Loyiha uchun tunel borliq mashinasini tanlashda qanday omillar hisoblangan bo'lishi kerak?

Geologik va geotexnik sharoitlar, trubkali burilish uskunalarini tanlashga ta'sir qiluvchi

Tuproq, tog' jinslari tarkibini baholash va yerga mustahkamlik

Trubkali burilish mashinalari (TBM) samarali ishlashi uchun aniq geologik moslik talab etiladi. 2023-yilda Ilmiy xabarlar tBM ning to'xtab qolishining 70% i geologik mos kelmaslikdan kelib chiqadi, ayniqsa aralash tuproq muhitida. Asosiy omillarga quyidagilar kiradi:

• Yeyuvchi tog' jinslari qatlamlari yumshoq tuproqlarga nisbatan 3 baravar tezroq kesuvchi boshning eskirishiga olib keladi
• Glinaning boy bo'ronlari mashinaning to'xtab qolishini oldini olish uchun kuchaytirilgan moment quvvatiga ehtiyoj bor
• Pishiq zonalar qo'zg'alishlarni oldini olish uchun real vaqt rejimida yer osti qo'llab-quvvatlash sozlamalarini talab qiladi

Suv osti bosimi va uzilish zonalarini baholash

5 bar dan oshadigan suv osti bosimi tunnelning mustahkamligiga ta'sir qilishi mumkin, uzilish zonalari esa qo'zg'alish xavfini 40% ga oshiradi. Zamonaviy TBMLar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• Suv kirib ketishini darhol aniqlash uchun giperbarik bosim sensorlari
• 3 bar farq bosim chegarasida faollashtiriladigan gruntli tizimlar
• Burilish yo'nalishi bo'ylab 15 metr ichida uzilish chiziqlarini xaritalash uchun seysmik oldindan tekshirish modullari

Tajriba namunasi: Gotthard asosiy tunelidagi murakkab geologiyaga TBM larni moslashtirish

Gotthard loyihasi quyidagilarni hamda boshqa 73 xil geologik interfeys bilan duch keldi:

1. Meta-sediment rock 450 kN gacha bo'lgan etkazish quvvatini talab qiladigan bo'limlar
2. Suv osti suvli zonalar ikkita bosqichli changlatish orqali boshqariladi
3. Siljish zonalari modulli segmentli qoplamalash tizimlari orqali kamaytiriladi

Bu moslashuv an'anaviy usullarga nisbatan geologik kechikishlarni 62% ga kamaytirdi va geotexnik tekshiruvlarning to'plamini hisobga olishning burilish mexanizmini tanlashdagi asosiy ahamiyatini ko'rsatdi.

Tunnel burilish mexanizmlarini tuproq sharoitiga moslashtirish

Eng yaxshi tunnel burilish mexanizmini (TBM) tanlash uchun mexanizm imkoniyatlarini yer osti sharoitidagi qiyinchiliklarga moslashtirish kerak.

EPB, sousli va qattiq jinslardagi TBMLar: Geologiyaga qarab tanlash

Yer bosimini muvozanatlash (EPB) to'rtburchakli burilish uskunasi yumshoq tuproqlarda va shahar sharoitida eng yaxshi natija beradi, bu yerda u yo'l devorlarini barqaror saqlash va sirt harakatini minimal darajada saqlash uchun siqilgan yer materialidan foydalanadi. Namlangan tuproq sharoitida esa suyuq aralashma himoya qurilmalari ishga tushadi, chunki ular bentonit gilini suv bilan aralashtirib, pastdan keluvchi suv bosimiga qarshi turadigan suyuq aralashma hosil qiladi. Diskli kesgichlar bilan jihozlangan qattiq jinslarni yuvuvchi TBMLar sifatli jinslarda kuniga taxminan 15 dan hatto 30 metrgacha borib ilg'orlikka erisha oladi. 2022-yilda e'lon qilingan so'nggi tadqiqotga ko'ra, muhandislar ma'lum geologik sharoitlar uchun noto'g'ri uskuna tanlasa, loyihalar odatda kutilayotganidan taxminan ikki baravar ko'proq kechikadi. Bu qazish ishlarini boshlashdan oldin nima yotganini haqiqatan ham tushunishning qanchalik muhimligini ko'rsatadi.

