Ce măsuri de siguranță există pentru operarea mașinilor de forajare a tunelurilor?

Înțelegerea riscurilor principale în operațiunile de foraj al tunelurilor

Pericole comune în operațiunile cu mașini de forat tuneluri (TBM)

Mașinile de forat tunele (TBMs) vin cu o serie de probleme, cum ar fi condiții instabile ale terenului, defectarea pieselor mașinilor și inhalarea de particule de praf de către muncitori în timpul operațiunilor de forare. O cercetare publicată în 2025 a analizat aceste probleme prin metode numite Analiza Arborelui Defectelor și Procesul Ierarhiei Analitice. Ceea ce s-a descoperit a fost destul de sugestiv în ceea ce privește ceea ce merge cel mai des prost pe șantier – prăbușirile de teren apar destul de frecvent, la fel ca acele blocaje ale capului de tăiere care opresc complet progresul. Atunci când mașinile TBM lucrează în apropierea unor falii geologice, există de fapt aproximativ dublu riscul de explozii bruște ale rocilor comparativ cu zonele în care pământul este mai stabil. Asta înseamnă că echipele trebuie să își adapteze modul de operare zilnic în funcție de tipul de teren cu care au de-a face.

Riscuri specifice mașinilor în mediile de construcții de tuneluri

TBMs se confruntă cu provocări operaționale unice, cum ar fi supraîncălzirea lagărelor principale și nealinierea sistemului de împingere. TBMs moderne care operează în condiții geologice mixte înregistrează rate de uzură cu 22% mai mari la sculele de tăiere, ceea ce intensifică cerințele de întreținere. Peste 40% dintre defecțiunile mecanice provin dintr-o gestionare incorectă a cuplului în timpul săpăturilor în roci dure, conform standardelor de siguranță în tuneluri.

Analiza geologică și geotehnică pentru siguranța în tuneluri

Studiile ample efectuate înainte de construcție reduc surprizele geologice cu 78%, după cum arată cercetarea din 2023 privind siguranța TBM-urilor. Principalele metrici includ:

Proiectele care implementează o monitorizare geotehnică etapizată raportează cu 40% mai puține opriri neplanificate ale mașinilor.

Studiu de caz: Incident de instabilitate geologică într-un proiect de tunel alpin elvețian

La începutul anului 2021, muncitorii care forau prin Alpi s-au confruntat cu probleme grave atunci când utilajul lor de săpat tunele, numărul 14, a întâlnit o zonă neașteptată plină cu argilă moale. Presiunea din sol a crescut la peste 35 de megapascali, deformând pereții tunelului cu aproape 19% înainte ca inginerii să reușească să stabilizeze situația. Întreaga situație a generat cheltuieli de aproximativ optsprezece milioane de dolari din cauza întârzierilor și reparărilor. Analizând retrospectiv ce s-a întâmplat, experții au constatat că, dacă ar fi existat sisteme mai bune de avertizare, aproape toate pericolele similare (cam 92%) ar fi putut fi evitate complet. Mulți solicită acum tehnologii mai avansate care pot prezice acest tip de surprize subterane, utilizând inteligență artificială pentru analiza formatiunilor rocosoase dinaintea forării.

Protocoale de siguranță de bază și măsuri tehnologice de protecție în operațiunile cu TBM

Implementarea reglementărilor de siguranță OSHA pentru operațiuni de tunelare

Când operațiunile de forare respectă corect standardele OSHA, rata mortalității scade dramatic — aproximativ 62% conform raportului anual OSHA din 2023. Regulile prevăd verificarea calității aerului în spații strânse, existența unor căi de evacuare clare pentru situații de urgență și urmărirea unor pași riguroși de siguranță atunci când se lucrează la capetele de tăiere. Șantierele care angajează efectiv ofițeri certificați de siguranță înregistră cu aproximativ 40% mai puține accidente cauzate de mașinii decât cele fără certificare corespunzătoare. Acest lucru este logic, deoarece profesioniștii instruiți cunosc riscurile existente și modul de a le preveni înainte ca acestea să devină dezastre.

