Проект үчүн туннельдик бурма машинасын тандалуу үчүн қандай факторлор төлөө алышат?

Геологиялык Шарттар: Топурактын Туруктуулугу, Таштын Катуулugu жана Жер астындагы Суунун Таасири

Тоннельдү тесүү үчүн Машиналарды Тандаш Үчүн Жергиликтүү Жана Геотехникалык Талдоону БАА

2023-жылкы соңку геологиялык изилдөөнүн маалыматтарына ылайык, жергиликтүү топуракты жакшы текшерген курулуш бригадалары тоннелди тесүү ишинин кечигүүсүн 62% чамасына кыскарткан. Тоннелди тесүү үчүн машиналарды тандоодо инженерлер негизги тоо тектеринин кайсы даярда жарылгандыгын, топурактын пластикалык көрсөткүчтөрүн жана суу астындагы деңгээлдин мурунку активдүүлүк шаблондорун текшерүү керек. Бул маселе туура чечилиши транспорттук каражаттарды жер астында нары бар болгон нерселерге жеткизип берет. Бул маалыматты колдонуу машиналардын иштешин камсыз кылат жана башталбашынан күтүүсүз кыйынчылыктарды жокко чыгарып, бүтүн долбоорду ишке ашырууга жардам берет. Ошондой эле бул бүтүндөй иштин убакытка тийиштүү жакшы башкармалыкка жол ачып берет.

Топурак жана тоо тектеринин түзүлүшүнүн тоннелди тесүү машиналарынын ишине таасири

Туннельдик бургу машиналардын иштешине жана убакыт өтүп кетирилүү деңгээлине тоо тектеринин катуулугу жана топурактын абразивдүүлүгү чоң таасир тийгизет. Компрессиялык беркичи 150 МПадан жогору болгон катуу гранит менен иштөө үчүн бул машинелерди квадрат сантиметрине 380 кН чейин тарту күчүн түртүү мүмкүнчүлүгү бар кескич баштар менен камсыз кылуу керек. Бул, жумшак балчыктуу топурак аркылуу иштөө үчүн керек болгонго караганда 45 пайызга жакын артык. Дарыялык чөкмөлөрдүн чокуларынын көптүгү бар аймактардан келип чыккан дагы бир маселе. Бул шарттар диск түрүндөгү кескичтердин бирдей сланец пластинкаларын кескендегидей эле 32 пайызга жакын тезириэк изилеп кетүүсүнө алып келет. Бул түрдүү изилүү ынтымак кызматкерлеринин операцияларды көбүрөөк токтотуп, жабдыктарга зыян келтирүүнүн оңдошун үчүн кошумча акча чыгышына алып келет. Бул түрдүү кыйынчылыктарга туш болгон долбоорлор үчүн, иштөө шарттары өзгөрүп турган сайын тарту басымын өзгөртүү мүмкүнчүлүгү бар, бекем кескич куралдар менен жабдылган машинелерге инвестиция кылуу маанилүү.

Жумшак жерде тоннель кургууда суу бардыгын жана басымды баалоо

Секундун ичинде 30 литрден ашык суу өткөргөн учурда чөпчөл топурактар өзүнчө кыйынчылыктарды туура келтирет. Бул деңгээлде инженерлер өздүк карап турган жерди толугу менен чөкпөө үчүн гана басым астындагы жүзү бар тоннель кургуучу машиналарды (TBMs) колдонуу зарыл болот. Гидравликалык басым 2,5 бардан жогору көтөрүлгөндө абал дагы да татаалдашат. Шаардык аймактарда изилдөөнүн учурунда кутулуп калбаган суу сүйкөнүшү жанындагы имараттарга, жолдорго же жер астындагы коммуналдык жүйөлөргө зыян келтирери мүмкүн. Сууну башкара билүү — бул эмнеге болгондо эле кызматкерлердин коопсуздугу үчүн гана эмес. Ал түзүлүштүн токтоп калышына же техниканын иштен чыгышына туруктуу түрдүү кабылбай, түз кургак тоң топурак аркылуу кандай ылдам иштөөгө түздөн-түз таасирин тийгизет.

