の トンネルボーリングマシン ( TBM ) は単に「もぐら」と呼ばれることが多く、土木工学および地盤工学における最も重要な進歩の 1 つを表しています。これらの巨大で洗練された機械は、地下インフラの建設に革命をもたらし、前例のない速度、精度、安全性で輸送、公共事業、採掘のためのトンネルの建設を可能にしました。
メカニズムとコアコンポーネント
トンネルボーリングマシンは本質的に、トンネル切羽を掘削し、同時に一時的または恒久的なサポートシステムを設置するように設計された完全な移動工場です。 TBM は通常、次の 3 つの主要なセクションで構成されます。
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カッターヘッド (顔):
- これは最前部の回転要素で、硬い岩盤の場合はディスク カッター、軟弱な地面の場合はカッター ビットとドラッグ ピックの組み合わせなど、さまざまな切削工具が装備されています。
- の cutter head rotates and is thrust forward by hydraulic jacks, crushing or scraping the rock and soil at the tunnel face.
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シールドとボディ (中央):
- の 盾 カッターヘッドのすぐ後ろにある大きな円筒形の鋼製ケーシングです。掘削したばかりのトンネル壁に即座に構造的な支持を提供し、恒久的なトンネル覆工が設置されるまで、機械と内部の作業員を緩い地盤から保護します。
- の 推力システム 強力な油圧ジャッキで構成され、最後に設置されたトンネル覆工セグメントを押して機械を前進させます。
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トレーリングギア (リア):
- 長さ 100 メートルを超えるこのセクションには、重要なサポート機器が収容されています。
- それには、 泥除去システム （コンベアベルトまたはスラリーパイプ）掘削された物質（「ズリ」）をトンネル、制御および電力システム、換気装置、および重要な機器から効率的に輸送します。 セグメントエレクター これにより、恒久的なトンネル覆工を形成するプレキャスト コンクリート セグメントが正確に配置されます。
TBMの分類と種類
TBM の選択は、特定の地質条件と地下水の圧力に大きく依存するため、あらゆるプロジェクトにおいて重要な決定となります。 TBM は、穿孔するように設計された地面に基づいて大まかに分類されます。
1. ハードロックTBM
- オープンタイプ/グリッパーTBM: すぐにライニングしなくても短期間だけ自立できる、安定した硬い岩の状態で使用されます。彼らは油圧を使用します グリッパー トンネルの壁に固定することで、機械がカッターヘッドの前方への推力に反応できるようになります。
- シングルシールドTBM: 割れた岩や安定性の低い硬い岩に使用されます。コンクリートライニングセグメントをシールドのすぐ後ろに設置し、完成したライニングを押し出すことで前方に押し出します。
- ダブルシールドTBM: の most versatile hard rock machines. They feature two telescoping shields and a gripping system, allowing them to install the lining simultaneously while excavating (continuous tunneling) when in stable rock, or operate in alternating modes when conditions are unstable.
2. 軟弱地盤TBM（シールドマシン）
のse machines incorporate methods to actively balance the pressure at the tunnel face, crucial for preventing ground collapse or water ingress in soft soils (like sand, clay, and silt).
- 土圧バランス (EPB) TBM: 粘性のある軟弱な地盤に最適です。カッターフェイスの加圧チャンバー内で掘削物（ズリ）を使用することで安定性を維持します。スクリューコンベアは泥の除去速度を制御し、機械の前方で土圧と水圧のバランスを正確にとります。
- スラリー シールド TBM (ハイドロシールド): 粒状土壌や高水圧下で使用されます。加圧されたベントナイト スラリーを注入することで切羽を安定させ、地面をシールするフィルター ケーキを形成します。掘削された物質はスラリーと混合され、地表の分離プラントにポンプで送り出されます。
従来法と比べたメリット
の global adoption of the トンネルボーリングマシン 従来の「ドリル＆ブラスト」方式と比較して、いくつかの大きな利点があります。
- 安全性の強化: 爆発物の使用を排除し、人員へのリスクを大幅に軽減します。
- 最小限の表面破壊: 操業は主に地下で行われるため、騒音、振動、混乱が最小限に抑えられます。これは都市部では大きな利点です。
- スピードと効率の向上: TBM は継続的なトンネル掘削プロセスを提供し、多くの場合、ドリルアンドブラストよりも大幅に高い前進速度を達成します。
- 精度: 最新の TBM は、高度なレーザーまたはナビゲーション システムによってガイドされ、高い位置合わせ精度を保証します。
- 過剰掘削の削減: の TBM bores a precise circular tunnel, reducing the amount of spoil (muck) generated and the volume of lining material required.
結論としては、 トンネルボーリングマシン 21世紀のインフラ整備に欠かせないツールです。都市人口が増加し、高速鉄道トンネルや広大な公共施設ネットワークなどの複雑で長距離のインフラストラクチャーの必要性が高まるにつれ、エンジニアリングの驚異としてのTBMの役割はますます重要になるでしょう。
