টানেল বোরিং মেশিন: এটি কীভাবে কাজ করে, কী প্রকারগুলি বিদ্যমান এবং কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

একটি টানেল বোরিং মেশিনের পিছনে মৌলিক ধারণা

একটি টানেল বোরিং মেশিন - যাকে সাধারণত টিবিএম বলা হয় - একটি খনন সরঞ্জামের একটি বড় টুকরো যা একটি অবিচ্ছিন্ন অপারেশনে মাটির মধ্যে দিয়ে একটি বৃত্তাকার টানেল বহন করে, একই সাথে এটির পিছনে একটি কাঠামোগত আস্তরণ স্থাপন করার সময় মুখের দিকে পাথর বা মাটি কেটে দেয়। ইঞ্জিনিয়ারিং না হলেও ধারণাটি সোজা: মেশিনের সামনে একটি ঘূর্ণায়মান কাটারহেড উপাদানটি খনন করে, খননকৃত লুণ্ঠন মেশিনের বডির মাধ্যমে সরানো হয়, এবং সুড়ঙ্গটি প্রিকাস্ট কংক্রিট বা ইস্পাত অংশ দ্বারা সমর্থিত হয় যা মেশিনের ট্রেলিং ঢালের ভিতরে তৈরি করা হয়। ড্রাইভের অন্য প্রান্তে যা আবির্ভূত হয় তা হল একটি সমাপ্ত, সারিবদ্ধ টানেল যা ফিটআউটের জন্য প্রস্তুত।

TBM মেট্রো লাইন, রেলওয়ে টানেল, রাস্তার টানেল, জল সরবরাহ টানেল, পয়ঃনিষ্কাশন টানেল, হাইড্রোপাওয়ার হেডরেস টানেল এবং ইউটিলিটি করিডোর নির্মাণে ব্যবহৃত হয়। এগুলি বিশ্বের সবচেয়ে চ্যালেঞ্জিং এবং আইকনিক টানেল প্রকল্পগুলির মধ্যে কিছু ব্যবহার করা হয়েছে — ইংলিশ চ্যানেলের নীচে চ্যানেল টানেল, সুইস আল্পসের মধ্য দিয়ে গথার্ড বেস টানেল, লন্ডনের টেমস টাইডওয়ে টানেল এবং টোকিও থেকে ইস্তাম্বুল থেকে সিডনি পর্যন্ত শহরগুলিতে কয়েক ডজন শহুরে মেট্রো সিস্টেম। প্রচলিত ড্রিল-এন্ড-ব্লাস্ট বা রোডহেডার খননের উপর TBM-এর আবেদন হল এর গতি, নিরাপত্তা, নির্ভুলতা এবং পার্শ্ববর্তী ভূমিকে অনিয়ন্ত্রিত ধসের জন্য উন্মুক্ত না করে একই সাথে একটি টানেল খনন ও লাইন করার ক্ষমতার সমন্বয়।

আধুনিক টানেল বোরিং মেশিন বিদ্যমান নির্মাণ সরঞ্জামের সবচেয়ে জটিল এবং ব্যয়বহুল টুকরাগুলির মধ্যে একটি। সবচেয়ে বড় TBMগুলির ব্যাস 17 মিটারের বেশি এবং দাম $80 মিলিয়ন মার্কিন ডলারের উপরে৷ এমনকি 6-9 মিটার ব্যাসের পরিসরের পরিমিত মেট্রো-স্কেল মেশিনগুলি $15-40 মিলিয়নের বিনিয়োগের প্রতিনিধিত্ব করে এবং কয়েক ডজন প্রকৌশলী, অপারেটর এবং রক্ষণাবেক্ষণ প্রযুক্তিবিদদের একটি দলকে চব্বিশ ঘন্টা ক্রমাগত চালানোর প্রয়োজন হয়। এই মেশিনগুলি কীভাবে কাজ করে, কেন এতগুলি বিভিন্ন প্রকার রয়েছে এবং TBM প্রকল্পগুলির কার্যকারিতা এবং খরচ কী চালায় তা বোঝা গুরুত্বপূর্ণ ভূগর্ভস্থ অবকাঠামোর সাথে জড়িত যে কোনও ব্যক্তির জন্য অপরিহার্য জ্ঞান।

কিভাবে একটি টানেল বোরিং মেশিন খনন করে এবং অগ্রসর হয়

একটি টিবিএম-এর অপারেশনাল চক্র পুনরাবৃত্তিমূলক কিন্তু সুনির্দিষ্টভাবে কোরিওগ্রাফিত। মেশিনের সামনে, একটি বৃহৎ বৃত্তাকার কাটারহেড - মাটি খনন করার জন্য উপযুক্ত কাটার সরঞ্জাম দিয়ে লাগানো - টানেলের মুখের বিপরীতে ঘোরে। কাটারহেডটি গিয়ারবক্সের মাধ্যমে বা সরাসরি হাইড্রোলিক ড্রাইভের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক মোটরগুলির একটি সিরিজ দ্বারা চালিত হয়, যা উপাদান কাটার জন্য প্রয়োজনীয় ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন ঘূর্ণন বল এবং কাটিং টুলগুলিকে মুখে চাপার জন্য প্রয়োজনীয়। থ্রাস্ট হাইড্রোলিক সিলিন্ডার দ্বারা সরবরাহ করা হয় যা মেশিনের পিছনে ইনস্টল করা টানেলের আস্তরণের অংশগুলির শেষ সম্পূর্ণ রিংয়ের বিরুদ্ধে ধাক্কা দেয়।