Тоннель кургуучу машинанын ишинде аралаш жер шарттарынын кыйынчылыктары

Тоннель күрөштүргүч машиналар жумшак топурактан катуу тоого өткөндө, алардын илгерилөөсү бир аз баягырайт. Сектордун маалыматтарына ылайык, мындай өтүүлөр орточо илгерилөө темпин 27% чамасында төмөндөтө алат. Жакшы жағы - айрым гибриддүү кескичтери бар модулдуу ТБМдер аралаш жер шарттарында жакшыраак иштейт. Бул машиналар катуу материалдарды сындыруу үчүн рипперлерди жана тегиз бөлүктөр үчүн диск кескичтерди бириктирип, кумташ жана балчык катмарлары менен иштөөдө эффективдүүлүгүн 18% чамасында көтөрөт. Инженерлер бул өзгөрмө конструкцияларды жакшы көрөт, анткени алар узакка созулбаган, болжолдо пайда болгон татаал тоо тектеринин арасынан өтүүдө кездешкен дарагайларды башкара алышат.

Тоннель Күрөштүргүч Машиналардын (ТКМ) Түрлөрү: EPB, Slurry, Shield жана Көптүк Модалдуу Варианттар

Проекттин талаптарына негизделген ТКМ түрлөрүн жана тандоо критерийлерин түшүнүү

Тоннель буроо машинасын тандаганда инженерлер көбүнчө үч негизги нерсени эсепке алат: алар кандай жерде иштеп жатышат, долбоор канчалык чоң жана колдонулушу мүмкүн болгон чөйрөлүк чектөөлөр. Жаңыраак билдирүүлөрдүн маалыматынча, EPB машиналары шаарлардын жумшак жерлеринде тоннелдерди оюп алуу үчүн негизги вариантка айланган жана дүйнө жүзүндө метро куруунун 62% түзөт. Топурактын чындап ылгач болуп калган жерлер үчүн слизьдүү ТБМдер жакшыраак иштейт, антпесе катуу тоо тектери үчүн катуу тоо модификациялары жакшыраак. Көптүк режимдүү ТБМдер стандарттык моделдерге салыштырмалуу башында 15–20% жогору баада болот, бирок убакыт өткөн сайын бул кошумча инвестициялар пайда келтиреди, анткени бул көп тараптуу машиналар оюп чыгуу учурунда ар түрдүү материалдарга таанышканда өздөрүнүн крутящий момент жана тартуу күчтөрүн учурда өзгөртө алышат, бул күтүүсүз жер шарттары менен байланышкан толкунууларды минималдуу деңгээлде кармоого жардам берет.

EPB, шайыр жана катуу тоо туннел бургулау машиналары: Туннел бургулоо станокторун жер шарттарына ылайык келтирүү

Жер Басымынын Тепе-теңдиги Туннел Бургулоо Машиналары камеранын ичиндеги басым менен казылып жаткан топрактын басымын ылайык келтирүү аркылуу казу жүзүн туруктуу кармоот. Бул аларды саз жана чалпыздай тийиш топуракта өтө жакшы иштетет. Суу астындагы туннел долбоорлору үчүн шайыр системалары колдонулат. Бул системалар жүзүнө басымдуу бентонит майда суутуруп, сууга каршы бекем бекемдик түзөт. Ынгайлама суу сүйкөлү тереңдикте чоң көйгөй, ал проблемаларды чечүү өткөн жылы Понемон изилдөөсү боюнча 740 миң доллардан ашыкке турат. Гранит же базалт сыяктуу катуу тоо түзүлүштөрү менен иштөө үчүн башка машиналар керек. Катуу тоодогу ТБМдер 250 мегапаскальга жакын чоң тоо басымын көтөргөн өзгөчө вольфрам карбид диск чегирмелери бар. Бул кыйынчылыктарга толу инструменттер операторлорго эффективдүүлүктү жоготпой эң катуу тоо катмарлары аркылуу басып өтүүгө мүмкүндүк берет.