O'zgaruvchan va geterogen tuproq sharoitlari uchun multimodal TBM

Zamonaviy g'ildirakli aralash tunnel qazish mashinalari EPB hamda shrift texnologiyalarini birlashtiradi, bu esa butun loyihani to'xtatmasdan turli xil tog' jinslarini qayta ishlash imkonini beradi. Gotthard kirish tunningi namuna sifatida keltirilishi mumkin. U yerda muhandislar qazish jarayonida bir necha marta rejimlarni o'zgartira oladigan mashinadan foydalangan. Maxsus hollarda, u bo'ronli ohaktosh va yumshoq marmar shoxobchalar aralashgan qatlamlar orqali ishlayotganda taxminan 14 marta sozlamalarni o'zgartirgan. Bu mashinalar doimiy ravishda yerga ostida nima sodir bo'layotganini nazorat qiluvchi sensorlar bilan jihozlangan. Oldingi yerda o'zgarishlarni aniqlaganda, tizim avtomatik ravishda moment kuchi va etkazish kuchini sozlaydi. Bu murakkab aralash shart-sharoitlarda taxminan 40% ga ko'proq kutilmagan to'xtovlarni kamaytirishga olib kelgan. Yana bir katta afzallik modulli kesuvchi bosh dizaynidan kelib chiqadi. Turli tog' jinslariga mos ravishda vositalarni almashtirish uchun odatda haftalab vaqt ketardi, endi ekipajlar buni atigi ikki kunda bajara oladi, bu esa loyihalarni reja asosida amalga oshirishda katta farq qiladi.

Tunnel o'lchamlari, tekisligi va mexanizmlar ishlash talablari

Tunnel chuqurligi, diametri va tekisligining TBM tanloviga ta'siri

Tunel qanchalik chuqur ketishi uning duch keladigan yer bosimini belgilaydi, ya'ni juda chuqur yer ostida ishlaganda 5 bar dan ortiq bo'lgan bosimlarga chidash uchun trubkali burilish mashinalarining maxsus mustahkam tuzilishiga ehtiyoj bor. Hammadan ham muhimroq o'lchami. Shahar sharoitida inshoatlarning cho'kishini istamagan holda, odatda 12 metrdan kengroq katta uskunalar yer bosimi muvozanati tizimlari bilan eng yaxshi ishlaydi. 6 metrdan kichiklar esa aniq joylashtirish uchun boshqariladigan burish texnologiyasidan foydalanishi mumkin. Tunellar egilganida yoki to'g'ridan-to'g'ri tepaga/pastga qarab ketganda operatorlarga sezilarli darajada egilish va burilish imkoniyatiga ega bo'lgan, taxminan 8 gradusga burilish qobiliyatiga ega bo'lgan uskunalarga ehtiyoj seziladi, bu esa ularga parchalanmasdan qiyin balandlik o'zgarishlarini boshqarish imkonini beradi. To'rtburchak shaklidagi tunellar oxirini o'rganuvchi so'nggi tadqiqotlar qiziqarli narsani aniqladi. Agar balandligi kengligidan 1,5 marta kattaroq bo'lsa, nobarqarorlik muammolari vujudga kelish ehtimoli taxminan 34% ga ko'proq bo'ladi. Shu sababli ham muhandislar ma'lum bir tunellar yo'nalishiga mos keladigan kesuvchi boshlarni loyihalashga juda ko'p vaqt sarflaydi.

Loyihaning samaradorligi uchun quvvat, tortish kuchi va ilgarilash tezligini optimallashtirish

Zamonaviy tunnellar qazish mexanizmlari aralash yer sharoitlarida daqiqasiga taxminan 15 dan 35 millimetrgacha bo'lgan me'yorida oldinga harakatlanish uchun faqatgina 2,500 dan 6,000 kilonutonga g'irt payvand talab qiladi. Quvvat tizimlari kesuvchi boshning aylanish momenti ehtiyojlariga mos keladigan tarzda o'lchanishi kerak, bu ko'pincha 3 dan 15 meganuton metrgacha bo'ladi. Qattiq tog' jinslari orqali ishlaganda, diskli kesgichlar odatda 350 kilovat quvvatli dvigatellar bilan ta'minlangan 5 dan 6 gacha aylantirish daqiqasiga to'g'ri keladi. Yumshoq tuproqlarda ishlaydigan yer bosimi muvozanati mashinalarini ko'rib chiqsak, vaziyat ancha farq qiladi. Bu mashinalar asosan chiqindilarni olib tashlash jarayonini boshqarishga e'tibor beradi, shu sababli vintli transportyorlarning aylanish momenti quvvatiga juda bog'liq bo'lib, umuman olganda 120 dan 250 kilonuton metrgacha ehtiyoj seziladi. 2015-yilda yumshoq tuproqlarda tunnellash bo'yicha o'tkazilgan ishlarning ba'zi qiziqarli natijalari shuni ko'rsatdiki, siljish bosimini haqiqiy vaqt rejimida sozlash yo'nalishdagi xatolarni doimiy bosim sozlamalariga qo'shilgandagidan taxminan ikki marta kamaytirishi mumkin. Tunnellar operatorlari doim yer ostidan o'tish tezligi va uskunalar ishlash muddati o'rtasida muvozanat saqlashga harakat qiladi. 2022-yildagi so'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, aylanish tezligini 20% ga kamaytirish haqiqatan ham kesgichlarning yashin granit jinslarida ishlash muddatini ikki baravar oshirishi mumkin.

