آلة حفر الأنفاق tbm

أنواع آلات حفر النفق TBM

آلات حفر النفق TBM، المعروفة أيضًا باسم آلات حفر الأنفاق (TBMs)، هي معدات متخصصة تستخدم لحفر الأنفاق عبر أنواع مختلفة من التربة والصخور. هناك العديد من أنواع آلات حفر النفق TBM، تم تصميم كل منها لظروف ومتطلبات محددة.

• آلة حفر القرص TBM

  تُستخدم آلات حفر القرص TBM بشكل شائع لحفر الأنفاق عبر تشكيلات صخرية صلبة. تستخدم سلسلة من القواطع الدائرية على شكل قرص (أدوات القطع الأساسية لرؤوس القطع) لحفر الصخور. تدور الأقراص على رأس القطع، مما يؤدي إلى تقشير الصخور، ثم يتم إزالة الصخور المكسورة من النفق.

• آلة حفر الضغط الأرضي (EPB) TBM

  تُعد آلة حفر الضغط الأرضي (EPB) TBM مناسبة للتربة المتماسكة والظروف الأرضية المتغيرة. تحافظ على توازن الوجه المحفور عن طريق تطبيق ضغط الأرض (وبالتالي اسمها) باستخدام نظام للتحكم في التربة المدمجة والمياه والغازات في حجرة الحفر. تمنع آلات حفر الضغط الأرضي (EPB) TBMs انهيار وجه النفق بسبب ضغط التربة وتقلل من خطر هبوط السطح.

• آلة حفر الدرع الهيدروليكي TBM

  تُستخدم آلات حفر الدرع الهيدروليكي لحفر الأنفاق عبر التربة المتماسكة القوية، مثل الطين، أو الظروف الأرضية المختلطة. تستخدم نظامًا هيدروليكيًا لتقدم حفر النفق عن طريق دفع مجموعة من المكابس الهيدروليكية، المعروفة باسم الألواح، ضد وجه النفق. تولد هذه العملية دفعًا خارجيًا يساعد على حفر النفق مع تثبيت وجه النفق في الوقت نفسه.

• آلة حفر صغيرة TBM

  تُستخدم آلات حفر صغيرة TBM لحفر أنفاق ذات قطر أصغر أو عندما يكون الوصول إلى نقطة بداية النفق صعبًا. تُستخدم بشكل نموذجي لإنشاء ممرات الخدمات للمياه والكهرباء والألياف الضوئية وغيرها من البنى التحتية الأساسية.

• آلة حفر الوجه المفتوح TBM

  تُستخدم آلات حفر الوجه المفتوح TBM في تشكيلات الصخور المستقرة أو حيث توجد أنواع أخرى من الدعم الأرضي. لها رأس قطع مفتوح الوجه وتعتمد على أنظمة الدعم الخارجية لمنع الانهيارات.

• آلة حفر الدرع TBM

  تُستخدم آلات حفر الدرع TBM في ظروف التربة غير المستقرة أو السائبة. لها درع مغلق (غلاف معدني كبير) يدعم النفق مع تقدم الحفر. يحمي الدرع النفق من الانهيار ويوفر بيئة عمل آمنة لعمال البناء.

مواصفات وصيانة آلات حفر النفق TBM

المواصفات

• القطر: سيكون قطر آلة حفر TBM بشكل عام في نطاق 12-18 قدمًا للقطارات القياسية. ومع ذلك، سيتغير البعد وفقًا للمشاريع؛ على سبيل المثال، كان قطر مشروع Devil's Slide في كاليفورنيا حوالي 34 قدمًا (10 أمتار). يتم تغيير الأبعاد لأنهم بحاجة إلى استيعاب حجم وحجم النفق الذي يُتوقع إنشاؤه.
• الطول: يبلغ طول آلة حفر TBM القياسية حوالي 140-370 بوصة، أي ما يعادل 3600-9400 مم. يصبح طول الماكينة أكثر قابلية للتعديل حيث سيضيف المصممون أو يطرحون أقسامًا لتلبية احتياجات المشروع وضمان الكفاءة والسلامة. على سبيل المثال، كان طول آلة حفر TBM المستخدمة في مشروع Gotthard Base Tunnel 19.4 م (63 قدمًا).
• الوزن: يبلغ وزن الماكينة المتوسطة حوالي 2.5-5.5 مليون رطل، أي ما يعادل 1.1-2.5 مليون كجم. تكون الكتلة أثقل بالنسبة لآلة حفر توازن الضغط الأرضي، حيث يتم الحاجة إلى هذا الوزن الضخم لمواجهة ضغط الأرض العالي. يمكن أيضًا تغيير الوزن اعتمادًا على ما إذا كان بعض المكونات مضافة أو مطروحة.
• نظام الدفع: تمتلك آلات حفر النفق أنواعًا مختلفة من أنظمة الدفع. تشمل هذه المحركات الهيدروليكية والمحركات الكهربائية. سيؤثر نوع نظام القيادة المستخدم في الماكينة على وزنها وضغطها وعزم الدوران.