Татаал же аралаш геологиялык шарттар үчүн көптүктүү жана өзгөрмө тыгыздыктагы ТБМдер

Топурак жана таш катмарлары бири-бирине алмашып турган курулуш аянттарында, бул өлкө боюнча темир жол долбоорлорунун жакынча 38 пайызында кездешет, көптүктүү тоннель бузуу машиналары чыныгы менен жаркырайт. Бул машинанын ийгиликке жетүүсү — алардын түбүндөгү жер түзүлүшү өзгөрүлгөндө туздук басымдык режимден суюк режимге которулушунда. Кээ бир жеткиликтүү үлгүлөрдө өзгөрмө тыгыздыктагы системалар да орнотулган. Бул системалар кесүү башынын ылдамдыгын өзгөртүп жана суюк карыштын калыңдыгын динамикалык түрдө өзгөртүп, акылдуу иштейт. Сыноо сынамалары ушундай насыя адаптация татаал аралаш беттер аркылуу иштөөдө күтүүсүз токтоолорду жыйынтыгында жыйырма пайызга чейин кыскартканын көрсөттү. Геотехникалык инженерия журналында өткөн жылы жарыяланган соңку изилдөө бул табылгаларды тастыктады.

Туннель күрткүч машиналардын ар кандай тибиндеги кесүү башынын долбоору жана куралдарды орнотуу

Кесүү баштарынын долбоору алардын иштөө сапатына жана узак мөөнөттүүлүгүнө чоң таасирин тийгизет. EPB машиналары үчүн, спиральдүү скребоктор топуракты эффективтүү жылдыруу үчүн иштейт. Кыйын таштуу ТБМдер болсо, таштарды эффективтүү сындыра алыш үчүн концентралдуу сакталган 17ден 25ке чейинки дисктүү кескичтерди колдонот. Белгилүү жаңы долбоорлор гибриддүү кесүү баштарын кошуп, операторлор кереги ылайык куралдарды алмаштыра алышат. 2023-жылгы Туннельдоо Ассоциациясынын маалыматтарына ылайык, абразивдүү кумташ аркылуу иштөөдө мындай гибриддүү системдердин иштөө мөөнөтү 30% га жакшырый. Мындай жакшаруу туннель долбоорлорунда техниканын иштөө убактысын көбөйтүп, узак мөөнөттүү каржылык чыгымдарды төмөндөтөт.

Долбоордун көлөмү жана иштөө талаптары: Узундугу, Диаметри жана Алга басуу темпи

Туннельдин узундугу туннель күрткүч машиналарды орнотуу жана иштөө эффективтүүлүгүнө тийгизген таасири

Узун тоннелдерди казганда, тоннелдик казуу машиналары чыдамдуу курулуп, узак мөөнөткө токтоп туруусуз иштешет. Беш километрден ашык болгон долбоорлор үчүн инженерлер ошол эле убакта казуу жумуштары токтоп калбас үчүн тоннелдин бөлүктөрүн коюу үчүн автоматташтырылган системалар менен катар кескичтерди 25%, айрым учурларда 30% чейин күчтүү кылып иштетет. Минархиялык конференциянын өткөн жылкы изилдөөсүнө ылайык, машиналар 3 чакырымдан ашык масофага иштегенде, илгерииликтүү цилиндрлердин изилениши 18% чейин тезиригип, бул табыш бүгүнкү күндөргө караганда туура техникалык кызмат көрсөтүүнүн канчалык маанилүү экенин кайрадан далилдейт, анткени эч ким долбоору критикалык фазада ремонтдо токтоп калгысы келбейт.

