항상 집에 있을 수는 없지만 여행이나 출퇴근, 출장, 관광, 여행은 지하철, 철도, 도로를 빼놓을 수 없다. 지하철, 기차, 고속도로를 탈 때, 그 터널들이 어떻게 그들을 통과하는지 생각해 본 적이 있습니까?

1 .. 초기 터널 굴착은 인공 발파였다.

과거에는 터널 굴착 방식이 인공 굴착과 폭파였다. 토층과 자갈 지질의 경우 인공 굴착을 사용하고, 곡이, 삽 등의 도구로 손바닥면을 파낸다. 암석 지질의 경우, 곡괭이와 삽은 파낼 수 없고, 다이너마이트로 손바닥에 바위를 폭파한 다음 자갈을 터널에서 운반해야 한다.

"면" 은 터널 공사 과정에서 끊임없이 추진되는 굴착면을 가리키는 토목 공사 용어입니다.

지하철 터널의 경우 과거에는' 명나라 매립법' 기술을 많이 사용했습니다. 즉, 먼저 거리를 파괴하고 뚜껑을 열어 도랑을 파낸 다음 도랑에 터널 벽을 붓습니다. 터널이 완공된 후 토공으로 매립하여 압축하고, 거리가 또 수리되었다. 중국 대륙은 초기에' 명나라 매립법' 을 채택하여 지하철 터널을 파다가 나중에' 방패 기계 발굴법' 을 채택하였다. 광저우 최초의 지하철선 (1 호선) 공사 중 방패기를 이용해 터널을 파다.

최근 100 년 동안, 방패 기계는 터널 굴착에서 점차 보급되었다. 현재 긴 터널 굴착은 기본적으로 방패 기계를 사용합니다.

2. 1825 년, 영국은 방패기로 터널을 팠다.

"방패 기계" 는 중국에서 이름이며, 국제적으로' 터널 보링 머신' (TBM) 이라고 불리며, 토목공학 전문 용어는' 두더지' 라고 불린다. 왜냐하면 그것은 두더지쥐처럼 지하에 구멍을 파고 있기 때문이다.

1825 년 영국은 템즈강 터널을 발굴할 때 방패기를 사용했다. 이 방패기는 프랑스에서 태어난 영국 엔지니어인 Mark issam Bald brunell 경이 발명한 것으로, 그는 방패기를 위해 특허를 출원했다. 템즈 터널은 길이가 396 미터로 런던의 템즈강을 건넜다.

1845 년, 프랑스에서 이탈리아까지 국제 철도가 개통되었다. 이 철도는 알프스 산을 가로지르는데, 플레스 터널은 해발1123m 에서 발굴해야 한다. 이 터널은 길이 14 킬로미터로 당시 세계에서 가장 긴 터널이었다. 터널은 해발 2932 미터의 프레이즈 봉우리를 관통한다. 즉 터널 위의 바위가 가장 크다.

이 터널을 건설하기 위해 헨리 조셉 머스는 1846 년 이탈리아 토리노 근처의 한 병공장에서 만든' 산칼' 을 발명했다. "개산칼" 은 기관차처럼 보이는데, 앞에는 100 여 개의 진동 드릴이 있어 얼굴의 바위를 산산조각 내는 데 쓰인다. "개산기" 는 이미 현대 방패기의 일부 기능을 갖추고 있다.

1853 년 미국인 에비니저 탤봇 (ebenezer Talbot) 이' 터널 보링 머신' 이라는 방패 기계 특허를 신청했다.

1870 년 영국인 존 D 브루튼 (John D bruton) 은 현재 널리 사용되고 있는 방패 기계와 매우 비슷한 칼을 가진 방패 기계를 개발했다.

1875 년 프랑스 국민의회는 잉글랜드 해협 터널을 건설하는 법안을 통과시켜 영국 방패기를 선택해 발굴했다. 6 월 1882 ~ 3 월 1883, 방패 기계 영국 발굴 1882 미터; 수에즈 운하를 건설한 프랑스 청부업자 알렉산더 라발 (Alexander Lavalle) 은 방패기로 프랑스 측에1.669m 를 팠다. 방패 기계로 터널링하는 것이 매우 효율적이라는 것이 실증되었다. 하지만 이 프로젝트는 1883 에서 종료됐다. 프랑스는 나중에 영국이 잉글랜드 해협 터널을 이용해 프랑스를 공격할까 봐 걱정했기 때문이다.

방패기가 잉글랜드 해협 터널에서의 성공은 많은 토목 엔지니어들에게 동기를 부여했다. 1883 년 영국은 방패기로 머시 강 아래에 비겐헤이트에서 리버풀까지 터널을 뚫었다. 직경 2. 1 미터, 길이 2km.

