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

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

От «боксеров» до светящихся в темноте: 10 безумных зверей Африки и Мадагаскара

Думаете, мы знаем об Африке всё? Собрала десятку самых необычных зверей континента: от «боксирующих» прыгунчиков до светящихся в УФ-лучах прыгунов.

Почему рассада томатов, дважды пережившая 44-градусную жару, приносит на 50% больше урожая

Растения не могут уйти в прохладное место при наступлении жары, поэтому их выживание целиком зависит от способности быстро перестраивать работу своих клеток. Для сельского хозяйства эта особенность...

Кими Антонелли снова победил, но по-прежнему не стал чемпионом: итоги Гран-при США Формулы-1 2026 года

В минувшие выходные в США подошёл к концу восемнадцатый этап Формулы-1 сезона 2026 года. Победу в гонке одержал Кими Антонелли, который оказался буквально в шаге от своего чемпионского титула. Что...

Как цветки отличают свою пыльцу от чужой и защищаются от генетического вырождения

В природе цветковые растения размножаются двумя основными способами: самоопылением и перекрестным опылением. У каждого из этих способов есть свои эволюционные преимущества и свои риски.При...

Изъяны внутри алмаза помогли доказать 80-летнюю теорию прочности кристаллов

В 1934 году физики Джеффри Тейлор, Эгон Орован и Майкл Полани независимо друг от друга решили одну из главных проблем материаловедения. Расчеты показывали, что для деформации идеального кристалла...

Poco X8 официально вышел в России: цены, отличия от X7 и слабые места

Сегодня посмотрим на Poco X8, который 22 октября официально появился в российской рознице по цене от 26 990 рублей. Я разобрал, чем он отличается от прошлогоднего X7, на чём производитель...