A Arquitetura Mecânica de TBMs de Escudo Único
O Máquina perfuradora de túnel de blindagem única (TBM) é projetado especificamente para escavação em condições de rocha dura onde a massa rochosa está fraturada ou instável. Ao contrário dos TBMs de feixe aberto, a variante Single Shield abriga todo o seu maquinário interno dentro de um revestimento protetor de aço cilíndrico. Este escudo fornece suporte aéreo e lateral imediato, protegendo tanto o pessoal quanto os componentes de alta precisão contra queda de detritos ou "explosões de rochas". A cabeça de corte na frente está equipada com cortadores de disco resistentes que aplicam imensa pressão à face da rocha, criando fraturas por tensão que fazem com que a rocha se lasque em fragmentos manejáveis.
Dentro do escudo, o sistema de propulsão depende de um mecanismo de impulso longitudinal. Como a máquina opera em uma configuração de blindagem única, ela normalmente se afasta dos segmentos de concreto previamente instalados para avançar. Esta integração de escavação e revestimento torna-o uma escolha excepcionalmente eficiente para túneis de transporte de água de longa distância, passagens ferroviárias e conduítes utilitários onde é necessário um revestimento de concreto acabado imediatamente após o processo de perfuração.
Dinâmica Operacional e Sequência de Mandrilamento
O 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.
O Ring Building Phase
Assim que os cilindros de impulso atingem a sua extensão máxima, a perfuração é interrompida. Os cilindros são então retraídos em pequenos grupos para dar espaço ao eretor de segmento. Este braço robótico levanta segmentos de concreto pré-moldado e os aparafusa para formar um anel completo. Este processo está resumido abaixo:
- Retração dos cilindros de impulso hidráulico contra o último anel concluído.
- Colocação precisa de segmentos pré-moldados pelo braço eretor de garra a vácuo.
- Betumação do vão anular entre a rocha e o segmento de concreto para garantir estabilidade.
- Avançando a blindagem empurrando o anel recém-instalado.
Comparação Técnica: Escudo Único vs. Escudo Duplo
A escolha do TBM correto depende muito da resistência à compressão não confinada (UCS) da rocha e da presença de zonas de falha. Embora os TBMs Double Shield permitam perfuração e revestimento simultâneos, eles exigem rocha competente para agarrar com suas sapatas de "garra". Os TBMs de Escudo Único são mais versáteis em geologia que varia entre rochas competentes e zonas altamente fraturadas, pois não dependem de aderência na parede lateral para estabilidade.
| Recurso | Escudo Único TBM | Escudo Duplo TBM |
| Suporte Primário | Segmentos de Concreto | Sapatas / Segmentos de Garra |
| Adequação Geológica | Fraturado em rocha estável | Hard Rock Principalmente Estável |
| Modo chato | Sequencial (furo e linha) | Simultâneo (furo e linha) |
| Complexidade | Inferior | Superior |
Vantagens em condições geológicas desafiadoras
O 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.
Eficiência na gestão do fluxo de água
Ao escavar túneis através de rocha dura que contém aquíferos, os TBMs Single Shield podem ser equipados com vedações especializadas e equipamentos de sondagem. Ao perfurar à frente da cabeça de corte, os engenheiros podem injetar argamassa para estabilizar o solo e bloquear a entrada de água antes mesmo de a máquina chegar à área. O design do escudo permite um ambiente mais controlado para gerenciar essas mudanças repentinas na hidrogeologia, garantindo que o cronograma do projeto permaneça intacto, apesar das surpresas subterrâneas.
