Kuidas Mikro TBM Muutab Allpoolmaist Loodmise

Mis on mikro TBM? Tuuma komponendid ja peamised erinevused

Mikro TBM definitsioon ja tuumakomponendid

Mikrotunneliboorimismasin, mida tuntakse ka kui TBM-d, sobib parima tulemuse saavutamiseks tunnelite puhul, mille läbimõõt on väiksem kui 1,5 meetrit. Need masinad on varustatud mitme olulise komponendiga, sealhulgas pöörleva lõikepeaga, mis tekitab pinnasest augu, hüdraulikasüsteemiga, mis liigutab seda edasi, ning kas niiskete või kuivade süsteemidega, mis käsitlevad kogu kaevandatud materjali. Eriliselt eristuvad need siiski oma laserjuhtimissüsteemi poolest, mis hoiab kõik joonduses murdosa sentimeetri piires. Käesolevate 2023. aasta tööstusaruannete kohaselt väheneb selle täpsuse tõttu joondusprobleeme umbes 15% võrrelduna vanema käsitsi tehnikaga. Omavalitsused eelistavad neid TBM-e eriti torude ja kaablite paigaldamisel paljude tänavate alla ilma teede purustamiseta või igapäevaelu segamise olemasoluga.

Kuidas mikro-TBMed erinevad tavapärastest TBM-dest

Tavapärased tunneliboorimismasinad sobivad kõige paremini suurematele, üle 6 jalga laiustele tunnelitele, kuid mikro-TBM-d on loodud just kitsaste kohtade jaoks, kus ruum on piiratud. Vanemad versioonid vajavad suuri sisenurgu ja pidevalt palju töölisi kohapeal. Mikro-TBM-e saab aga kaugjuhtimisel juhtida ning need integreerivad torude paigaldamise otsekaasa, samal ajal kui nad maasse teevad. Eelmise aasta Realtop Machinery uuringu kohaselt valmivad projektid, kus kasutatakse neid väiksemaid masinaid, tiheda linnaala piirkondades 25% kuni peaaegu 40% kiiremini. Lisaks võimaldab nende modulaarne ehitus meeskondadel neid vajadusel kiiresti lahti võtta ja teistesse töökohtadesse viia – midagi, mida traditsiooniliste suuremate masinate puhul, mis lihtsalt ruumi blokeerides seistes, ei ole võimalik.

Mikrotunneliboorimismasinate funktsionaalsus ja juhtsüsteemid

Uusima põlvkonna mikro-TBM-id on varustatud nutikate anduritega, mis on ühendatud asjade interneti kaudu ja jälgivad selliseid aspekte nagu võimsusmomendi tase, surujõud ning takistus, mida nad erinevate pinnastega töötades kohtavad. Masinad saadavad kogu selle informatsiooni reaalajas inimestele, kes töötavad pinna all. Mõned nutikad arvutiprogrammid suudavad tegelikult tuvastada, millal osad võivad ebaõnnestuda, palju varem kui planeeritud – mõnikord kuni 50 tundi enne, kui midagi valesti läheb, nagu näitavad 2023. aasta tööstuse aruanded. Sarnane ettevaatlikkus vähendab ootamatuid seiskamisi umbes 30%. Nõrgema pinnase tingimustega toimetulekuks on neil masinatel erilised suletud süsteemid, mis hoiavad kõik korralikult tasakaalus. Lisaks on nendesse sisse ehitatud kaamerad, mis annavad töötajatele täieliku ülevaatu kaevandatava tunneli ümber, aidates vältida võimalikke kokkupõrkeid. Kõik need funktsioonid võimaldavad peatusteta tööd üsna muljetavalda kiirusel, liikudes edasi umbes 15 meetrit päevas, ohustamata ümbritsevaid konstruktsioone.

Täpsus ja automatiseerimine: Micro TBM tehnoloogiline eelis

Automaatjuhtimissüsteemid micro TBM-i operatsioonides

Micro TBM-id kasutavad automaatseid juhtimissüsteeme, mis ühendavad inertsiaalnavigatsiooni tehnoloogia, kaldesensorid ning hüdraulilised suunamismehhanismid, et saavutada erakõvasti täpsed mõõtmed millimeetri täpsusega. Nende süsteemide tõhusust tagab see, et nad korrigeerivad lõikurpea asendit iga sekundi jooksul kuni 50–100 korda, mis praktiliselt elimineerib inimeste poolt tekitatavad vead, mis tekivad sihtmärgi käsitsi joondamisel. Ka arvud räägivad ise – joondusvigade arv on langenud umbes 40%. See on eriti oluline tunnelite rajamisel tundlike linnapiirkondade all, kus asuvad vanad hooned või maapealsed metrooliinid. Insenerid saavad magada rahulikumalt, teades, et masinad ei kõrvaleldu kursist ega kahjusta olulist infrastruktuuri töö käigus.

