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

Затерянный мир Корнуолла: как викторианские сады умудрились потерять на почти 70 лет

Обычно, когда заходит речь о чем-то потерянном, то обсуждают что-то мелкое вроде ключей, наушников, аксессуаров, иногда телефона и временами смысла жизни. Одним словом, подразумевают вещи, потерю...

Как летом обрезать смородину и крыжовник: секреты щедрого урожая

После сбора ягод кустарники часто напоминают непроходимые джунгли. У многих возникает соблазн взять секатор и просто укоротить все ветки под одну длину, чтобы придать кусту аккуратный вид. Но...

Как устроен птичий «навигатор»: почему перелетные птицы находят дорогу через тысячи километров

Каждый год миллиарды птиц совершают путешествия, которые выглядят почти невероятными. Маленькая полярная крачка преодолевает десятки тысяч километров между Арктикой и Антарктикой, а многие певчие...

Один из самых изощренных обманов в природе: как и зачем орхидеи выдают себя за самок насекомых

Цветы, которые хитростью заставляют насекомых «влюбляться» в себя. Как орхидеи обманывают пчел и ос, мотивируя самцов насекомых совершенно «бесплатно» опылять свои цветы.

Динозавры вымерли за несколько часов: ученые пересчитали физику теплового импульса Чикшулуба

Шестьдесят шесть миллионов лет назад на Землю упал астероид диаметром около десяти километров. Место удара применительно к современной карте мира находится на полуострове Юкатан в Мексике. Каменное...