Алга чыгуу темпинин талаптарын машинанын мүмкүнчүлүгү менен жана тактыгы менен ылаштыруу

Тоннельди канча тез иштетүү, илимий изилдөөлөр же геологиялык изилдөөлөр үчүн тереңирээк казганда, тездикке караганда тактык маанилүү болгондо, бул жоболор күнүнө 5–8 метр жылдыруу менен чектелет. Техниканын 4000–12 000 килоньютон метрге жетүүчү айлануу моменти тескеринен тескерине тескелердин беркинишине туура келгенде, эффективдүүлүктүн оптималдуу деңгээли пайда болот. Жумшак жер үчүн абача күчтүү машиналар 2024-жылдын өнөр жайы боюнча маалыматтарга ылайык, кошумча энергиянын 14–18 пайызын кербес эле жумшашат. Бул ар түрдүү топурак шарттары үчүн механикалык техникалык талаптарды туура тандоонун канчалык маанилүү экенин көрсөтөт.

Тоннельдин геометриясы, тегеректиги жана тереңдигине негизделген машина диаметрин тандоо

Диаметрди тандоо конструкциялык, функционалдуу жана геомеханикалык факторлорду камтыйт:

• Комуналдык тоннелдер 3–5 метр боордор тыгыз шаардык аймактардагы мейкиндикти оптималдаштырат
• Темир жол тоннелдери 8–12 метр диаметрдери колем жана боштук талаптарын эсепке алуу үчүн темир жол токойлорун жайгаштырууга мүмкүндүк берет
• Гидроэлектрикалык каналдар 14–18 метр тоннелдери чоң көлөмдүү суу агымын башкарат

Тереңдик дизайнга да таасир этет — 100 метрге артык жер үстүндөгү массанын ар бир өсүшү тоо басымын 2,7 МПа га көтөрөт, ал структуралык бүтүндүктү сактоо үчүн бөлүк лайнингдердин 15–20% калың болушу керектигин талап кылат.

Шаардагы жана терең боорлоо долбоорлору: көлөм, кирүү жана иштөө чектөөлөрүн тең салыштыруу

Шаар ичиндеги тоннель кургак машиналар бардык жер астындагы түтүктөр, кабелдер жана биналар менен байланыштуу жалпысынан 40 пайызга көбүрөөк кеңдик чектөөлөргө дуушар болот, ал эми аларды бүтүнү менен эмес, бөлүктөр менен иштетүү керектигин билдирет. 500 метрден тереңирээк бараткан тоо тоннелдери башкача кыйынчылыктарга дуушар болот. Бул жер астындагы улуу машиналар 10 барга чейинки суу басымына турушат, ошондуктан инженерлер аларды стабилдуулук сактоо үчүн айрым басымдуу жүз камтый турган системалар менен жабдышат. 87 наастык дүйнөлүк долбоордон чыккан маалыматтар кызыктуу нерсени көрсөттү: шаардык тыгыз аймактарда иштеген курулуш командалары ачык аймактарда иштегендерге салыштырмалуу күнүнө 22% гана азыраак метр тоннель курат. Бул түрдүү маалымат тоннель иштери үчүн техниканы тандоодо машиналардын белгилүү иш аймагынын шарттарына ылайык кантип иштээрин моделдөөнүн канчалык маанилүү экенин көрсөтөт.

Тоннель казуу машиналарынын иштөө өнүмдүүлүгүндөги Толкунуу, Бургуу жана Механикалык Мүмкүнчүлүк

Туралуу Жер Тектүү Кедергиде Тынчтык Күчүн жана Бургулау Моментин Өлчөө

Тоннель казу машинасынын түртүш жана бұрау күчүнүн кандай болушу керектиги инженерлерге ал туура эле таш же топуракты кесип өтө алаары жөнүндө көп билдирет. 2025-жылы Nature журналында жарыяланган соңку изилдөөлөр бул талаптардын машина иштеп жаткан материалга жараша канчалык өзгөрүшү мүмкүн экенин көрсөттү. Катуу кумташка салыштырмалуу жумшак чөкмөлөрдүн үч эсе аз түртүш күчүн гана талап кылышы мүмкүн. Бул дагы өзгөрүштөрдү башкара турган үчүн инженерлер Жерди Бийиктик Индексинин эсептөөлөрүнө таянат. Булар кесүү башы чектелип калбас үчүн бұрау күчүн өзгөртүүгө жардам берет. Мисалы, бириктиргич сазды - көбүнчө машиналар өтүү үчүн квадрат метрине 12–18 килоньютон күч керек. Бирок гранитке өтсөңүз, анда квадрат метрине 35–50 кН/м² күч керек болот. Бул дагы өзгөрүштөр тереңдиктеги шарттар өзгөрүшү менен күч чыгышын динамикалык өзгөртүү үчүн заманбап ТКМдердин акылдуу системаларына эмнеге муктаж экенин түшүндүрөт.