Laserpõhine ja CCTV-juhtimine reaalajas täpsuse tagamiseks

Kahe koordinaatlaseri kasutamine koos PTZ-tüüpi turvakaameratega annab töötajatele hetkekohe ruumilise teabe, mille põhjal saab vajadusel kohe kohandusi teha. Laser täidab lõikepea jaoks lihtsalt ankrurolli, samas kui kaamerad kontrollivad, mis toimub tegelikult võrreldes digitaalsete plaanidega. Kui 2023. aastal paigaldati kiudoptilisi liine Londoni vanadesse asumitesse, hoidsid need süsteemid maapinna liikumist alla vaid 3 millimeetri. See selline täpsus oli absoluutselt oluline, kuna tunnelite kohal asusid sajandeid vana ehitised.

IoT-integratsioon reaalajas jälgimiseks ja andmeanalüüsiks

Mikro-TBM-id on varustatud umbes 30 kuni 50 IoT-sensoriga, mis saadavad pilvemeddisse erinevat operatiivset teavet, näiteks momenditaset, survelisandite mõõtmisi ja seda, millist pinnast nad läbivad. See võimaldab inseneridel seadet reguleerida juba siis, kui masin tegelikult töötab, ning see aitas suurendada edasiliikumise kiirust ligikaudu 22 protsenti New Yorgi suurte kanalisatsioonitunnelite ehitamisel. Tegelik imede toob masinõpe, mis analüüsib kivimite struktuure ja pinnase tüüpe ning soovitab sobivaid pöördearvu (RPM) sätteid ja segu rõhuliste kohandusi erinevate maapinnaolude jaoks. Praktikas tähendab see sujuvamat tööd ja vähem peatamisi, kui meeskonnad liiguvad keerulistes allmaa keskkondades.

AI-toetatud ennustav hooldus töökäidu jätkuvuse tagamiseks

Masinate vibreerimise jälgimine ja hüdraulikavedelike seisundi kontroll aitab AI-süsteemidel tuvastada eelseisvaid rikkeid juba 300–500 tundi enne nende tekkimist. Selline võime probleeme ennustada vähendab ootamatuid seiskamisi umbes kolmandiku võrra, mis on eriti oluline linnaterritooriumide ehitustöödel, kus kehtivad rangeid piiranguid müra ja tööaja suhtes. Võtame näiteks möödunud aasta ühe suurlinna sideprojekti. Nende AI-süsteem tuvastas regulaarsete ööpäevaste kontrollide käigus, et pea laager hakkab kulumisele minema. Ilma selle varahoiatuseta oleks kogu operatsioon võinud viivitada koguni 14 päeva.

Innovatsioonid, mis juhivad kaasaegse mikrotunnelimise masinaid

Edasijõudnud lõikuripeade disainid erinevate geoloogiliste tingimuste jaoks

Uusimad mikro-TBM-lõikepeade konstruktsioonid on moodulbaasiga, mis võimaldab operaatoreil vajadusel reguleerida lõiketeravusi, ning neil on asendatavad ketastega lõikurid, mis vähendavad kulumist umbes 40%, töötades keerulistes segatud muld- ja kivikeskkondades. See on suur edasiminek vanemate fikseeritud konstruktsioonide mudelite ees, nagu märgiti Tunneling Journalis eelmisel aastal. Kuid see, mis need masinad tõeliselt eristab, on nende kahe režiimi võimekus. Need suudavad kohe üle minna pehme pinnase töötlemisest raskete kivformatsoonidega toimetulekuks, ilma et peaksid operatsioone peatama. Seda liiki paindlikkus on täiesti oluline siis, kui kaevatakse tunneleid linna tänavate all, kus aluspinnas ei jää kunagi järjepidevaks ühest kohast teise.

Hübriid- ja energiatõhusad toitesüsteemid jätkusuutlikkuse nimel

Juhtivad tootjad kasutavad nüüd hübriidset diisli-elektrilist võimsustehnoloogiat, mis vähendab kütusekulu 28%, samal ajal säilitades kõrge pöördemomendi. Regeneratiivne pidurdus hõivab liikumisenergia aeglustamise ajal ja kasutab seda uuesti abifunktsioonideks, nagu näiteks segu pumbamine. Need edasiminekud vastavad globaalsetele dekarboniseerimise eesmärkidele ning vähendavad CO₂-heiteid 22 tonni võrra kilomeetri kohta kaevandatud mahtu.