الصيانة

من الضروري إجراء فحوصات صيانة دورية لآلة حفر النفق. يضمن ذلك عمل المكونات الأساسية للماكينات. بعض المكونات الأساسية التي تحتاج إلى فحص منتظم تشمل الأنظمة الهيدروليكية والمكونات الكهربائية ومحامل وتروس نظام القيادة.

الأهم من ذلك، يجب فحص رأس الحفر بشكل متكرر للتأكد من عدم تلفه. سواء كان هناك تآكل وبلى على الأداة المستخدمة للقطع أو آليات القيادة أو أنظمة التبريد أو هياكل دعم الوجه، يجب أن تكون قطع الغيار المُستبدلة مناسبة بعناية لآلة حفر TBM المحددة قيد الاستخدام وأن يتم تركيبها بعناية.

ستشمل أنواع الصيانة الأكثر روتينية التزييت. يجب تزييت المكونات المتحركة لآلة حفر النفق من وقت لآخر. يشمل ذلك الأنظمة الهيدروليكية وصندوق التروس والمحامل وهياكل الدعم وأنظمة النقل.

يجب أن تُنفذ الوظائف الصعبة فقط من قبل خبراء لديهم معرفة وخبرة واسعة في آلات حفر النفق. إذا كان من المفترض إجراء إصلاحات أو استبدالات معمقة محددة، فقد تحتاج الماكينة إلى إخراجها أو إيقافها. عند حدوث ذلك، يجب إجراء الإصلاح أو الاستبدال بعناية لضمان الحاجة إليه مسبقًا لتقليل أي تأخيرات في المشروع.

السيناريوهات

تُعد آلات حفر النفق (TBMs) آلات أساسية لبناء الأنفاق في مختلف السيناريوهات. تطوير البنية التحتية الحضرية: تُنشئ آلات حفر TBM أنفاق البنية التحتية الحضرية مثل خطوط المترو وأنظمة الصرف الصحي وأنفاق الخدمات تحت المناطق الحضرية المكتظة بالسكان دون إزعاج المرافق السطحية.

أنفاق هيدروليكية: تُنشئ آلات حفر TBM للهندسة الهيدروليكية أنفاقًا هيدروليكية مثل قنوات المياه وأنفاق الصرف الصحي، والتي تلعب دورًا حاسمًا في إمدادات المياه الحضرية ومكافحة الفيضانات. أنفاق عبور الأنهار: تُنشئ آلات حفر TBM أنفاق عبور الأنهار، بما في ذلك خطوط أنابيب المياه والنفط والغاز، وأنفاق النقل، إلخ، والتي تربط ضفاف النهر وتشجع على تطوير النقل الإقليمي.

توسيع الطرق والجسور: تساعد آلات حفر TBM في توسيع البنية التحتية للطرق والجسور الحالية، مما يسمح ببناء ممرات جديدة أو أنفاق متوازية لتخفيف الازدحام المروري. توسيع المطارات والموانئ: تساعد آلات حفر TBM في توسيع وتحديث مرافق المطارات والموانئ عن طريق بناء أنفاق لشبكات النقل أو ربط المحطات.

المناجم: تُستخدم آلات حفر TBM على نطاق واسع لبناء أنفاق المناجم وأعمدة التهوية وأنظمة التهوية، وبالتالي دعم عمليات استخراج خامات التهوية في المناجم.

أنفاق خاصة: تُنشئ آلات حفر TBM أيضًا أنفاقًا خاصة مثل أنفاق الصرف الصحي وأنفاق التهوية وأنفاق معالجة أساس السد، إلخ، والتي لا غنى عنها للتشغيل الطبيعي للمرافق الخاصة.

تعزيز جدار البحر

منع الكوارث الجيولوجية: تساعد آلات حفر TBM في مراقبة ومنع الكوارث الجيولوجية؛ تحفر الماكينة عبر المناطق المعرضة للخطر الجيولوجي لإنشاء أنظمة الإنذار المبكر وشبكات المراقبة وطرق الإخلاء، مما يحسن من قدرة المجتمع على مقاومة الكوارث الجيولوجية.

