トンネルボーリングマシンの解剖学とエンジニアリング
あ トンネルボーリングマシン (TBM) は「機械モグラ」とも呼ばれ、さまざまな土壌や岩層に円形断面のトンネルを掘削するように設計された洗練された重機です。従来のドリルアンドブラスト工法とは異なり、TBM には周囲の地盤への妨害を制限し、滑らかなトンネル壁を作成できるという利点があります。この機械は、岩石や土壌の表面を砕く回転カッティングヘッド、機械を前方に押す推力システム、泥の除去と恒久的なトンネル覆工の設置を容易にする後続ギアで構成されています。
TBM のコアコンポーネント
- カッターヘッド: 前面ディスクには炭化タングステン カッターまたは地層を研削するように設計されたディスク カッターが装備されています。
- シールド: あ protective steel cylinder that prevents the surrounding earth from collapsing into the machine while the tunnel lining is being installed.
- スラストシリンダー： 事前に設置されたコンクリートセグメントを押して機械を前進させる油圧ジャッキ。
- コンベヤシステム: あ belt or screw conveyor that transports excavated material (muck) from the front of the machine to the rear for disposal.
多様な地質条件に特化したTBMタイプ
適切なトンネル機械の選択は、硬い岩、柔らかい粘土、水を含む砂などの地盤の状態に大きく依存します。エンジニアは、特注の TBM を試運転する前に、広範な地質調査を実施する必要があります。たとえば、土圧バランス (EPB) 機械は軟らかい粘着力のある地盤に最適ですが、スラリー シールド TBM は静水圧が高く不安定な地盤に適しています。
| TBMタイプ | 地面の状態 | 主なメカニズム |
| ハードロックTBM | 固体花崗岩/玄武岩 | 岩石ハツリ用ディスクカッター |
| 土圧バランス (EPB) | シルト、粘土、砂 | 掘削土を使用して圧力のバランスをとります |
| スラリーシールド | 高水圧/緩い土壌 | 加圧ベントナイトスラリー懸濁液 |
地下掘削の運用サイクル
TBM の操作は、掘削と覆工の継続的なサイクルです。カッターヘッドが回転して機械が前進すると、シールド後部のバキュームエレクター アームによってプレキャスト コンクリート セグメントが所定の位置に持ち上げられます。これらのセグメントはボルトで締められて完全なリングを形成し、これがトンネルの恒久的な構造となります。リングが完成すると、スラストシリンダーが新しいリングを押し出し、次の掘削ストロークを開始します。このプロセスにより高速トンネル掘削が可能になり、直径や環境にもよりますが、多くの場合 1 日あたり 10 ～ 15 メートルに達します。
正確な誘導とナビゲーション
最新のトンネル機械は、正確な軌道を維持するために、高度なレーザー誘導システムと GPS を利用しています。オペレーターは、TBM 内にある制御キャビンから機械の位置を監視し、計画された位置合わせからの偏差がミリメートル以内に保たれていることを確認します。この精度は、機械が表面の沈下を引き起こすことなく既存の建物の基礎、地下鉄の路線、公共のパイプの間を移動する必要がある都市環境では非常に重要です。
機械式トンネル工事の環境と安全性の利点
手作業による掘削からTBMテクノロジーへの移行により、建設業界の安全基準は大幅に向上しました。この機械は作業者に継続的な鋼製シールドを提供するため、陥没の危険はほぼ排除されます。さらに、地上レベルの建設と比較して、制御された泥の除去と騒音公害の減少により、環境への影響が軽減されます。スラリーTBMの閉ループシステムは掘削液のリサイクルも可能にし、プロセスを長期的なインフラプロジェクトにとってより持続可能なものにします。
- 表面振動の低減により、都市中心部の歴史的建造物を保護します。
- あutomated segment installation minimizes manual labor in high-risk zones.
- トレーリングギアの使用による効率的な物流により、クリーンな作業現場が保証されます。
