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

На Марсе найдены микроскопические рубины: первая находка минералов, рожденных космическим ударом

На протяжении последних лет марсоход Perseverance планомерно изучает кратер Езеро. Изначально аппарат двигался по дну высохшего озера, исследуя осадочные породы и дельту древней реки. Однако сейчас...

Зачем в Китае строили города-призраки, что с ними происходит сейчас, и причем здесь Эйфелева башня

В современных реалиях, когда цены на жилплощадь стартуют где-то в районе стратосферы, трудно представить, что в мире существуют целиком пустующие кварталы, причем не обшарпанных и брошенных...

Смогут ли океаны когда-нибудь забыть глубоководную добычу: 44 года спустя — первые признаки жизни или приговор на века

Глубоководная добыча полезных ископаемых — один из самых спорных вопросов 2020-х. С одной стороны, полиметаллические конкреции на дне Тихого океана (в зоне Кларион-Клиппертон) содержат...

Это вообще законно? Выгодный повербанк-монстр Qoovi на 50 000 мА·ч с мощностью 100 Вт

Если ищете мощный, но недорогой повербанк для зарядки своего ноутбука, смартфонов и других устройств, то возможно обращали внимание на устройства под брендом Qoovi. Они выпускают очень доступные...

Simgot Supermix 5 — не только приятный баланс — обзор внутриканальных трибридных наушников с драйвером костной проводимости 1BC+1DD+2BA+1MP

В продолжение линейки наушников с четырьмя видами драйверов компания Simgot выпустила новую модель Supermix 5. В отличие от предыдущей модели Supermix 4, у которой в наборе был также и...

Обзор УФ фонаря Sofirn SR15 UV 365nm: Пробую приготовить яичницу

Фонарик с ультрафиолетовым светом может стать весьма полезным гаджетом, а порой и незаменимым инструментом в различных ситуациях. В этом обзоре я расскажу о модели Sofirn SR15 UV 365 nm, проведу...