As máquinas de chato de túnel (TBMs) são peças sofisticadas de equipamentos que revolucionaram a construção subterrânea. São essencialmente fábricas móveis, projetadas para escavar túneis com distúrbios mínimos para o terreno circundante.
Como funcionam as TBMs: o processo fundamental
A operação central de um TBM envolve várias etapas contínuas:
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Escavação: Na frente do TBM, há uma cabeça enorme e rotativa. Este disco de aço é equipado com várias ferramentas de corte, como cortadores de disco para bits e raspadores de rocha dura ou cortador para um solo mais macio. À medida que a cabeça do cortador gira, ele moe, arranham ou tiras do material na face do túnel.
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Remoção de Muck: O material escavado, conhecido como "Muck", cai nas aberturas na cabeça do cortador em uma câmara. A partir daí, normalmente é transportado por um transportador de parafuso (para TBMs moventes) ou carregado em uma série de cintos transportadores (para TBMs hard rock) que passam pelo comprimento do túnel. Esta lama é então removida continuamente para a superfície para descarte ou reciclagem.
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Impulso e avanço: O TBM é impulsionado por poderosos cilindros de empuxo (macacos) localizados atrás da cabeça do cortador. Esses cilindros empurram contra os segmentos de revestimento do túnel instalado anteriormente, criando a força necessária para avançar a cabeça do cortador no chão.
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Instalação de revestimento do túnel: Imediatamente atrás da cabeça do cortador, dentro da concha de proteção do TBM (o escudo), fica o eretor. Esse braço robótico capta segmentos de concreto pré -moldado (tipicamente peças trapezoidais curvas e curvas) e os coloca meticulosamente para formar um anel completo do revestimento do túnel. Esses segmentos são aparafusados, criando uma estrutura forte, estanque e permanente que suporta o solo e forma a parede do túnel acabado.
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Rejunte: Depois que um anel de segmentos é instalado, o vazio entre a parte externa dos segmentos e o solo escavado (o "vazio da cauda") é imediatamente preenchido com um rejunte especializado. Esse rejunte solidifica, fornecendo suporte adicional ao revestimento do túnel, impedindo a liquidação do solo e garantindo um ajuste apertado.
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Direção e navegação: Os TBMs estão equipados com sistemas sofisticados de orientação a laser e instrumentos de pesquisa. Os operadores podem controlar com precisão a direção do TBM ajustando o impulso de tomadas individuais, variando a velocidade de rotação da cabeça do cortador ou usando juntas de articulação dentro da máquina. Isso permite que eles mantenham o alinhamento e o gradiente planejados, até a navegação.
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Equipamento de arrasto (sistema de backup): Atrás do corpo principal do TBM, segue-se uma série de pãezinhos ou reboques articulados (o "sistema de backup"). Este engrenagem à direita abriga sistemas de suporte essenciais, incluindo:
- Fonte de alimentação e salas de controle
- Sistemas de ventilação
- Transportadores de remoção de muck
- Bombas de rejunte e plantas de mistura
- Linhas de água e utilidade
- Acesso ao pessoal e equipamento de segurança.
Tipos de TBMs e suas aplicações
A escolha do tipo TBM é crítica e depende fortemente das condições geológicas do solo a serem túnel:
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Hard Rock TBMS (TBMS de grãos abertos / TBMs de hard rock escudo): esses TBMs são projetados para formações rochosas sólidas. Eles usam cortadores de disco que criam micro-fraturas na face da rocha.
- TBMs de granulação aberta: Avance segurando as paredes do túnel (rocha) com pastilhas de garra.
- TBMs de hard rock blindados: usados quando as condições da rocha são fraturadas ou misturadas, fornecendo suporte total ao solo com um escudo e geralmente instalando um revestimento de segmento.
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Equilíbrio de pressão da terra (EPB) TBMS: Ideal para solos macios e coesos (argila, lodo, areia) que podem ficar sem suporte por um curto período. Um TBM EPB usa o próprio material escavado para criar um "bolo de sujeira" que aplica pressão na face do túnel, equilibrando a pressão do solo circundante. Um transportador de parafuso regula a remoção da sujeira, mantendo esse saldo.
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TBMS de chorume: Mais adequado para solos soltos e com água (areias, cascalho, solo saturado). Em um TBM de chorume, a cabeça do cortador opera em uma câmara cheia de chorume pressurizada. A pasta estabiliza a face do túnel e transporta o material escavado para a superfície através dos tubos, onde é processado para separar os sólidos do líquido.
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TBMs moídos misturados (densidade variável TBMS): São máquinas versáteis que podem se adaptar a diferentes condições do solo, às vezes combinando características de EPB e TBMs de pasta. Eles podem ajustar parâmetros como pressão de face e taxas de remoção de sujeira para se adequar à mudança das propriedades do solo encontradas.
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Máquinas de jacking de tubo (Microtunneling TBMS): Versões menores de TBMs, geralmente controladas remotas, usadas para instalar tubulações ou condutos menores. Eles empurram tubos diretamente atrás da cabeça do cortador.
Vantagens de usar TBMs
- Velocidade e eficiência: Os TBMs podem aborrecer continuamente e geralmente escavar túneis muito mais rápidos que os métodos convencionais, como perfuração e jateamento.
- Segurança: O escudo fechado do TBM fornece um ambiente de trabalho mais seguro para o pessoal, protegendo -os de colapsos e entrada de água subterrânea.
- Importação mínima da superfície: À medida que operam no subsolo, os TBMs reduzem significativamente a interrupção na infraestrutura de superfície, tráfego e comunidades, tornando -os ideais para as áreas urbanas.
- Impacto ambiental reduzido: Níveis mais baixos de vibração e menos ruído em comparação com a explosão, com menos estacas estragadas na superfície.
- Forma consistente do túnel: Os TBMs produzem um furo suave e circular, que geralmente reduz a quantidade de revestimento secundário necessário.
- Automação: Muitas funções de TBM são automatizadas, levando a desempenho consistente e trabalho manual reduzido.
Projetos notáveis de TBM
Os TBMs têm sido fundamentais na construção de alguns dos projetos de infraestrutura mais impressionantes do mundo, incluindo:
- Túnel de canal (Eurotunnel): Conectando o Reino Unido e a França sob o Canal da Mancha.
- Túnel de base Gotthard: O túnel ferroviário mais longo do mundo, atravessando os Alpes na Suíça.
- Crossrail (linha Elizabeth) em Londres: Um enorme sistema ferroviário subterrâneo.
- Segunda avenida Subway em Nova York: Expandindo a rede de metrô.
- Túnel SR 99 de Seattle (Bertha): Um túnel de rodovia de grande diâmetro.
Em conclusão, os TBMs estão engenhando maravilhas que transformaram a maneira como construímos no subsolo. Sua eficiência, segurança e capacidade de lidar com diversas condições geológicas os tornam ferramentas indispensáveis para criar as artérias ocultas vitais da sociedade moderna.
