دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM)

آشنایی جامع با دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) و کاربردهای آن

در دنیای مدرن مهندسی عمران، پروژه‌های زیرساختی عظیم مانند خطوط مترو، تونل‌های انتقال آب و جاده‌های بین‌شهری، نیازمند فناوری‌های پیشرفته و کارآمد هستند. یکی از شگفت‌انگیزترین و کلیدی‌ترین این فناوری‌ها، دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) است. این ماشین غول‌پیکر که به آن «موش کور» نیز گفته می‌شود، یک کارخانه متحرک زیرزمینی است که فرآیند حفاری و ساخت تونل را به طور همزمان انجام می‌دهد. در این بخش، ما به عنوان متخصصان تأمین ماشین‌آلات صنعتی، قصد داریم شما را با جزئیات کامل این فناوری استثنایی، انواع آن و نکات مهم در انتخاب و خرید آن آشنا کنیم. هدف ما ارائه راهنمایی جامع برای انتخاب بهینه‌ترین دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) متناسب با نیازهای پروژه شماست.

دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) چیست؟

دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) که مخفف عبارت انگلیسی Tunnel Boring Machine است، یک ماشین استوانه‌ای شکل بسیار بزرگ است که برای حفاری تونل‌ها در انواع مختلف زمین، از سنگ‌های سخت گرانیتی گرفته تا خاک‌های نرم و سست، طراحی شده است. برخلاف روش‌های سنتی حفاری و انفجار (Drill and Blast) که فرآیندی گسسته و پرخطر است، دستگاه TBM به طور پیوسته جبهه کار را حفاری کرده و همزمان با پیشروی، پوشش نهایی تونل (لاینینگ) را نیز نصب می‌کند. این ویژگی باعث افزایش چشمگیر سرعت، ایمنی و کیفیت پروژه می‌شود.

این ماشین‌ها مجموعه‌ای پیچیده از سیستم‌های مکانیکی، هیدرولیکی، الکتریکی و کنترلی هستند. در بخش جلویی، یک صفحه حفار دوار (Cutterhead) مجهز به دیسک‌های برش‌دهنده قرار دارد که با چرخش خود، سنگ یا خاک را خرد می‌کند. مواد حفاری شده سپس از طریق یک سیستم نوار نقاله یا لوله‌های مخصوص به پشت دستگاه و نهایتاً به خارج از تونل منتقل می‌شوند. همزمان، یک سیستم پیشرفته به نام Segment Erector، قطعات بتنی پیش‌ساخته (سگمنت) را در جای خود نصب کرده و دیواره دائمی و مستحکم تونل را شکل می‌دهد.

انواع اصلی دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM)

انتخاب نوع صحیح دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) به طور مستقیم به شرایط زمین‌شناسی پروژه بستگی دارد. به طور کلی، این ماشین‌ها به دو دسته اصلی برای حفاری در سنگ سخت و زمین نرم تقسیم می‌شوند.

۱. دستگاه TBM مخصوص سنگ سخت

این نوع TBM برای حفاری در زمین‌های سنگی با ثبات و مقاومت بالا طراحی شده است. صفحه حفار این ماشین‌ها مجهز به دیسک‌های برش‌دهنده (Disc Cutters) از جنس فولاد آلیاژی بسیار مقاوم است. این دیسک‌ها با اعمال فشار بسیار زیاد بر روی سطح سنگ، باعث ایجاد ترک و خرد شدن آن می‌شوند. این ماشین‌ها خود به دو زیرمجموعه اصلی تقسیم می‌گردند:

• TBM باز: این مدل ساده‌ترین نوع TBM سنگ سخت است و در شرایطی که سنگ از پایداری خوبی برخوردار بوده و نیاز به ساپورت فوری ندارد، استفاده می‌شود. مواد حفاری شده از میان صفحه حفار به روی نوار نقاله ریخته و به عقب منتقل می‌شوند.
• TBM سپردار : در سنگ‌های خرد شده یا شرایطی که احتمال ریزش وجود دارد، از TBM سپردار استفاده می‌شود. یک پوسته فولادی (سپر) از تجهیزات و کارگران در برابر ریزش محافظت می‌کند. این مدل خود شامل انواع تک‌سپر و دوسپر است که مدل دوسپره امکان حفاری و نصب سگمنت به طور همزمان را فراهم کرده و سرعت پیشروی را به شدت افزایش می‌دهد.