Оптималдуу эффективтүүлүк үчүн механикалык күчтү жер шарттары менен теңдештирүү

Тийки чокуларды тез жана эффективтүү күйгө келтирүү үчүн бұранда кантынынын жана итерүү профилдеринин жергиликтүү геологиялык шарттарга туура келишин камсыз кылуу зарыл. Мурдагы жылдын бир катар индустриялык долбоорлорунда айтылгандай, жумшак жерде тымызыраак иштесеңер, кошумча 20-25% энергияны кыйматка чаласыңар. Карама-каршы түрдө, катуу тоо тектерин казганда жетишсиз күчкө ээ болгон машиналар нормадан 40% чейин компоненттери тез изилеп чыгат. Бул туралуу 2025-жылдагы GEplus изилдөөсү да расмийлештирип берет, дегерек талаадагы шарттар лабораториялык натыйжалар менен салыштырмалуу экени жөнүндө ар дайым суроолор калат. Бүгүнкү күндө тоннель казуучу машиналар алар жүргөндө казуу башынын вибрациясын жана тоо тектеринин тыгыздыгын көзөмөлдөө үчүн акылдуу башкаруу системалары менен жабдылган. Бул системалар айлануу жылдамдыгын, так итерүү күчүн жана шламдын агымын автоматтык түрдө башкарат. Натыйжада, операторлор туннелдин астында даими өзгөрүп турган аралаш жер шарттары аркылуу 93% ден 97% чейинки эффективтүүлүктү сактай алат.

Чыгымдардын эсеби: Баштапкы Киреше, О&Ж жана Жалпы Ээлик Кылуу Чыгымы (TCO)

Тоннельдүн бургулаш машинасын сатып алуу үчүн баштапкы кирешенин талдоосу

Бургулоо машиналарынын баасы кандай машина керектигине жараша көптөгөн өзгөрүшү мүмкүн. Компактты EPB моделдери адатта 2 миллион доллардан башталса, чоң тоннелдер үчүн чордон машиналар 20 миллион доллардан ашып кетүү мүмкүн. Бааны чындыгында эмне көтөрөт? Генераторду өзгөртүү гана базалык баанын 15–25 пайызын түзөт. Жерди бекемдөө системалары да бюджетти тийишүүдө, андан тышкары масштаб маселеси бар. Дыу-дуу 6 метрден 12 метрге чейинки диаметрди ийгиликтуу көбөйтүүнү талап кылган долбоор үчүн, чыгымдар 180–220 пайызга чейин өсө аларын күтүңүз. Мунун баарын алдын ала чоң сатып алууларды жасаган адамдар үчүн, бул жерде гана эмес, болжолдонгон планга туура келбей турган жер астындагы шарттар келечекте дагы кыйынчылык тудурба аларын ойго алуу маанилүү.

Тоннель куралдарынын түрлөрү боюнча иштетүү жана техникалык кызмат көрсөтүү (ИКК) чыгымдары

ИКК чыгымдары машиналардын түрүнө жана геологияга жараша маанилүү деңгээлде өзгөрөт. Катуу тоо тектеринде иштеген ТБМдердин аспаптарды алмаштыруу чыгымдары жумшак топуракта иштеген ЭБК машиналарга салыштырмалуу 35–45% жогору болуп, гранитте орточо эсеп менен саатына $580 түзөт. Негизги чыгым факторлору мындан турат:

• Энергииянын Көлөну : Кедергиге жараша саатына 480–900 кВт/саат
• Эмгек : Техниктердин түнкү-күндүзкү сменталары үчүн 12–18 киши
• Тозуучу бөлүктөр : Диск чокулардын кызмат өтөгү кварцтун тоо тегинде 80–120 саат, боздордо болсо 300 сааттан ашык болот

Бул өзгөрмөлөр тейлөөнүн шарттарына негизделген стратегиялардын маанилүүлүгүн көрсөтөт.