Zamonaviy tunnellar qazish mashinalarida texnologiyalarni birlashtirish va operatsion samaradorlik

Zamonaviy tunnellar qazish mashinalari (TDM) avtomatlashtirish va sun'iy intellekt yordamchi yo'naltirish tizimlari qazish aniqligini oshirish hamda inson xatosini kamaytirish uchun mo'ljallangan. Ushbu tizimlarga o'rnatilgan real vaqt monitoring vositalari geologik ma'lumotlarni tahlil qilib, kesuvchi boshning aylanish momenti va urish kuchlarini dinamik ravishda sozlaydi, hatto barqaror bo'lmagan qatlamlarda ham ±10 mm ichida tekislash aniqligini ta'minlaydi.

Avtomatlashtirish, Sun'iy Intellekt Yordamchi Yo'naltirish hamda Real Vaqtda Nazorat Tizimlari

Zamonaviy sun'iy intellekt tizimlari har soniyada 500 dan ortiq sensor o'qishini qayta ishlashi mumkin, bu esa yer osti xavfli holatlarini bashorat qilish imkonini beradi va burilish sozlamalarini moslashtirishga yordam beradi. Bu aslida Gotthard bazoviy tunelini qurish kabi yirik loyihalarda kutilmagan to'xtashlarni taxminan chorak qismini kamaytirgan. Shlamm bilan ishlashda avtomatlashtirish bosimni muvozanatda saqlash orqali nam tuproq sharoitida ishlaganda inshoatlarning vayron bo'lishini oldini oladi. Haqiqiy vaqt rejimida nazorat qilish tizimlari ham juda samarali bo'lib, eski maktab usullariga nisbatan suv sizib chiquvchanlik muammolarini taxminan 40% ga kamaytirgan. Shuningdek, bir nechta muhandislik firmalarining maydon kuzatuv hisobotlariga ko'ra, uskunalar uzoqroq ishlashini ta'minlaydigan, detallar hayotini taxminan 30% ga uzaytiradigan bashorat qiluvchi texnik xulosa tizimlarini ham unutmaslik kerak.

Bajaruvchanlikni oshirish uchun masofadan diagnostika va boshqaruv tizimlari

Markazlashtirilgan boshqaruv markazlari endi masofadan TBM operatsiyasini amalga oshirish imkonini beradi ioT imkoniyatlaridan foydalangan holdi diagnostika. Masalan, vibratsiya tahlili algoritmlari o'tkazgichning ishdan chiqishidan 50 soat oldin uning eskirishini aniqlaydi, bu esa oldindan ta'mirlash imkonini beradi. 2024-yilda boshlangan loyiha doimiy boshqaruv tizimlaridan foydalanish orqali shahar quvurlarini o'rnatishda kesgichlarni o'z vaqtida almashtirish hamda axlatlarni olib tashlashni soddalashtirish hisobiga 98% ishlash vaqtini ta'minladi.

Ushbu yutuqlar loyiha muddatlarini 20–30% qisqartiradi, shu bilan birga mehnat ta'minotlari xarajatlari hamda xavfsizlik bo'yicha hodisalarni kamaytiradi.

