シングルシールドTBMの機械的アーキテクチャ
の シングルシールドトンネルボーリングマシン（TBM） 岩盤が割れたり不安定になったりする硬岩条件での掘削用に特別に設計されています。オープンビーム TBM とは異なり、シングル シールド バリアントでは、内部機械全体が保護用の円筒形のスチール外皮内に収容されています。このシールドは即座に頭上および横方向のサポートを提供し、落下する破片や「岩石の破裂」から人員と高精度コンポーネントの両方を保護します。前面のカッターヘッドには頑丈なディスク カッターが装備されており、岩の表面に計り知れない圧力を加えて応力破壊を引き起こし、岩を扱いやすい破片に削り取ります。
シールドの内側では、推進システムは縦方向の推進機構に依存しています。この機械はシングルシールド構成で動作するため、通常、以前に設置されたコンクリートセグメントから押し出されて前進します。この掘削とライニングの統合により、ボーリングプロセスの直後に完成したコンクリートライニングが必要な長距離導水トンネル、鉄道通路、共同溝などに非常に効率的な選択肢となります。
運用ダイナミクスとボーリングシーケンス
の operational cycle of a Single Shield TBM is a synchronized process of excavation and structural reinforcement. The cycle begins with the boring phase, where hydraulic cylinders extend to push the cutterhead into the rock. As the rock is crushed, a series of buckets or scoops on the cutterhead transfer the muck onto a conveyor belt that runs through the center of the machine to the rear. This continuous removal system ensures that the face remains clear for the cutters to maintain optimal penetration rates.
の Ring Building Phase
スラストシリンダーが最大伸長に達すると、ボーリングは停止します。次に、シリンダーを小さなグループに分けて後退させ、セグメントエレクター用のスペースを作ります。このロボット アームはプレキャスト コンクリート セグメントを持ち上げ、それらをボルトで締めて完全なリングを形成します。このプロセスを以下に要約します。
- 最後に完成したリングに対して油圧スラストシリンダーを後退させます。
- 真空グリップエレクターアームによるプレキャストセグメントの正確な配置。
- 安定性を確保するために、岩石とコンクリートセグメントの間の環状の隙間にグラウトを注入します。
- 新たに取り付けたリングを押し出すことでシールドを前進させます。
技術的な比較: シングル シールドとダブル シールド
正しい TBM の選択は、岩石の一軸圧縮強度 (UCS) と断層帯の存在に大きく依存します。ダブルシールド TBM では、ボーリングとライニングを同時に行うことができますが、「グリッパー」シューでグリップする能力のある岩石が必要です。シングルシールド TBM は、安定性を確保するために側壁のグリップに依存しないため、適格な岩石ゾーンと高度に破砕されたゾーンの間で変化する地質において、より多用途です。
| 特徴 | シングルシールドTBM | ダブルシールドTBM |
| 一次サポート | コンクリートセグメント | グリッパーシュー/セグメント |
| 地質学的適合性 | 安定した岩に砕け散る | 安定のハードロックがメイン |
| ボーリングモード | シーケンシャル (ボアの次にライン) | 同時（ボアとライン） |
| 複雑さ | 下位 | より高い |
厳しい地質条件における利点
の primary advantage of the Single Shield TBM is its superior safety profile in "poor" rock. In zones where the rock is prone to collapsing or where water pressure is a concern, the shield acts as a secondary hull. Modern machines are often equipped with "back-loading" cutterheads, allowing disc changes from within the safety of the cutterhead itself, minimizing the time workers spend in front of the machine in unsupported ground.
流入水管理の効率化
帯水層を含む硬い岩石をトンネルで掘削する場合、シングル シールド TBM に特殊なシールと探査装置を取り付けることができます。カッターヘッドの前に掘削することで、エンジニアは機械がその地域に到達する前にグラウトを注入して地面を安定させ、水の浸入を防ぐことができます。シールドの設計により、水文地質のこうした突然の変化を管理するためのより制御された環境が可能になり、地下での予期せぬ事態にもかかわらずプロジェクトのスケジュールが損なわれないようにします。