Protocoale de întreținere preventivă pentru sistemele TBM

Ciclurile planificate de întreținere prelungesc durata de viață a discurilor de tăiere cu 300–400 de ore de funcționare, reducând în același timp opririle neplanificate cu 74% (NIST 2023). Protocoalele critice includ:

• Calibrarea zilnică a cuplului cilindrilor de împingere
• Verificarea săptămânală a sistemelor de întindere a benzii transportoare
• Analiza lunară a uzurii palelor transportorului elicoidal
  Un proiect de reabilitare din 2023 pentru un tunel urban major a demonstrat cum prelevarea predictivă de mostre de grăsime în rulmenții principali a prevenit defectarea catastrofală în fazele critice de săpătură.

Monitorizarea în timp real și sistemele automate de alarmă

TBMs moderne integrează 120–180 de senzori încorporați care transmit 4.000 de puncte de date/minut pentru:

Alarma în mai multe etape reduce automat presiunea de propulsie atunci când anomaliile geologice depășesc limitele de siguranță preprogramate, diminuând incidentele de blocare a capului de tăiere cu 33% (Tunneling Journal 2024).

Tendință: Integrarea diagnosticului bazat pe inteligență artificială în TBMs moderne

Noi sisteme de învățare automată care urmăresc aproximativ doisprezece factori operaționali diferiți pot detecta efectiv problemele la rulmenți cu între 72 și aproape 100 de ore înainte ca acestea să apară, conform unui studiu publicat anul trecut de Asociația Internațională de Tunelare. Rata de acuratețe este de aproximativ 89%, ceea ce este destul de impresionant pentru lucrări de întreținere predictivă. Analizând proiectele recente de tunelare în care inginerii au aplicat rate de avans optimizate prin inteligență artificială, s-a observat că lucrările de construcție au avansat cu aproximativ 22% mai rapid, fără a compromite standardele de siguranță privind stabilitatea săpăturilor. Luați, de exemplu, ce s-a întâmplat în timpul proiectului mare de extindere a tunelului hidroelectric din 2023. Atunci când muncitorii au întâmpinat niște formațiuni de calcare neașteptate, sistemul de control cu inteligență artificială a intervenit și a făcut ajustări automate ale presiunii de mortar. Această reacție inteligentă a prevenit nu mai puțin de trei posibile prăbușiri pe șantier, economisind atât timp, cât și bani, menținând în același timp siguranța tuturor celor de subteran.

Echipamente de protecție individuală și îmbunătățiri ale siguranței muncitorilor

Lucrul cu mașini moderne de forat tunele presupune respectarea strictă a ghidurilor privind EPI pentru a fi protejat împotriva tuturor tipurilor de pericole de pe șantier. În prezent, muncitorii din tuneluri trebuie să poarte haine de protecție de la cap până în picioare. Căștile rezistente la impact sunt obligatorii, mai ales cele cu lumini incorporate pentru vizibilitate în adâncime. Mănușile pe care le poartă ajută la absorbția vibrațiilor generate de operarea mașinilor grele, iar încălțările lor au vârfuri întărite și talpi care previn înțepăturile provocate de obiecte ascuțite. Protecția respiratorie este de asemenea foarte importantă, deoarece tunelele se umplu rapid cu praf ce conține particule de siliciu și alte gaze toxice atunci când se frezează în spații strânse. Unele materiale noi apărute recent fac acest echipament de protecție mai ușor fără a compromite rezistența, conform rapoartelor din industrie din anul trecut care arată o reducere de aproximativ 22 la sută a greutății totale la diferite mărci.

