隧道掘进机(tbm)是一种非常先进的设备,用于替代在软土地地上钻穿岩石和“常规机械挖掘”。近年来,随着地下建设的迅速发展和扩大,机械化掘进变得越来越重要。西卡提供广泛的产品,专门用于各种tbm,贯穿整个隧道挖掘和施工过程。

隧道掘进机的优点

隧道掘进机用于隧道施工

隧道掘进机减少了在挖掘区域的干扰,这使得它们非常适合在高度城市化的地区使用。它们还能制造出光滑的隧道壁,从而降低最终衬砌的成本。与常规开挖方法相比,隧道掘进机可以显著缩短长隧道的总开挖时间。

在过去的几十年里,人们推出了各种各样的TBM,包括用于软土地基的泥浆和土压力平衡(EPB),用于坚硬岩石的夹持器,以及用于在岩石和其他稳定的非地下水地基中掘进的单盾式TBM。一种更小的TBM叫做微型隧道镗床广泛用于地下基础设施隧道,因为它可以快速挖掘而不需要干扰地面。

在隧道施工中,西卡工程师站在隧道掘进机旁

隧道掘进机解决方案

观看下面的视频,了解西卡的系统和TBM产品
浏览并点击下面的插图,看看西卡的隧道掘进机的解决方案

1.泡沫,聚合物和添加剂

在隧道工作面注入泡沫、聚合物等添加剂,可以显著改变软土地基的塑性、质地和渗透性等特性,使TBM的工作和进展更容易、更快。这种地面调节材料的最佳类型和数量的选择取决于特定的地质和TBM可用的设备。

用于泡沫,聚合物和添加剂的西卡解决方案
泡沫

由于不是所有的地面都是理想的掘进机开挖,使用地面调节
泡沫可以使EPB tbm获得更好的推进率,即使是在异质中
含砾石、沙子和水的场地或其他地质条件恶劣的场地。

梅卡®泡沫TBM 101 FB高至低渗透地面发泡剂,聚合物改性

西卡®泡沫TBM 301 HP高浓度发泡剂,适用于高渗透性、裂隙性土壤

西卡®泡沫TBM 401 LC中等渗透性土壤的通用发泡剂

西卡®泡沫TBM 501 LS高粘性土壤发泡剂

聚合物

梅卡聚合物在TBM开挖过程中的典型应用有:

  • 减少“粘性”
  • 减少对金属表面的附着力
  • 减少了混合室中的偏析
  • 干燥地面

西卡®泡沫TBM 220p吸水粉末产品,减少压力室充满液化土壤和水的风险

西卡®泡沫TBM 230 L吸水液体产品,这也降低了压力室充满液化土壤和水的风险

西卡®泡沫TBM 800c用于稳定泡沫的聚合物液体和细粒的分散助剂

西卡®泡沫TBM 900生物用于泡沫和其他水分散流体的天然聚合物液体增粘剂和稳定剂

西卡®泡沫TBM 1000生物用于泡沫和其他水分散流体的天然聚合物粉末增粘剂和稳定剂

添加剂

虽然泡沫是使用最广泛的材料,但它们并不是唯一可以考虑的产品类型。在TBM开挖和施工过程中,可能会使用其他产品来获得不同的结果。

梅卡®泡沫TBM 20圆盘切割清洗剂和粘土清洗剂

西卡®泡沫TBM 200隧道开挖及泥土弃置前使用的除泡剂

西卡®泡沫TBM 700 WR专用粘土基减摩器,保持钢材表面清洁

TBM隧道西卡泡沫聚合物添加剂的插图绘制

2.主传动密封胶

TBM最重要和最昂贵的部件之一可能是主轴承。为了使它保持良好的状态,必须适当地密封和润滑。经验表明,TBM主轴承的大多数故障都与润滑剂的损失有关,或与外部污染物的进入有关。出于这个原因,让系统与可靠的产品一起工作是绝对必要的。西卡®稳定剂TBM H保护主轴承,防止它与水,泥浆,灰尘和泡沫污染接触。

梅花莲主传动密封胶解决方案
主传动密封胶

梅卡密封剂是专门设计和开发的,采用无碳氢化合物,植物油为基础的配方,避免了任何残留的污染,还耐水和地压。

西卡稳定剂TBM H轴承密封胶用于tbm,具有很强的抓地力和对金属表面的附着力,具有极高的耐冲洗性。它还具有良好的润滑和泵送性能。

隧道施工中TBM西卡主传动密封剂的效图

3.尾封密封剂

尾皮与衬砌段间隙的排刷之间注入尾密封胶,防止水、土和回填注浆进入TBM。西卡®稳定器专门设计用于城市地区和其他地下水可能与TBM挖掘接触的地方,以防止环境污染。

西卡解决方案尾部密封胶
尾封密封剂

西卡密封剂经过专门设计和开发,采用特殊配方,可避免残余废料污染,同时还耐水和地压。

西卡稳定剂TBM TS1先填充尾封密封胶

西卡稳定剂TBM TS2tbm用尾封密封胶

隧道施工中TBM西卡尾密封胶的图例绘制

4.注射

西卡提供了广泛的注入产品,与tbm一起用于不同的应用,包括土壤固结,岩石稳定,阻止进水,永久密封和防水,以及填充空洞和空洞等。

注射梅花莲溶液
注射

随着不受控制的空腔的发展,水的进入和冲蚀为硬岩石和夹持器掘进机带来了安全风险和潜在的主要成本。SikaFix®注射技术可以高效地解决这类问题,因为固化材料很容易被TBM切割。在有水的情况下,性能没有变化。

SikaFix®301这是一种以丙烯酸酯为基础的三组分注射树脂,专门用于渗透和巩固低渗透结构。SikaFix®-301几乎具有水一样的稠度,因此可以快速有效地穿透岩石和沙子填充结构。树脂的反应时间可根据应用和所需的渗透距离从2 - 15分钟调整。

SikaFix®501这是一种2组分的硅酸盐树脂,具有约30倍的高发泡系数(反应时间约15秒)。产品在有或没有水的情况下起泡。对于TBM来说,该产品的另一个重要优势是固化泡沫的可切割性,因为pu泡沫会附着在TBM的刀头上。与其他TBM预注入产品相比,SikaFix®-501也表现出了优异的性价比,广泛用于稳定具有高空洞或空腔含量的裂缝地质。

SikaFix®601这是一种2组分硅酸盐树脂,反应时间短(约40秒),固化为高强度固体树脂,不产生任何泡沫。它还具有优异的附着力,即使在潮湿的表面,因此SikaFix®-601经常用于要求岩石固结和控制隧道中的过爆破。该产品也可作为触变级,用于架空应用和自钻螺栓注射。

图为工人制作的TBM梅花药

5.输送带修复与粘接

隧道和采矿业是世界上橡胶输送带系统广泛使用的最大工业部门之一。西卡的专业知识可以为许多应用的胶带和组件的粘接和修复提供卓越的性价比选择。

西卡输送带修复和粘接解决方案
带修复

SikaBond®R&B-100是快速维修的理想选择,快速恢复传送带的服务。

SikaBond®r&b - 100这种2组分,高性能弹性体,合成树脂为基础的系统是专门为纺织和钢增强橡胶输送带的修复而设计的。该材料主要用于修复常见的非结构性损伤,如岩石造成的孔洞、切口和撕裂边缘。这大大延长了输送带的使用寿命。当应用时,它固化并在良好制备的基材上发展出优异的机械性能。

橡胶粘结

橡胶的硫化是耗时的,也是一项昂贵的业务,涉及很多硬件和特殊技术。西卡是为数不多的在该领域拥有专利知识的公司之一,并在全球范围内提供出色的橡胶胶粘剂。

SikaBond®R&B-200/210是快速固化,灵活的粘合剂系统,旨在取代机械固定或紧固件,如铆钉,螺钉或焊接,以及热硫化本身。它们也适用于与许多其他材料以及橡胶之间的粘接,包括金属,硬塑料,玻璃和木材等。

隧道施工中TBM输送带修复图绘制

6.回填水泥浆

西卡积极参与世界各地的许多隧道工程项目,根据每个项目的具体要求提供广泛的TBM回填产品。

梅花莲灌浆回填解决方案
回填灌浆

盾构掘进机开挖是指安装预制混凝土管片来形成隧道,这些管片与地面之间保留一个环形间隙。这个环空的填充是一个非常重要的要求,因为这可以确保与地面的均匀接触,转移TBM备份的载荷,也可以帮助隧道防水。

开发了不同类型的填充材料:水力凝结砂浆和双组分灌浆。西卡提供了一系列完整的稳定剂和缓凝剂来制备回填注浆:

SikaTard®

梅花鹿®ViscoCrete®

SikaFume®

Plastiment®

双组分灌浆

双组分注浆是由水/水泥、膨润土、缓凝剂(组分a)和加速剂(组分B)混合而成的。在组分a通过尾皮注入之前,这些混合在一起,并在大约10 - 20秒内从奶油状液体转变为凝胶。最终的混合料具有与周围地面相当的抗压强度,并且可以在凝固和变硬之前填充每一个空隙和空隙。

对于所需的流量和延迟集效果,梅花鹿的Sika-Tard®而且Plastiment®产品使用。

SikaSet®Sigunit®然后使用加速器来控制凝固和硬化时间和过程。

隧道施工TBM西卡充填注浆示意图

7.喷射混凝土或混凝土段的掺合料

今天生产的高性能、持久、耐用和美观的混凝土最重要的成分之一是混凝土外加剂。混凝土外加剂是在混凝土搅拌过程中添加的天然或人造化学物质或添加剂,以增强新鲜或硬化混凝土的特定性能,如工作性、耐久性或早期和最终强度。

西卡喷射混凝土或混凝土管片解决方案
喷射混凝土

现代喷射混凝土单元采用现代材料处理技术以及混凝土技术,如外加剂化学。对成本效益、保护健康和环境的要求不断增加,这意味着近年来喷涂混凝土一直在不断变化。

梅花鹿®ViscoCrete®产品用于减少混凝土的需水量,控制和易性,增加喷射混凝土的耐久性。减水剂的双重作用和加速效应对强度发展有积极的影响。

SikaTard®开发的外加剂用于调节喷射混凝土的水化作用,能够延长工作性时间,因此新鲜混合物的连续喷射可以在规定的时间内按照要求毫无困难地继续进行。

梅花鹿®拍摄加速器用于喷射混凝土应用,如防水,维修工程或防火等。这些可以作为即用砂浆生产,现场灵活性,因为材料可以储存相对较长的时间,并使用相对较小的机器喷涂。

Sigunit®全系列无碱和碱性加速剂用于喷射混凝土,根据所需的J1, J2和J3曲线提供快速强度发展。

具体细分

在现代隧道掘进机施工中,隧道衬砌采用预制混凝土管片。这种类型的混凝土通常需要创新的解决方案的混合设计。

内层混凝土
隧道衬砌所需的混凝土体积非常大,因此成本效益是一个重要方面。混凝土必须易于流动,以便可以在模具中铸造,它必须不出血或隔离,为了确保快速生产和模具周转,它必须提供高早期强度。

对稠度、稳定性和早强的要求通过用量来控制梅花鹿®ViscoCrete®技术。还添加了其他梅花卡外加剂,并用于满足特定的要求,如Sikament®而且SikaPlast®.如果需要减速-SikaTard®,用于空气夹带-梅花鹿®爱尔兰SikaFume®Micro Silica增加混合料的密度,从而获得更高的抗压强度和耐久性。

具体细分
在隧道混凝土管片的生产过程中,重要的是混凝土的放置不能形成空洞或空隙。混合料还必须具有较高的早期强度,以减少固化时间,并尽快脱模。通过高塑化效果,可以实现低水灰比,从而提高早期强度和耐久性。几个小时后,混凝土就有了足够的强度。

为了满足这些要求,研制了专用外加剂梅花鹿®ViscoCrete®技术。梅花鹿®Separol®脱模剂用于确保易于脱模和改善混凝土表面。在某些情况下,形成永久衬砌的部分可能会受到地下水的猛烈影响,例如,Sikagard®-65 WN,是一种水分散环氧涂料,旨在提供高水平的保护。

TBM隧道混凝土管片图

8.转子机器和喷雾臂

Aliva®设备是西卡股份公司在瑞士的一个部门。ayx小金体育半个多世纪以来,Aliva®一直活跃在喷射混凝土领域,是设计和制造坚固和灵活的旋转喷射机,混凝土泵,加药单元,伸缩喷射臂和tbm专用喷射混凝土喷射系统的专家。

西卡解决方案转子机器和喷雾臂
转子机

通过转子输送,材料通过细流过程用加压空气输送到喷嘴,在那里它与水混合,任何添加剂(例如加速器)都可以添加。这些Aliva机器有由特殊钢材制成的封板和自动润滑系统,可以减少磨损,因此也可以减少停机时间和运营成本。

Aliva®-267这转子机器是理想的处理干和湿喷混凝土。其模块化结构适用于两者。输送量4 ~ 21 m³/h,适用于掘进机、矿山临时支护系统、边坡稳定、岩石加固等。

喷雾的繁荣

Aliva®在隧道施工客户专用设备的生产方面制定了新的标准,特别是在隧道施工方面阿里瓦喷射混凝土机器人(AL-302)而且阿里瓦回填注浆设备(AL-267)掘进机。

TBM隧道西卡阿里瓦喷射混凝土机的插图渲染

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