Công nghệ đào hầm TBM (Tunnel Boring Machine) là một trong những công nghệ đào hầm hiện đại, cho phép xây dựng các đường hầm dưới lòng đất một cách nhanh chóng và hiệu quả. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phân loại của công nghệ đào hầm TBM và cách hoạt động của từng loại.
Máy Đào Hầm TBM là Gì?
TBM, viết tắt của Tunnel Boring Machine, được gọi thêm là “mole,” là một thiết bị kỹ thuật được lắp ráp từ nhiều loại trang thiết bị tinh vi. Mục đích chính của TBM là đào hầm qua nhiều loại đất và đá khác nhau, từ đất mềm đến đá cứng. Máy đào này có khả năng di chuyển và khai thác một lượng lớn vật liệu hàng ngày, giúp tạo ra các hầm lò phức tạp và chất lượng cao trong thời gian ngắn.
1. Phân loại của công nghệ đào hầm TBM
Công nghệ đào hầm TBM được phân loại dựa trên một số yếu tố khác nhau, bao gồm kích thước của đường hầm, loại đất để đào và mục đích sử dụng của đường hầm. Dưới đây là các loại TBM phổ biến được sử dụng trong ngành công nghiệp xây dựng:
1.1 TBM kiểu Earth Pressure Balance (EPB)
Đây là một phương pháp đào hầm trong đó chính đất đào được sử dụng để tạo áp lực cân bằng với áp lực phía trước gương hầm. Sau đó, vật liệu này được làm mềm bằng cách sử dụng chất lỏng bùn để làm cho nó có thể vận chuyển.
Thường sử dụng Máy Đào Hầm Áp Lực Đất khi nước đất mềm có áp suất thấp hơn 7 bar.
Nguyên lý hoạt động của máy đào hầm kiểu áp lực đất:
Đầu cắt làm nhiệm vụ khoan đào vào đất. Vật liệu đào ra được vận chuyển bằng băng tải xoắn từ buồng đào hầm vào băng tải đai. Kết hợp giữa sản lượng của băng tải xoắn và tốc độ tiến của TBM đảm bảo áp lực hỗ trợ trong buồng đào có thể được kiểm soát chính xác. Việc liên tục theo dõi tình trạng cân bằng trong buồng đào bằng cách sử dụng cảm biến áp lực đất cho phép người điều hành kiểm soát và đồng bộ hóa tất cả các thông số đào hầm.
Đầu cắt của máy sẽ được thiết kế đặc biệt cho điều kiện đất của dự án. Tùy thuộc vào yêu cầu, đầu cắt sẽ được trang bị đĩa cắt hoặc lưỡi cạo, hoặc sự kết hợp cả hai. Tất cả các đầu cắt sẽ có tỷ lệ mở tối ưu.
Xem nguyên lý hoạt động của máy đào hầm kiểu áp lực đất bùn (EPB) trên kênh youtube
1.2 TBM kiểu Open Face
TBM kiểu Open Face được sử dụng để đào các đường hầm trong đất đá và đất cứng. Nó chủ yếu được sử dụng khi đào các đường hầm ngắn hoặc khi một phần của đường hầm cần được đào thủ công. Điểm khác biệt của TBM kiểu Open Face so với TBM kiểu EPB là nó không có màng bọc xung quanh và lợi thế của nó là có thể đào qua các địa hình đá vỡ, đá granite hay thuộc loại đá cứng.
1.3 TBM kiểu Slurry Shield
Máy khoan hầm sử dụng vữa áp lực vữa đặc biệt phù hợp cho môi trường có đất tự nhiên không tự chống đỡ tốt, bao gồm cả đất cát, sỏi và phù sa. Nó cũng phù hợp cho các môi trường có áp lực nước ngầm cao.
Nguyên lý hoạt động của máy đào hầm kiểu áp lực vữa:
Phần đầu máy khoan đảm nhiệm công tác khoan đào. Để cân bằng với áp lực phía trước mặt gương, một hỗn hợp vữa được bơm vào khu vực phía trước gương đào. Hỗn hợp này thẩm thấu vào trong đất hình thành nên một vách ngăn không thấm nước hoặc một vùng bão hòa đảm bảo lực chống đỡ cho mặt gương đào. Vữa được sử dụng có thể là bentonite hoặc hỗn hợp đất sét và nước.
Đất được đào ra sẽ được trộn cùng với hỗn hợp vữa, phần này sẽ được chuyển về sau sau để xử lý tái chế.
Xem nguyên lý hoạt động của TBM đào hầm kiểu cân bằng áp lực bùn như kênh youtube bên dưới
2. Các thành phần của TBM
Mỗi loại TBM có thiết kế và cấu trúc khác nhau, tuy nhiên, chúng đều bao gồm các thành phần chính sau:
2.1 Head
Head (đầu) là bộ phận đào chính của TBM, nó chứa máy khoan và dao cắt để đào qua các loại đất khác nhau. Head có thể được thiết kế để làm việc với một loại đất cụ thể hoặc có thể thay đổi để sử dụng cho nhiều loại đất.
2.2 Cutterhead
Cutterhead (đầu cắt) là bộ phận quan trọng của TBM, chịu trách nhiệm cắt và phá hủy đất. Nó được gắn vào head và đưa ra ngoài để tiếp xúc với đất và nhấn chìm theo chiều đào. Các lưỡi cắt trên cutterhead có thể được thay thế khi bị mòn hoặc hư hại.
2.3 Shield
Shield (màng bọc) bao quanh head và cutterhead, giữ an toàn cho người sử dụng và bảo vệ môi trường xung quanh. Nó được thiết kế để giảm thiểu sự rung động và đảm bảo an toàn trong quá trình đào.
2.4 Back-up system
Back-up system (hệ thống hỗ trợ) cung cấp điện, giải nhiệt, cung cấp chất bôi trơn và thu gom vật liệu sau khi đào. Hệ thống này bao gồm các bơm, máy nén khí, cảm biến và các thiết bị khác để đảm bảo hoạt động hiệu quả của TBM.
3. Những ưu điểm của công nghệ đào hầm TBM
Công nghệ đào hầm TBM mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp xây dựng, bao gồm:
- Tiết kiệm thời gian và chi phí so với các phương pháp đào hầm truyền thống.
- Giảm thiểu tiếng ồn và rung động, giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
- Đảm bảo an toàn cho người lao động trong quá trình đào và xây dựng đường hầm.
- Khả năng đào qua các loại đất khác nhau và tạo ra các đường hầm với kích thước và hình dạng khác nhau.
- Đường hầm được đào bằng TBM có độ chính xác cao, giúp giảm thiểu sai số trong quá trình xây dựng.
Kết luận
Trên đây là một số thông tin về công nghệ đào hầm TBM, phân loại và các thành phần chính của nó. Việc sử dụng công nghệ đào hầm TBM mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp xây dựng, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cũng như đảm bảo an toàn cho người lao động.
Facebook Comments