Evolutii în echipamentele de protecție individuală inteligente cu feedback biometric

Echipamentele moderne de protecție individuală sunt prevăzute cu senzori biométrici care urmăresc parametri precum ritmul cardiac, temperatura corporală și nivelul de oboseală al angajatului în timpul muncii. Atunci când aceste dispozitive inteligente de siguranță detectează faptul că un lucrător își depășește limitele fizice, trimit imediat alerte supervisorilor. Acest sistem de avertizare timpurie a redus cazurile de stres termic cu aproximativ 38%, conform testelor din teren efectuate anul trecut. Anumite versiuni avansate includ chiar tehnologie de detecție a coliziunilor, care utilizează semnale radio speciale pentru a informa lucrătorii dacă se apropie prea mult de părți mobile periculoase ale mașinilor. Pe viitor, experții prevăd o extindere rapidă a acestui segment de echipamente de protecție inteligente în următorii ani, cu o creștere anuală de aproximativ 13% până în 2028, în principal datorită noilor reglementări privind mediile de lucru subterane și integrării tot mai frecvente a tehnologiei Internet of Things pentru o siguranță sporită a muncitorilor.

Această abordare cuprinzătoare a siguranței muncitorilor combină măsuri tradiționale de protecție cu tehnologii predictive, creând apărări în straturi împotriva riscurilor inerente săpăturilor subterane.

Sisteme automate și tehnologii de susținere a terenului pentru o excavare mai sigură

Rolul excavării automate în reducerea expunerii umane la zonele periculoase

În prezent, mașinile moderne de forat tuneluri sunt echipate cu brațe robotice care efectuează aproximativ 83% din întreaga lucrare de tăiere în zone periculoase unde stabilitatea rocii este incertă. Acest lucru înseamnă că mai puțini muncitori trebuie să se apropie de aceste pereți instabili ai tunelului. Mașinile se bazează pe sisteme automate care folosesc elemente precum scanarea LiDAR și monitorizarea presiunii pentru a menține totul într-un mod eficient. Aceste actualizări tehnologice ajută la prevenirea situațiilor de supraexcavare, care provoacă aproximativ unul din cinci accidente în forajul de tuneluri, conform raportului Asociației Naționale de Tuneluri din anul trecut. Deși acest lucru poate părea complicat, practic permite echipelor de construcții să rămână în siguranță în spatele barierelor de protecție în timp ce sapă prin formațiuni rocosoase, fără a sacrifica viteza progresului.

Sisteme de susținere și stabilitate în fazele inițiale ale excavării

TBMs avansate integrează instalarea secvențială a susținerii prin trei mecanisme principale:

Aceste sisteme funcționează sinergic pentru a stabiliza pereții tunelului în 15 minute de la săpătură, acoperind fereastra critică de colaps din prima oră, identificată în 78% dintre accidentele istorice în tuneluri.

Studiu de caz: Montorul complet automatizat de segmente reduce ratele de accidentări cu 40% în cadrul extinderii metroului din Tokyo

Implementarea de către Guvernul Metropolitan al Tokio a sistemelor de poziționare segmentate ghidate de inteligență artificială a eliminat manipularea manuală a îmbrăcăminților din beton de 4,5 tone în timpul extinderii Liniei Namboku. Această implementare a redus:

• Orele de muncă în zona capului de tăiere cu 92%
• Leziunile musculoscheletice cauzate de ridicarea greutăților cu 100%
• Erorile de aliniere a segmentelor care provoacă riscuri secundare cu 76%

Auditurile de siguranță post-implementare au arătat o corelație directă între nivelul de automatizare și frecvența incidentelor în toate fazele proiectului.

Strategie: Adoptarea treptată a automatizării în proiectele de tunel cu risc ridicat

Antreprenorii lider utilizează un cadru de implementare în 4 etape:

1. Testare pilot automatizarea subansamblurilor non-critice (benzile transportoare, ventilarea)
2. FUNCŢIONARE HIBRIDĂ perioade cu posibilitatea de control manual
3. Automatizare Totală funcțiilor principale de excavare
4. Mentenanță predictivă integrare utilizând învățarea automată

Această abordare permite echipajelor să dezvolte expertiză operațională menținând în același timp controale de siguranță, primii adoptatori raportând timpi de reacție la pericole cu 62% mai rapizi în comparație cu implementările imediate de automatizare completă.