Egallashning umumiy xarajatlari, texnik xulosa va ishchi kuchining moslashuvchanligi

Xizmat ko'rsatish muddati, texnik xulosa ehtiyojlari va ta'mirlash imkoniyatlari

Tunnelni yuritish uchun tajangich uskunasining egallash bo'yicha umumiy xarajatlari (TCO) dastlabki narxidan ancha yuqori bo'ladi, operatsiyalar va texnik xulosa (O&M) esa umr davomida xarajatlarning 45–60% ni tashkil qiladi. Bunga quyidagilar kiradi:

• Davriy xizmat : Kesuvchi bosh qismlarini tekshirish ($12 ming – $18 ming har bir davr uchun) va sig'imlarni almashtirish ($740 ming – $2,1 million yilda) halokatli nosozliklarni oldini olish uchun
• Rejalashtirilmagan ta'mirlash : Yeyuvchi jinsdagi tog' jinslar sharoitida eskirgan qismlarni almashtirish, yillik loyiha byudjetining 30% gacha qiymatga ega bo'lishi mumkin
• To'xtab qolish oqibatlari : Lagerlarning ishdan chiqishi tufayli 1–2 hafta kechikish tunnel yuritish samaradorligini 18–22% pasaytiradi

Cheklangan ish maydonlarida ta'mirlash imkoniyatlari texnik xulosa xarajatlarining 25% ini tashkil qiladi. Standart komponentlarga ega modulli dizaynlar maxsus tizimlarga nisbatan qismlarni almashtirish vaqtini 40% qisqartiradi.

Operatorlarni o'qitish, xavfsizlik xususiyatlari va mahalliy qonunlarga rioya qilish

Malakali operatorlar teshish tezligini 15% ga oshiradi va kesuvchi asbobning eskirishini 28% ga kamaytiradi. Majburiy sertifikatlar endi quyidagilarni talab qiladi:

• yumshoq grunt sharoitida ishlaydigan TBM uchun 120–180 soat davomida simulatorda o'qish
• Yong'in niyeklash va favqulodda evakuatsiya bo'yicha har hafta o'tkaziladigan xavfsizlik mashg'ulotlari
• OSHA ning cheklangan fazoga kirish protokollari (29 CFR 1926.800) kabi mintaqaviy standartlarga rioya qilish

Zamonaviy tunnellar buriladigan mexanizmlari to'qnashuvdan saqlash tizimlarini (25% kamroq hodisalar) va avtomatlashtirilgan gaz monitoringini EU Machinery Directive 2023 yangilanishlari talablariga javob berish maqsadida birlashtiradi. Markaziy Yevropada 2023-yilda amalga oshirilgan loyiha shuni ko'rsatdiki, moslashuvchan o'qitish dasturlari real vaqt rejimida ishlash tahlillarini qo'llash orqali rejalashtirilmagan to'xtashlarni 30% ga kamaytiradi.

Ko'p so'raladigan savollar

Tunnel buriladigan mexanizm (TBM) tanlashga ta'sir qiluvchi asosiy omillar qanday?

Asosiy omillar geologik moslikka, jumladan, tog' jinslari tarkibi, tuproq turi, yer barqarorligi, yer osti suvi bosimi va sindiq zonalarning mavjudligiga kiradi, bu esa mashinaning samaradorligiga va loyihaning umumiy muvaffaqiyatiga ta'sir qilishi mumkin.

Zamonaviy TBMLar o'zgaruvchan yer sharoitlarini qanday hal etadi?

Ayniqsa g'ildirakli zamonaviy Tunnel Burilish Mashinalari (TBM) turli tog' jinslariga moslashish uchun Yer Bosimi Muvozanati (EPB) hamda suyuq aralashma texnologiyalarini birlashtiradi va so'nggi holatni nazorat qilish, avtomatik sozlash uchun haqiqiy vaqtdagi sensorlardan foydalanadi.

TBMdagi texnologiyalarni birlashtirish nimaga muhim?

Sun'iy intellekt yordamidagi boshqaruv tizimlari va haqiqiy vaqtda kuzatish kabi texnologiyalarni birlashtirish ekskavatsiya aniqrog'iligini oshiradi, inson xatosini kamaytiradi va kesuvchi boshqaruv sozlamalarini dinamik ravishda sozlash orqali umumiy operatsion samaradorlikni oshiradi.

TBM operatorlari uchun qanday tayyorgarlik talab qilinadi?

Operatorlarga odatda TBM operatsiyalarini samarali va xavfsiz boshqarish uchun 120-180 soat davomida simulatorda tajriba o'tkazish, har hafta xavfsizlik mashqlariga qatnashish hamda OSHAning cheklangan fazoga kirish protokollari kabi mintaqaviy xavfsizlik standartlariga rioya etish majburiyati qo'yiladi.