Узак мөөнөттүү тоннелдөө долбоорлору үчүн жалпы ээлик кылуу чыгымын эсептөө

Жалпы иштетүү чыгымдары, кыскача TCO деп аталган, жабдыктардын 10–15 жыл мөөнөткө созулган тозушуна жана машиналар иштен чыккан сайын убакыттын кымбатка түшүшүнө байланыштуу пайда болгон чыгымдарды камтыйт. Ойлонуп караңыз: бирөө гана чоң шаарларда машиналар иштен чыккан ар бир саатка $12 миңден $45 миңге чейинки чыгым чыгат! Андан тышкары, жер астындагы баасыз шарттар чыгымдарды 25%–40% чейин көтөрүп жиберүүчү геологиялык рисктер да бар. Бирок 2025-жылдагы жаңы изилдөөлөр кызыктуу натыйжа көрсөттү. Компаниялар акылдуу техникалык колдоо системалуу жаңы тоннель казуу машиналарына инвестиция киргизгенде, аларга башында 22% кымбатка түшсө да, жалпысынан алганда акча утурат. Шаарлардын өзүнчө кыйынчылыктарын да унутпаңыз. Дыбылды чектөө, коммуналдык жүйөлөрдү которуу жана иштөө үчүн мейкиндиктин чектүү болушу сыяктуу себептерге байланыштуу шаардагы долбоорлор ар бир километрине 30% кымбатка түшөт. Долбоорлорду пландоодо башынан эле чыгымдарды реалисттик баалоо канчалык маанилүү экени ошондон келип чыгат.

ККБ

Тоннель буроо машинасын тандоодо негизги карашуулар кандай?

Тоннель буроо машинасын (TBM) тандоодо жер шарттарынын түрү, долбоордун көлөмү, чөйрөгө тийгилүү чектөөлөр жана диаметри жана алга басуу темпи сыяктуу инженердик талаптар кирет.

Аралаш жер шарттары TBM иштөөсүнө кандай таасир этет?

Жумшак топурактан катуу тоого өткөндө, аралаш жер шарттары TBM иштөөсүн жакынча 27% баяттайт. Бирок, аралаш кескич башы бар модулдуу TBM бул шарттарда эффективдүүлүктү жакынча 18% жогорулатат.

TBM үчүн негизги чыгым факторлору кандай?

TBM үчүн негизги чыгым факторлору машина түрүнө жана өзгөртүүлөргө ылайык өзгөрүлүп турган башталгыч сатып алуу баасын камтыйт, ошондой эле энергия тутуму, ишчилер жана изилеп ташталуучу бөлүктөрдү алмаштыруу сыяктуу операциялык жана техникалык кызмат көрсөтүү чыгымдарын камтыйт.

EPB, шлак жана катуу таштан жасалган TBMдин айырмасы эмнеде?

EPB TBMs жумшак топурак шарттары үчүн колдонулуп, беттин туруктуулугун басымдын теңдиги аркылуу сактайт. Slurry TBMs суу менен каныккан топурак үчүн жарамдуу жана бентонитти герметиктик түзүү үчүн колдонот. Катуу тоо токойлору үчүн TBMдун компоненттери катуу тоо токойлорун казуу үчүн кыйла чыдамдуу болот.

Тоннелдин узундугу машинасынын эффективдүүлүгүнө кандай таасир этет?

Узун тоннелдер чыдамдуураак TBMдерди, күчтүүрөөк казуу башын жана эффективдүү сегмент орнотуу системаларын талап кылат. Эгер машиналар 3 километрден ашык масштабтагы долбоорлор үчүн жакшы кароого алынбаса, эффективдүүлүк 18% төмөндөй алат.