20 세기에 사람들은 끊임없이 방패 기계를 개선했다. 오늘날, 각종 방패 기계는 매일 세계 각지의 터널 공사에서 끊임없이 운행하고 있다.

방패 기계는 어떻게 터널을 파는가?

국제 범용 이름인' 터널 시추기' 에서 방패기의 작동 원리를 더 쉽게 이해할 수 있습니다. 즉, 지면이나 산에 구멍을 뚫는 대형 드릴입니다.

방패기는 토목공학에서 가장 큰 시공기계라고 할 수 있습니다. 대구경178m, 길이100m 입니다. 방패 기계의 정면은 거대한 칼, 칼 배열이다. 발굴할 때, 칼날은 터널 손바닥의 흙돌을 회전시켜 칼의 틈새에서 찌꺼기 창고로 흘러들어가 나선기에서 벨트 컨베이어로, 또 다른 긴 벨트 컨베이어에서 터널 밖의 찌꺼기 처리장으로, 또는 궤도 찌꺼기 트럭에 의해 운반된다.

약간의 상식을 가진 독자들은 칼날 뒤의 추진력이 없다면 얼굴의 흙돌을 깎을 수 없다는 것을 알아야 한다. 그럼 어떻게 칼날을 밀까요?

이 추력은 방패기의 유압 잭에서 나온다. 단단한 바위에 터널을 파면 방패기의 거대한 유압 잭 두 개가 굴착 터널 양쪽의 암벽에 뒤로 기대어 칼날을 앞으로 밀어 터널 면을 절단합니다.

터널이 부드러운 지질층에 파면 유압 잭이 부드러운 터널 벽에 가라앉아 추진력을 제공할 수 없기 때문에 위의 방법을 사용할 수 없습니다. 이때 몇 개의 작은 유압 잭이 동시에 뒤에 설치된 라이닝 파이프 조각을 받치고 칼의 수평 전방 추력을 제공하는 또 다른 방법이 필요하다. 이는 현재 지하철 터널에서 흔히 볼 수 있는 방패 방법이기도 하다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 지하철명언)

라이닝관은 우리가 터널 안에서 육안으로 볼 수 있는 터널 표면의 철근 콘크리트 조립식 구성요소이다. 이 튜브는 지상 철근 콘크리트 조립식 현장에서 제작됩니다. 파이프 조각이 터널 입구로 운반된 후, 수동 개입 없이 설치까지 운송이 완전히 자동화되었다.

라이닝 세그먼트의 폭은 유압 잭의 각 추진 거리와 일치해야 합니다. 즉, 세그먼트의 폭은 유압 잭이 추진할 때마다 센티미터 수와 같아야 합니다. 유압 잭이 끝으로 밀릴 때, 칼날은 회전을 멈추고 터널 면을 절단하고, 방패 기계의 실드 세그먼트에 터널 주위에 튜브를 조립합니다. 방패기의 세그먼트 조립기는 일손처럼 민첩하고, 이동 가능하고, 회전 가능하며, 신축성이 있어, 파이프를 안정적이고 안전하게 조립할 수 있으며, 정밀도는 밀리미터급에 달한다.

파이프 조각을 조립할 때, 리프트를 담당하는 몇 개의 유압 잭이 수축되어 조립할 수 있는 공간을 마련한다. 파이프 조각이 제자리에 조립되면 유압 잭이 튀어나와 부드럽게 받쳐 원의 모든 파이프 조각이 제자리에 조립될 때까지 기다립니다. 이때 모든 유압 잭이 균일하게 압력을 가하기 시작하여 새로 조립된 파이프 조각과 함께 반작용력의 추진으로 칼날이 작업면을 계속 절단하여 앞으로 이동합니다.

방패기 시공 과정에서 칼날이 터널 면과 조립관을 번갈아 절단하고, 전체 방패기가 유압 잭의 추진에서 다음 단계로 이동하여 터널이 뚫릴 때까지 앞으로 이동한다. (윌리엄 셰익스피어, 윈드서머, 독서명언) (윌리엄 셰익스피어, 윈드서머, 희망명언) 지질이 부드럽다면, 하루에 수십 미터를 파낼 수 있다. 단단한 바위를 만나면 하루에 수십 센티미터만 파낼 수 있다.

라이닝 세그먼트와 터널 벽 사이의 간격은 모르타르를 채워 파이프를 보강하고 전체 라이닝의 안정성을 유지하여 물이 터널에 침투하는 것을 방지해야 합니다.

