərt qayalarda ən yaxşı işləyir. Bu şərait disklərin optimallaşdırılmış itki və fırlanma parametrlərində işləməsinə imkan verir və effektiv çiplərin əmələ gəlməsi ilə birlikdə stabilləşdirilmiş qaya üzünü təmin edir. Qaya kütləsi nə qədər bircins olarsa, TBM maşını gündəlik maksimum irəliləmə sürətlərini bir o qədər etibarlı şəkildə saxlaya bilər.

TBM maşını sərt qayada həmişə delmə və partlatma üsulundan üstün müqayisə olunurmu?

Hər bir ssenaridə deyil. Qısa tünellər, tez-tez istiqamət dəyişiklikləri ilə mürəkkəb trassalar və ya çoxsaylı qırılma zonaları olan yüksək dərəcədə dəyişkən daş şəraitində həyata keçirilən layihələrdə delmə və partlayış metodunun çevikliyi kompensasiya edən üstünlüklər təqdim edə bilər. Bununla belə, möhkəm sərt daşda uzun düz və ya yüngül əyrilən yoluxumlar üçün TBM maşını, maşın tam işə salındıqdan və lojistik zəncir qurulduqdan sonra demək olar ki, həmişə daha sürətlidir. TBM maşınının iqtisadi cəhətdən və qrafik cəhətdən məqsədəuyğun olduğu tünellərin breyk-even uzunluğu layihənin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq adətən bir ilə üç kilometr arasında qiymətləndirilir.

Kəsici hissələrin texniki xidməti sərt daşda TBM maşınının sürətinə necə təsir edir?

Disk kəsiciyin aşınması, aşındırıcı sərt qayalarda TBM maşını üçün əsas texniki xidmət çətinliklərindən biridir. Kəsmə effektivliyini saxlamaq üçün aşınmış və ya zədələnmiş kəsiciyin dəyişdirilməsi tələb olunur; bu isə kəsiciyin yoxlanılması və dəyişdirilməsi üçün planlaşdırılmış maşın dayanmalarını nəzərdə tutur. Kvartsit kimi aşındırıcı formasiyalarda kəsici istehlakı yüksək ola bilər və texniki xidmət intervalları tez-tez təkrarlanar. Bununla belə, müasir TBM maşınlarının dizaynı sürətli kəsici dəyişdirmə prosedurlarına imkan verir və planlaşdırılmış texniki xidmət dayanmaları eyni məsafədə qazma və partlatma əməliyyatlarında yığılan qeyri-planlı gecikmələrə nisbətən çox daha qısa və proqnozlaşdırıla biləndir.

Sərt qaya tunelləşməsi üçün TBM maşını seçməzdən əvvəl hansı layihə məlumatları hazırlanmalıdır?

Saytın tədqiqi birbaşa TBM maşınının xüsusiyyətlərinə daxil olan, bir oxlu sıxılma möhkəmliyi, Braziliya çəkmə möhkəmliyi, daşın aşındırıcılıq indeksi, qovuşma aralığı və istiqaməti, sualtı su şəraiti və əsas qırılma və ya sürüşmə zonalarının mövcudluğu daxil olmaqla, daş kütləsinin ətraflı xarakterizasiyasını əhatə etməlidir. Bu məlumatlar birbaşa TBM maşınının xüsusiyyətlərinə — kəsici başlığın itələmə qabiliyyətinə, kəsici növünə və aralığına, qoruyucu qurğunun dizaynına və köməkçi sistem konfiqurasiyasına daxil olur. Dəqiq geotexniki məlumatlar TBM maşınının müəyyən layihədə gözlənilən sürət üstünlüyünü təmin edib-etməyəcəyini proqnozlaşdırmaq üçün ən vacib giriş məlumatıdır.