Kaugjuhtimisvõimalused täpsuse ja ohutuse parandamiseks

AI-ga juhtimisel saavad operaatoreid nüüd hallata kõiki Micro TBM tööde aspekte otse oma pinnase jaamadest, ilma et neil oleks vaja minna ise tunnelitesse alla. Süsteem jälgib pidevalt allmaa toimumist reaalajas andmete kaudu, mis tulevad tagasi sensoritelt. See võimaldab muuta näiteks surveloomise ajal rakendatavat rõhku ja lõikuripea pöörlemiskiirust. Värske 2024. aasta NIOSH-i uuringu kohaselt aitavad need kohandused saavutada peaaegu täiusliku joonduse kiuitarvade paigaldamisel – erinevus täiuslikust sirgusest on vaid 0,4%. Töötajate eemaldamine ohtlikest allmaa aladest vähendab ka nende vigastusriski oluliselt. Statistikud näitavad umbes kolmeveerandi suurust vähenemist kahjulike tingimustega kokkupuutumises, mis aitab lahendada paljusid ohutusprobleeme, millega OSHA pidevalt sekkub tunnelitööstuses.

Nutikate juhtimissüsteemide integreerimine MTBM töövoogudesse

Enda diagnoosimise võimaldavad juhtpaneelid kasutavad nüüd masinõppimise algoritme, et analüüsida üle 200 erineva tööfaktori. Need süsteemid suudavad tegelikult ennustada, millal midagi võib ebaõnnestuda kuni 80 tundi ette. Maapõhjaehitustööde puhul toimivad automaatse krohviga seadmed koostöös kaevamise kiirusega rõhumõõtjate abil. See aitab hoida hoonete liigset settimist, eriti siis, kui maas on palju savi. Ka numbrid räägivad selget keelt alates varasest 2022. Aastast. Inimeste paksemalt asustatud linnades on projektide viivitused vähem levinud, kuna need nutikad protsessid on paigas. Räägime olulisest, umbes 34 protsendist väiksemast viivitusprotsendist suurimate linnade piirkondades.

Rakendused linnainfrastruktuuris: Tõhusus minimaalse häiringuga

Mikro-TBM-tehnoloogia peamised linnarakendused

Mikro-TBM-tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt olulise aluspinnase infrastruktuuri paigaldamiseks minimaalse pinna mõjuga. Peamised rakendused hõlmavad:

• Utiliitide tunnelid vee, kanalisatsiooni ja elektrivõrkude jaoks
• Vihmavee äravoolusüsteeme linnapiirde üleujutuste vähendamiseks
• Telekommunikatsiooni kaablikanalite võrke 5G laiendamise toetamiseks
• Gaasitorustike paigaldamist pärandalade all

Nende kompaktne suurus (0,6–1,5 m diameetriga) võimaldab liikumist teede ja hoonete all, vältides häiritavaid avatud kaevandusi või struktuuride tugistamist

Ajaefektiivsus tihedalt asustatud linnakeskkondades

Madridi telekommunikatsioonivõrgu laiendamisel lõid Micro TBM-d 2,1 km pikkuse tunneli 40% kiiremini kui avatud ehitusmeetodid, kuna nad töötasid pidevalt ilma pinna häiringuta. Tööstusandmed näitavad, et linnades toimuvad Micro TBM-projektid valmivad 30–50% kiiremini kui puur-ja-purske meetod (Urban Tunneling Journal 2023), mistõttu on need ideaalsed linnade jaoks, kes soovivad minimeerida avaliku ebamugavust.

Täppisinseneritehnika pinnase häirimise vähendamiseks

±5 mm positsioonitäpsusega võimaldavad Micro TBM-d väga kontrollitud tunneldamist, sealhulgas:

1. Ohutu läbimine toimiva metrooliini all alla 1 mm maapinna settimisega
2. 800 mm torujuhtede paigaldamine 8 m sügavustel intensiivsete maanteede all
3. Liikumine kitsastes kurvides, mille raadius võib olla kuni 30 m

See täpsus tähendab 70% vähemat pinnase häirimist traditsiooniliste meetoditega võrreldes, säilitades olemasoleva maastiku samal ajal, kui uuendatakse maapealseid utiliiditoite.

