В мире
подземного строительства тоннелепроходческие комплексы (ТПМК) играют ключевую
роль. Эти гигантские машины прокладывают огромные тоннели под землей с
поразительной точностью. Но как им удается ориентироваться в толще земли, где
нет привычных нам ориентиров?
Технология «подсмотренная» в природе
История ТПМК
началась с наблюдений за морскими червями-древоточцами. Инженер Марк Брюнель,
вдохновленный их способностью с невероятной точностью прокладывать ходы в замкнутом «древесном» пространстве, создал первый
«проходческий щит» в 1818 году. Этот принцип лег в основу работы и «ориентации» современных
тоннелепроходческих машин.
Сегодня ТПМК
представляют собой сложные технологические комплексы. Их основной принцип
работы остался прежним: передняя часть машины врезается в грунт, а задняя
укрепляет образовавшийся проход.
Современные
щиты бывают двух типов: немеханизированные и механизированные. Первые
используются редко и представляют собой простое защитное кольцо, внутри
которого работают шахтеры. Механизированные щиты оснащены роторной головкой с
режущими инструментами и способны работать в различных типах грунта.
Навигация
под землей
Точность
прокладки тоннеля критически важна, особенно когда работы ведутся с двух
сторон. Для ориентации под землей ТПМК используют комплекс высокотехнологичных
решений:
-
Электронная навигация.
Автоматические системы в режиме реального времени определяют положение
щита и хвоста ТПМК, их смещение относительно проектного положения и «выдают»
поправки для корректировки направления движения ТПМК. Самые
распространенные на сегодняшний день системы — SLS, SN-Pai и ACS-II. -
Тахеометры. Эти устройства
измеряют углы и расстояния, помогая определить точное положение машины. -
Инклинометры. Измеряют угол
наклона щита относительно гравитационного поля Земли. -
Лазерная навигация. Лазерный
луч, направленный на датчики на корме ТПМК, позволяет ориентироваться в
трехмерном пространстве. -
Постоянная корректировка. По
мере продвижения щита создаются новые точки привязки для повышения
точности навигации.
Преодоление
препятствий
ТПМК
способны преодолевать различные препятствия. При встрече с грунтовыми водами используют
их замораживание жидким азотом или фреоном. Твердые породы преодолевают с
помощью цементации — нагнетания цемента под давлением для создания прочного
монолита вокруг тоннеля.
Впечатляющие
результаты
Современные
ТПМК способны продвигаться со скоростью до 300 метров в месяц. Стоимость такого
продвижения составляет около 15 миллионов евро. Точность работы этих машин
поражает: при строительстве знаменитого Евротоннеля под Ла-Маншем расхождение
между двумя щитами, двигавшимися навстречу друг другу, составило всего 36 см по
горизонтали и 6 см по вертикали.
Интересные
факты:
-
самый большой в мире ТПМК
работает в Гонконге и имеет диаметр щита 19 метров -
в СССР первый ТПМК был применен
в 1934 году при строительстве московского метро -
советские инженеры первыми
разработали технологию прокладки наклонных тоннелей
Тоннелепроходческие
комплексы — это пример того, как современные технологии позволяют
человеку решать, казалось бы, неразрешимые задачи и преодолевать, казалось бы, непреодолимые препятствия. Благодаря
сочетанию инженерной мысли и высокоточной навигации, эти подземные гиганты
могут прокладывать путь под землей с невероятной точностью.
Изображение в превью: