TBM Eurasia Tunnel pracowała pod ciśnieniem około 11 barów
Pod najgłębszą częścią Bosforu maszyna drążąca Eurasia Tunnel pracowała około 106 m poniżej poziomu morza, przy hydrostatycznym ciśnieniu na przodku sięgającym około 11 barów. To mniej więcej jedenaście razy więcej niż ciśnienie atmosferyczne na powierzchni. Zwykłe otwarcie komory roboczej oznaczałoby gwałtowny napływ wody i gruntu, dlatego zastosowano zamkniętą tarczę typu slurry/mixshield i specjalne systemy śluz. Konstrukcja maszyny pozwalała wykonywać część wymiany narzędzi w osłoniętych przestrzeniach przy ciśnieniu atmosferycznym, a najbardziej wymagające interwencje wymagały procedur hiperbarycznych. W takim tunelu TBM jest nie tylko koparką — jest ruchomą barierą ciśnieniową oddzielającą ludzi od morza.
Przodek tunelu znajduje się pod ciśnieniem wody
Im głębiej pod poziomem morza znajduje się tunel, tym większe ciśnienie hydrostatyczne działa na pory gruntu i skały. W najgłębszym miejscu Eurasia Tunnel trasa schodziła do około 106 m poniżej poziomu morza. FS Engineering podaje ciśnienie na przodku około 11 barów. Jeśli tarcza nie utrzymywałaby odpowiedniego przeciwciśnienia, woda i rozluźniony grunt próbowałyby gwałtownie wtargnąć do komory roboczej. To dlatego maszyna musi stale równoważyć środowisko znajdujące się przed głowicą tnącą.
Slurry TBM używa cieczy jako podpory gruntu
W maszynie typu slurry lub mixshield komora za głowicą jest wypełniona zawiesiną pod kontrolowanym ciśnieniem. Ciecz przekazuje nacisk na przodek i pomaga stabilizować grunt, podczas gdy urobek jest mieszany z zawiesiną i transportowany instalacją hydrauliczną do separacji. Operator reguluje ciśnienie z dużą dokładnością: zbyt małe grozi utratą stateczności przodka i napływem wody, zbyt duże może powodować unoszenie gruntu lub niepożądane wypływy zawiesiny ku powierzchni. Maszyna jest więc jednocześnie układem urabiającym i aktywnym systemem podparcia gruntu.
Wymiana narzędzia jest trudniejsza niż samo drążenie
Noże i dyski na głowicy zużywają się, zwłaszcza w zmiennej geologii. W zwykłym środowisku można zatrzymać maszynę i wejść do strefy narzędziowej. Przy 11 barach taki zabieg jest znacznie trudniejszy. Maszyna dla Eurasia Tunnel została wyposażona w dostępną od tyłu konstrukcję głowicy oraz systemy śluz, które pozwalały na część prac bez bezpośredniego wystawiania ludzi na pełne ciśnienie przodka. Dla niektórych interwencji stosowano jednak procedury hiperbaryczne, przypominające bardziej pracę nurków głębinowych niż typową obsługę maszyny budowlanej.
Ciśnienie wpływa także na obudowę za maszyną
TBM pozostawia za sobą pierścienie z prefabrykowanych segmentów betonowych. Muszą one przenosić naciski gruntu i wody przez cały okres użytkowania tunelu. Po ułożeniu każdego pierścienia przestrzeń między segmentami a gruntem wypełnia się iniektem, aby ograniczyć osiadania i zapewnić współpracę obudowy z otoczeniem. Przy dużym ciśnieniu wody szczelność uszczelek między segmentami staje się równie ważna jak nośność betonu. Niewielki detal na krawędzi segmentu może decydować o tym, czy tunel pozostanie suchy dziesiątki lat.
Maszyna jest mobilnym urządzeniem ciśnieniowym
W najbardziej wymagających tunelach podwodnych TBM lepiej wyobrażać sobie nie jako ogromne wiertło, lecz jako ruchomą fabrykę i śluzę ciśnieniową. Z przodu kontroluje grunt i wodę, w środku usuwa urobek, buduje kolejne pierścienie obudowy i utrzymuje środowisko umożliwiające pracę ludzi oraz urządzeń. Eurasia Tunnel pokazuje, że granicę możliwości drążenia wyznacza nie tylko twardość skały czy średnica maszyny. Równie ważne jest bezpieczne oddzielenie wnętrza budowy od ogromnego ciśnienia otoczenia.
Każdy postęp TBM wymaga natychmiastowego zbudowania tunelu za nią
Tarcza może przesunąć się naprzód tylko wtedy, gdy za jej tylną częścią powstaje kolejny pierścień segmentów. Siłowniki odpychają się od gotowej obudowy, przesuwając całą maszynę, a następnie cofają się, by umożliwić montaż następnego pierścienia. Drążenie i budowanie są więc jednym cyklem. Przy dużym ciśnieniu wody nie można traktować obudowy jako późniejszego wykończenia — jest częścią mechanizmu umożliwiającego sam postęp maszyny.