۲. دستگاه TBM مخصوص زمین نرم

حفاری در زمین‌های نرم، سست و اشباع از آب مانند خاک‌های رسی، ماسه‌ای و آبرفتی، چالش‌های بسیار متفاوتی دارد. مهم‌ترین چالش، جلوگیری از ریزش جبهه کار و نفوذ آب است. برای این منظور، دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) مخصوص زمین نرم از مکانیزم‌های نگهداری فشار در جبهه کار استفاده می‌کند.

• TBM با فشار متعادل خاک: این نوع TBM برای زمین‌های رسی و سیلتی با نفوذپذیری کم ایده‌آل است. در این ماشین، خاک حفاری شده وارد یک محفظه در پشت صفحه حفار می‌شود و با کنترل سرعت خروج آن، فشاری معادل فشار آب و خاک در جبهه کار ایجاد می‌گردد. این تعادل فشار از ریزش جبهه کار جلوگیری می‌کند.
• TBM با فشار دوغاب: این مدل برای زمین‌های ناپایدار و دانه‌ای مانند ماسه و شن که فشار آب زیرزمینی بالایی دارند، استفاده می‌شود. در این روش، یک دوغاب بنتونیت تحت فشار به محفظه حفاری تزریق می‌شود. این دوغاب علاوه بر متعادل کردن فشار جبهه کار، با ذرات خاک مخلوط شده و مواد حفاری شده را از طریق لوله‌های مخصوص به سطح زمین منتقل می‌کند. در سطح زمین، یک کارخانه تصفیه، دوغاب را از خاک جدا کرده و آن را برای استفاده مجدد به دستگاه بازمی‌گرداند.

اجزای کلیدی یک دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM)

هر دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) از هزاران قطعه تشکیل شده است، اما برخی از اجزای آن نقش حیاتی‌تری دارند:

صفحه حفار

قلب تپنده دستگاه که مستقیماً با زمین درگیر است. طراحی آن، نوع و چیدمان ابزارهای برش (دیسک‌ها، ناخن‌ها یا تیغه‌ها) بر اساس نوع زمین مشخص می‌شود.

سیستم پیشران

مجموعه‌ای از جک‌های هیدرولیکی قدرتمند که با فشار آوردن به رینگ سگمنت‌های نصب شده قبلی، کل دستگاه را به جلو هل می‌دهند.

سیستم گریپر 

در TBM های سنگ سخت، صفحات لغزنده (گریپرها) به دیواره‌های تونل فشار آورده و دستگاه را برای پیشروی بعدی ثابت نگه می‌دارند.

نصب‌کننده سگمنت

یک بازوی رباتیک بسیار دقیق که قطعات بتنی پیش‌ساخته را از محل ذخیره برداشته و با دقت میلی‌متری در جای خود قرار می‌دهد تا حلقه کامل دیواره تونل را بسازد.

سیستم تخلیه مواد

شامل نوار نقاله‌ها، واگن‌ها یا سیستم لوله‌کشی دوغاب که مواد حفاری شده را به طور مداوم از جبهه کار به بیرون تونل منتقل می‌کند.

