Как тоннелепроходческие машины ориентируются под землей и прокладывают путь с точностью до сантиметров

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

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?

Автор: Cooper. ch Источник: commons.wikimedia.org

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.

Автор: Marcel Grieder Источник: commons.wikimedia.org

Навигация под землей

Точность прокладки тоннеля критически важна, особенно когда работы ведутся с двух сторон. Для ориентации под землей ТПМК используют комплекс высокотехнологичных решений:

  1. 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.
  2. Тахеометры. Эти устройства измеряют углы и расстояния, помогая определить точное положение машины.
  3. Инклинометры. Измеряют угол наклона щита относительно гравитационного поля Земли.
  4. Лазерная навигация. Лазерный луч, направленный на датчики на корме ТПМК, позволяет ориентироваться в трехмерном пространстве.
  5. Постоянная корректировка. По мере продвижения щита создаются новые точки привязки для повышения точности навигации.
Автор: Brejnev Источник: commons.wikimedia.org

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
Автор: Пресс-служба Мэра и Правительства Москвы. Mos.ru Источник: commons.wikimedia.org

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:
Автор: Cooper.ch
Источник: commons.wikimedia.org

7 комментариев

Добавить комментарий

Korsifar
Еще один интересный факт: тоннелепроходческим комплексам всегда дают женские имена. Например, щит «Клавдия», названный по имени жены бывшего начальника Мосметростроя Юрия Кошелева, прорыл в Москве больше десятка тоннелей. Еще один щит, трудившийся над прокладкой участка БКЛ, носит имя женщины-машиниста московского метро с тридцатилетним стажем: Наталии Корниенко. А ещё есть группа китайских щитов малого диаметра с именами героинь сериала «Папины дочки» :) и много других примечательных имён
mixtrum
Забавная информация! Не знал…
255196550361@odnoklassniki
Интересно какие имена у нас в Израиле. Вроде из Германии щиты. Уже несколько тоннелей прошли. Правда частично под землёй и часть поверху. Пустили красную линию метро.
1
Что если на пути встретилась труба?
mixtrum
Думаю, что трубы (вода, тепло и т.д.) на той глубине, где работают ТПМК, не встречаются.
Korsifar
Перед тем, как запустить комплекс, естественно, проводят исследование грунтов. В том числе, на предмет инженерных сетей и коммуникаций. Всё найденное переносят

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Феномен «те лапа»: как полинезийские навигаторы находят сушу по вспышкам молний в океане

В ночном океане на расстоянии сотен километров от суши традиционные мореплаватели Полинезии ориентируются по редким вспышкам света, которые идут со стороны суши. Этот феномен на местных языках...

Астрономы зафиксировали редчайшее событие во Вселенной: блуждающая черная дыра разорвала звезду

Астрономы привыкли к тому, что сверхмассивные черные дыры находятся исключительно в центрах галактик. Это крупные объекты, масса которых может превышать массу Солнца в миллионы или миллиарды раз....

Фото на краю бездны: как дорого может обойтись селфи в купели водопада Виктория

Для любителей экстрима и получения дозы адреналина во время отдыха природа словно нарочно создала кучу мест, где красота пейзажа ровно пропорциональна его опасности. Водопад Виктория, занесенный в...

Следы возрастом 1,4 млн лет показали истинные размеры и социальную жизнь древних родственников человека

Большинство сведений о жизни древних родственников человека ученые получают по фрагментам костей и зубов. Окаменелости показывают, как выглядел череп или скелет, но они почти ничего не говорят о...

Почему в невесомости топливо перестаёт поступать к двигателю ракеты

На Земле топливная система проста: жидкость собирается в нижней части бака и поступает к двигателю. Пока заборное отверстие погружено в горючее или окислитель, насос получает непрерывный поток....

Голос на краю кадра: как работала оптическая звуковая дорожка

Если внимательно рассмотреть старую 35-миллиметровую фильмокопию, рядом с кадрами можно увидеть узкую полосу, покрытую волнистыми контурами или чередующимися светлыми и тёмными штрихами. Это не...