Näidisjuhud: Utiliiditunnelid, vihmaveesüsteemid ja telekommunikatsioonivõrgud

Tokyo linn kasutas 12 väikest tunneliboorimismasinat, mida kutsuti Micro TBM-deks, et paigaldada umbes 23 kilomeetrit põhimaist kanalisatsioonitorusid, mis ulatuvad allapoole umbes 15 meetri sügavusele. Märkimisväärselt suudeti see tohutu ülesanne täita ilma oluliste häirete tekitamiseta igapäevaelus selles hulgalises metropolises kODU üle 14 miljoni inimese jaoks. Teisalt Londonis töötasid insenerid ühe konkreetse 0,9 meetri läbimõõduga Micro TBM-ga, mis suutis edasi liikuda muljetavalda kiirusega 15 meetrit päevas just läbi neid vanade Viktorian ajastu ehitusfoundatsioonide. See aitas vältida kuut tervet nädalat vajalikke, kuid segavad teesulge. Nende reaalsete näidete vaatamine näitab selgelt, miks paljud linnad pöörduvad selliste kompaktsete tunnelitehniliste lahenduste poole oma infrastruktuuri vajaduste moderniseerimisel, samal ajal kui tänavaid ei lagundata ja elanikke ei häirita.

Micro TBM-de kasutamise kulud, ohutus ja keskkonnakasutegurid

Mikro TBM tehnoloogia tagab 30% madalamat käivituskulu väikese läbimõõduga projektide puhul (1,5 miljonit eurot), linnapiirkondades vähendades valmimise aega 40% võrra (2023. aasta tunnelitehituse kulusid analüüsides). Säästud tulenevad täpsest materjalikasutusest ja väiksemast tööjõuvajadusest – projektid nõuavad tavaliselt 60% vähem personali kui puur-ja-lõhke tööd.

Traditsiooniliste meetoditega võrreldes pakuvad mikro TBM-d olulisi eeliseid:

• 85% väiksem vibratsioon , mis kaitseb kõrvalolevaid struktuure
• 92% väiksem osakeste heitkogus (Ponemon Institute 2023)
• Pinna häiringutsoonid kahanevad 15 m²lt vaid 2 m²ni;

Keskkonnaliselt toodavad mikro TBM projektid 45% väiksem süsiniku jalajälg tõhusa energia kasutamise ja 98% väiksema lagunenud materjali mahtu tõttu. Suletud süsteemi kaevandamise lahendus takistab põhjavee saastumist – eriti oluline kaitstud põhjaveehorizontide all töötamisel.

Ohutustase on märkimisväärselt parem, millega kaasneb 73% vähem töökohaga seotud õnnetust mis tulenevad kaugjuhitavast tööviisist ja automaatsest rõhukontrollist. Need süsteemid eemaldavad töötajad tunneli ettepiirdest ja vähendavad kokkuvarisemise ohtu 68%.

Pikaajalised eelised hõlmavad pikemat seadmete eluiga – tehisintellekti diagnostika suurendab komponentide kestust 30% – ning kõrget taaskasutatavust, kus moodulite disain võimaldab 85% osade kasutamist uuesti erinevates projektides. Kõik need tegurid aitavad kaasa 22% kõrgemale projekti lõpetamise määrale mitmeaastastes linnapiirkondade infrastruktuuri programmides.

KKK jaotis

Mis on mikro-TBM?

Mikrotunneliboreerimismasinat (TBM) kasutatakse väikese läbimõõduga tunneliprojektide jaoks, mis on ideaalne tunnelite kaevamiseks alla 1,5 meetri läbimõõduga.

Kuidas erineb mikro-TBM tavapärastest TBM-idest?

Mikro-TBM-id on kujundatud kitsaste ruumide jaoks ning nendega saab juhtida kaugjuhtimisel. Need on kompaktne ja moodulaarne, erinevalt tavapärastest TBM-dest, mis vajavad suuri sisenurgu ja rohkem kohalike töötajate arvu.

Mis on mikro-TBM-i peamised komponendid?

Peamised komponendid hõlmavad pöörlevat lõikepead, hüdraulilisi tõukemehhanisme, laserjuhtimissüsteeme ja süsteeme ekskaveeritud materjali käitlemiseks.

Millised on mikro-TBM-de kasutamise eelised?

Mikro-TBM-id pakuvad täpsust, kiiremaid projekti ajagraafikuid, vähendatud tööjõuvajadust, keskkonnakasutegureid nagu väiksem süsiniku jalajälg ning parandatud turvalisust kaugjuhtimisvõimaluste tõttu.

Millised on levinud linnarakendused mikro-TBM-ide jaoks?

Mikro-TBM-e kasutatakse kasulike tuunelitoodete, vihmaveesüsteemide, telekommunikatsioonivõrkude ja gaasitorustike paigaldamiseks minimaalse pinna häiringuga.