위에서 설명한 일련의 복잡한 과정은 모두 방패 기계에 의해 자동으로 완성되었다. 방패기 안에는 중앙 통제실이 있고, 방패기의 모든 핵심 부위에는 센서가 있으며, 센서는 수집한 데이터를 중앙 통제실로 전송한다. 운영자는 모니터에 표시된 다양한 데이터를 통해 방패 기계의 작동 방식을 이해하고 필요한 경우 개입할 수 있습니다.

칼의 칼은 자주 유지 보수하고 교체해야 한다. 칼날에 센서가 하나 더 있다. 칼날 온도가 일정 값으로 올라가면 중앙 통제실에 경보 신호를 보냅니다.

방패는 터널 안에서 어떻게 돌아요?

여기를 보면, 아마도 독자들이 물어볼 것이다. 방패기가 터널에서 모퉁이를 돌 수 있을까?

물론 할 수 있습니다. 도시 지하철 터널은 대부분 거리 아래에 발굴되어 있고, 터널은 거리를 따라 끊임없이 모퉁이를 돌고, 지하 상황에 따라' 위아래로 뛰어내린다' 고 설계되었다. 도로와 철도 터널도 지형, 지질, 수문학에 따라 선택해야 하는데, 이를 위해서는 방패기가 360 도 회전해야 한다.

방패기의 방향은 정렬된 파이프 조각을 사용하여 칼날의 절삭 방향을 변경함으로써 이루어집니다. 회전이 필요한 곳에서는 각 정렬된 세그먼트의 폭이 다릅니다. 좌회전하면 회전 반지름에 따라 오른쪽 세그먼트의 폭이 왼쪽 세그먼트의 폭보다 넓어지도록 설계됩니다. 이렇게 하면 오른쪽의 유압 잭이 칼날을 왼쪽으로 기울여 좌회전을 가능하게 한다. 오른쪽으로 돌면 왼쪽 세그먼트 폭이 회전 반지름에 따라 오른쪽 세그먼트보다 넓도록 설계되어 왼쪽 유압 잭이 칼을 오른쪽으로 기울여 오른쪽으로 돌립니다. "위로 훌쩍 뛰어 오르다" 의 전향 원리는 같다.

5. 현재 세계에서 가장 큰 방패기 지름은 17.5m 입니다.

2006 년 9 월 15 일, 캐나다 나이아가라 수로 관개 터널이 관통되었다. 터널 길이10.2km, 캐나다 온타리오 나이아가라 폭포 지하140m 깊이를 통과합니다. 사용된 방패기는 미국 로빈스가 생산한' 베키' 로 직경14.4m, 칼날 65438 입니다. 이렇게 깊은 지하에서 터널을 파야 하는 이유는 방패 공사가 지상 건물에 영향을 미치지 않도록 하기 위해서이다.

20 1 1 년, 이탈리아 피렌체 인근 5030 미터 길이의 스파보 터널이 뚫렸다. 사용된 암석 방패기는 독일 헤릭이 생산한 마티나, 방패 지름 15.62m, 길이 130m, 중량 4500t 입니다. 굴착 단면은 192m2 입니다. 헤릭은 또한 직경 19.25m 의 방패기를 설계했지만, 지금까지 건설되지 않았다.

일본 히타치 조선사 20 12 년 만든 방패 버사, 직경 17.5 미터, 길이 1 10 미터, 무게 7000 톤. 헤드에는 260 개의 헤드가 있습니다. 이 방패기는 미국 워싱턴주 교통국에서 주문하여 99 번 도로 알래스카 고가교 교체 터널 (터널 상하차선) 굴착에 쓰인다.

방패 터널링의 장점과 단점.

방패기로 굴진하면 많은 장점이 있다. 지상 요인의 영향을 받지 않고 하루 종일 시공할 수 있다. 지상 건축, 문화재, 자연환경도 파괴하지 않고 생태 환경 건설에 속한다. 굴착, 밸러스트, 라이닝이 모두 자동화되어 많은 인력을 절약하고 사고 위험을 줄였습니다.

방패기로 굴진하는 주요 단점은 초기 투자 비용이 너무 높다는 것이다. 대부분의 방패 기계는 터널 설계도에 따라 맞춤형으로 제작되었으며, 시공 준비 주기가 길고 유지 보수 비용이 높으며, 짧은 터널을 발굴하는 것이 경제적이지 않습니다. 일반적으로 터널 길이가 1 km 보다 크며 경제적 이점이 있습니다.

마지막으로, 방패기는 원형 터널을 파낼 수 있을 뿐만 아니라 직사각형 터널, 타원형 터널 등과 같은 모든 단면을 파내는 터널로도 설계할 수 있습니다. 사람들은 또한 방패기로 송수관, 하수도 배수관, 심지어 전력관까지 파냈다.