كيفية اختيار آلة حفر النفق TBM

عند اختيار آلة حفر TBM لمشروع، يجب على المشترين استشارة خبير لمساعدتهم في اختيار الأفضل لاحتياجاتهم المحددة. من المهم ملاحظة أن آلة الحفر المختارة ستؤثر على معدلات الاختراق وطرق الحفر والدعم ومقطع النفق وإجراءات البطانة.

• ظروف التربة أو الصخور

  يجب على المشترين مراعاة الظروف الأرضية قبل اختيار آلة حفر TBM. إذا كانت التربة رخوة، فيمكن استخدام آلة حفر الدرع. ومع ذلك، إذا كانت مضغوطة جيدًا، ففكر في استخدام آلة حفر الضغط الأرضي (EPB) TBM. علاوة على ذلك، يجب أن يكون لدى آلة حفر TBM تصميم رأس القطع والسعة المناسبين للتعامل مع الظروف الجيولوجية إذا كانت هناك تشكيلات صخرية على الأرض.

• قطر وشكل النفق

  يجب على المشترين اختيار آلة حفر TBM ذات القطر الصحيح وتكوين رأس القطع لحجم النفق المطلوب. علاوة على ذلك، يجب عليهم التأكد من أن آلة حفر TBM يمكنها بناء شكل النفق المطلوب، أي دائري أو بيضاوي أو بشكل مخصص.

• طول النفق

  يجب على المشترين مراعاة طول النفق المراد حفره. بالنسبة لمسافة طويلة، قد تكون آلة حفر مستمرة أو آلة حفر TBM قياسية مناسبة. قد تستخدم الأنفاق قصيرة المدى آلة حفر TBM ذات نظام إطلاق قابل للتكيف.

• نظام الدعم

  إذا كان الدعم الفوري أو الدعم طويل الأمد مطلوبًا، يجب على المشترين اختيار آلة حفر TBM بعناية يمكنها التكامل بشكل جيد مع نظام دعم النفق.

• اللوجستيات والتجميع

  قد يكون من الصعب نقل وإعداد آلة حفر TBM كبيرة وثقيلة، لذلك من الأفضل استخدام آلة مُجَزّأة في مثل هذه الحالة. علاوة على ذلك، سيكون وقت تجميع هذه الماكينة في الموقع سريعًا.

• اعتبارات التكلفة

  يجب تقدير وتقييم تكلفة آلة حفر TBM، جنبًا إلى جنب مع تشغيلها وصيانتها، بشكل جيد قبل إجراء عملية شراء.

• الاعتبارات البيئية

  يجب على المشترين تقييم التأثيرات البيئية لآلة حفر TBM، مثل اضطراب سطح الأرض والضوضاء والتحكم في المياه الجوفية، واختيار آلة صديقة للبيئة.

أسئلة شائعة حول آلة حفر النفق TBM

س1: كيف تعمل آلة حفر النفق؟

ج1: تقوم آلة حفر TBM بحفر أنفاق دائرية عبر التربة والصخور باستخدام رأس قطع دائري. ثم تدعم النفق بقطاعات خرسانية مُسبقة الصب، وتخزن المواد المحفورة، وتتحرك للأمام حتى تصل إلى وجهتها النهائية.

س2: ما هي المواد التي يمكن لآلات حفر النفق أن تقطعها؟

ج2: هناك أنواع مختلفة من آلات حفر TBM لمختلف الجيولوجيا. يمكن لبعضها أن تقطع عبر الأرض اللينة، بينما يُناسب البعض الآخر الصخور الصلبة، مثل الصخور النارية والرسوبية والمتحولة. تتمتع آلات حفر TBM المستخدمة للصخور الصلبة بسبائك معدنية صلبة، مثل كربيد التنجستن، مثبتة على رأس قطع دوار.

س3: ما هو الفرق بين آلة حفر النفق والحفار الاتجاهي الأفقي؟

ج3: الحفار الاتجاهي الأفقي هو آلة حفر تستخدم لإنشاء مسار حفر لأنابيب أو كابلات. على النقيض من ذلك، آلة حفر TBM هي آلة متخصصة تستخدم لحفر الأنفاق لأغراض متنوعة، مثل النقل أو المرافق أو التعدين.

س4: ما هو طول آلة حفر النفق؟

ج4: هناك فئتان من آلات حفر TBM: آلة حفر TBM ذات الدرع / البطانة القطعية الواحدة وآلة حفر TBM ذات الدرع المزدوج التي تناسب نفاذية. يمكن أن يصل طول هذه الآلات إلى 20 مترًا في القطر و 17 مترًا في الطول. أكبر آلة من نوعها موجودة في الصين، يبلغ قطرها 14 مترًا وطولها 125 مترًا.