مزایای استفاده از دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM)

استفاده از این فناوری پیشرفته در پروژه‌های تونل‌سازی مزایای قابل توجهی نسبت به روش‌های سنتی دارد:

• سرعت بالا: TBM ها می‌توانند به طور پیوسته و ۲۴ ساعته کار کنند و نرخ پیشروی بسیار بالاتری نسبت به روش انفجاری دارند.
• ایمنی فوق‌العاده: کارگران در محیطی امن و حفاظت‌شده در داخل سپر فولادی دستگاه فعالیت می‌کنند و از خطرات ریزش در امان هستند.
• کیفیت بی‌نظیر تونل: تونل حفر شده دارای مقطعی کاملاً دایره‌ای و صاف بوده و دیواره بتنی نصب شده (لاینینگ) کاملاً آب‌بند و با دوام است.
• کاهش اثرات زیست‌محیطی: این روش حداقل تأثیر را بر روی سطح زمین دارد و لرزش و صدای ناشی از عملیات در مقایسه با انفجار بسیار کمتر است.
• صرفه‌جویی در هزینه‌ها در پروژه‌های بلند: اگرچه هزینه اولیه خرید دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) بالاست، اما سرعت بالا و کاهش نیاز به نیروی انسانی در پروژه‌های با طول زیاد، آن را اقتصادی‌تر می‌کند.

نکات کلیدی در انتخاب و خرید دستگاه حفاری تونل TBM

انتخاب یک دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) یک تصمیم مهندسی و اقتصادی بسیار مهم است. هر دستگاه به صورت سفارشی برای یک پروژه خاص طراحی و ساخته می‌شود. کارشناسان ما آماده‌اند تا با بررسی دقیق مشخصات پروژه شما، بهترین گزینه را پیشنهاد دهند. موارد زیر از جمله مهم‌ترین فاکتورها در این انتخاب هستند:

• مطالعات دقیق زمین‌شناسی و ژئوتکنیک: اصلی‌ترین عامل تعیین‌کننده نوع TBM. مقاومت سنگ، وجود گسل، میزان نفوذپذیری و فشار آب زیرزمینی باید به دقت تحلیل شوند.
• قطر نهایی تونل: قطر دستگاه باید دقیقاً با قطر مورد نیاز تونل مطابقت داشته باشد.
• طول تونل: برای تونل‌های کوتاه، ممکن است روش‌های دیگر اقتصادی‌تر باشند، اما برای تونل‌های بلند، TBM بهترین گزینه است.
• شعاع قوس‌ها و شیب مسیر: قابلیت دستگاه برای چرخش در قوس‌های مسیر باید با طراحی تونل هماهنگ باشد.
• لجستیک و پشتیبانی: تأمین قطعات یدکی، حمل و نقل سگمنت‌ها و خروج مواد حفاری شده نیازمند برنامه‌ریزی دقیق است.

جمع‌بندی و خدمات ما

دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) یک شاهکار مهندسی است که پروژه‌های عمرانی را متحول کرده است. این ماشین‌ها با افزایش سرعت، ایمنی و کیفیت، امکان اجرای پروژه‌هایی را فراهم می‌کنند که پیش از این غیرممکن به نظر می‌رسیدند. انتخاب، خرید و بهره‌برداری از این ماشین‌آلات پیچیده نیازمند دانش فنی و تجربه بالایی است.

ما با تکیه بر تجربه چندین ساله در زمینه تأمین ماشین‌آلات سنگین و صنعتی و با بهره‌گیری از شبکه گسترده ارتباطات بین‌المللی، آماده ارائه خدمات مشاوره تخصصی برای انتخاب و خرید انواع دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM) نو و کارکرده هستیم. تیم کارشناسان ما شما را در تمامی مراحل، از تحلیل اولیه پروژه تا انتخاب بهترین دستگاه و هماهنگی‌های لازم برای تأمین آن، یاری خواهند کرد.

برای دریافت مشاوره تخصصی، اطلاعات فنی تکمیلی و استعلام قیمت انواع دستگاه حفاری تونل تی بی ام (TBM)، همین امروز با ما تماس بگیرید.