Pregătirea pentru situații de urgență și siguranța comparativă în metodele de forare subterană

Proiectarea traseelor de evacuare și a camerelor de adăpost în tunele adânci

Proiectele moderne de tuneluri prioritizează multiple trasee de evacuare amplasate la maximum 500 de metri distanță, cu camere de adăpost sub presiune care oferă peste 2 ore de aer respirabil. Aceste sisteme reduc riscurile provenite din prăbușiri bruște sau scurgeri de gaze, permițând o evacuare rapidă chiar și în condiții de vizibilitate redusă.

Sisteme de comunicare în timpul urgențelor în tuneluri

Rețelele wireless redundante în topologie mesh completează acum sistemele clasice cablate, menținând conectivitatea la adâncimi de peste 1 km. Proiectele care utilizează configurații hibride de comunicare au redus timpii de răspuns în situații de urgență cu 33% în proiectele recente de tunel hidroelectric.

Exerciții regulate și instruire pentru răspuns la urgențe pentru echipajele TBM

Simulările obligatorii trimestriale pregătesc echipele pentru scenarii precum incendii în capul de tăiere sau pătrunderea bruscă a apelor subterane. Cercetări care utilizează analiza arborelui fuzzy de defecte pentru priorizarea riscurilor arată că echipajele instruite rezolvă incidentele critice cu 40% mai rapid decât echipele neinstruite.

Simulări cu Twin Digital pentru planificarea scenariilor de urgență

Uneltele avansate de modelare pot acum replica comportamentele geologice cu o acuratețe de 94%, conform unui studiu din 2023 despre twin digital. Aceste simulări permit inginerilor să testeze protocoalele de evacuare în peste 200 de variante ale dezastrelor înainte de începerea lucrărilor.

Avantaje de siguranță ale mașinilor de forat tunele față de metodele convenționale de forare

TBMs reduc expunerea directă a personalului la fețele instabile cu 78% comparativ cu metodele de forare și detentare. Cabinele închise ale operatorilor, echipate cu sisteme de filtrare HEPA, reduc incidentele legate de pericole respiratorii cu 62% (Ponemon 2022).

Comparație statistică: Ratele de accidente în proiectele de forare și detentare versus proiectele cu TBM

Raportul ITA 2022 înregistrează 2,7 leziuni/milion de ore în proiectele cu TBMs comparativ cu 8,1 în metodele convenționale. TBMs-urile îmbunătățite prin automatizare ating rate aproape zero de incidente în condiții hipobarice ce depășesc 12 bar.

Întrebări frecvente

Ce sunt mașinile de forat tunele (TBMs) și care sunt pericolele lor obișnuite?

Mașinile de forat tunele (TBMs) sunt utilizate în construcția de tuneluri. Pericolele obișnuite includ condiții de teren instabile, defecțiuni ale utilajelor și inhalarea prafului.

Cum contribuie studiile geologice la siguranța în tuneluri?

Studiile geologice reduc surprizele cu 78%, sporind siguranța și reducând opririle.

Care este rolul inteligenței artificiale în operațiunile cu TBMs?

Inteligența artificială previzionează necesitățile de întreținere, optimizând viteza și stabilitatea construcției.

Ce progrese au fost realizate în echipamentele individuale de protecție?

Echipamentele individuale de protecție inteligente, dotate cu senzori biometrici, monitorizează starea de sănătate a muncitorilor, reducând cazurile de stres termic cu 38%.

Cum îmbunătățesc sistemele automate siguranța în forajul de tuneluri?

Sistemele automate reduc expunerea muncitorilor prin efectuarea majorității lucrărilor de tăiere și stabilizarea eficientă a pereților tunelului.

De ce este importantă pregătirea pentru situații de urgență în lucrările de tunelare?

Pregătirea include proiectarea rutelor de evacuare și organizarea exercițiilor regulate, care ajută la răspunsuri rapide și sigure în situații de urgență.