কাটারহেড ঘোরার সাথে সাথে অগ্রসর হওয়ার সাথে সাথে কাটারহেডের মুখের খোলার মধ্য দিয়ে কাটার হেডের পিছনে একটি সংগ্রহের চেম্বারে পড়ে — যাকে মাক ওপেনিং বা বালতি বলা হয়। সেখান থেকে, মেশিনের প্রকারের উপর নির্ভর করে বেল্ট পরিবাহক, স্ক্রু কনভেয়র বা স্লারি পাইপলাইনের একটি সিরিজের মাধ্যমে মেশিনের বডির মাধ্যমে লুণ্ঠন করা হয় এবং সাইট থেকে অপসারণের জন্য টানেল পোর্টাল বা শ্যাফ্টে নিয়ে যাওয়া হয়। একইসাথে, কাটারহেডের ঠিক পিছনে কঙ্কাকারক স্থানে, একটি সেগমেন্ট ইরেক্টর - একটি রোবোটিক বাহু যা লেজের ঢালের ভিতরে কাজ করে - পৃষ্ঠ থেকে সরবরাহ করা প্রিকাস্ট কংক্রিটের আস্তরণের অংশগুলিকে তুলে নেয় এবং সেগুলিকে একটি সম্পূর্ণ বলয়ে তৈরি করে। একবার একটি সম্পূর্ণ রিং তৈরি করা হলে, থ্রাস্ট সিলিন্ডারগুলি নতুন রিংয়ের বিরুদ্ধে ধাক্কা দিতে অগ্রসর হয় এবং চক্রটি আবার শুরু হয়।

অনুকূল স্থল পরিস্থিতিতে, একটি ভাল-চালিত TBM প্রতি শিফটে একাধিক রিং সম্পন্ন করতে পারে, প্রতিটি রিং সাধারণত 1.2 থেকে 2.0 মিটার সুড়ঙ্গের অগ্রগতি উপস্থাপন করে। মেট্রো-স্কেল TBM ড্রাইভের দৈনিক অগ্রিম হার স্বাভাবিক অবস্থায় প্রতিদিন 8 থেকে 20 মিটার পর্যন্ত হয়, ব্যতিক্রমী স্থল এবং মেশিনের কার্যকারিতা মাঝে মাঝে 24-ঘন্টা সময়ের মধ্যে 30 মিটার বা তার বেশি অর্জন করে। অনেক মাস ধরে চলা একটি সম্পূর্ণ ড্রাইভ জুড়ে, এই হারগুলি সম্পূর্ণ সুড়ঙ্গের কিলোমিটারে জমা হয় - একটি উত্পাদনশীলতা যা কোনও প্রচলিত খনন পদ্ধতি সমতুল্য স্কেলে মেলে না।

টানেল বোরিং মেশিনের প্রধান প্রকার

কোন একক সর্বজনীন TBM ডিজাইন নেই। টানেল সারিবদ্ধকরণের সাথে নির্দিষ্ট স্থল অবস্থার জন্য মেশিনটিকে অবশ্যই নির্বাচন এবং কনফিগার করতে হবে এবং খারাপ কার্যক্ষমতা এবং অত্যধিক কাটার পরিধান থেকে শুরু করে বিপর্যয়কর স্থল পতন বা বন্যা পর্যন্ত ভুল মেশিনের প্রকারের পরিসর বেছে নেওয়ার পরিণতি। TBM প্রকারের প্রাথমিক শ্রেণীবিভাগ ফেস সাপোর্ট পদ্ধতি অনুসরণ করে — কীভাবে মেশিনটি খননের সময় টানেলের মুখের স্থায়িত্ব পরিচালনা করে।

ওপেন-ফেস হার্ড রক টিবিএম

যোগ্য, স্ব-সমর্থক শিলা - যেখানে খনন চক্রের সময়কালের জন্য টানেলের মুখে অসমর্থিত দাঁড়ানোর জন্য মাটি যথেষ্ট শক্তিশালী - একটি খোলা মুখের শক্ত শিলা TBM হল আদর্শ পছন্দ। এই মেশিনগুলিকে গ্রিপার টিবিএম বা প্রধান বীম টিবিএমও বলা হয়, বড় হাইড্রোলিক গ্রিপার ব্যবহার করে যা মেশিনের বডি থেকে পার্শ্বীয়ভাবে প্রসারিত হয় এবং থ্রাস্ট সিলিন্ডারের প্রতিক্রিয়া শক্তি সরবরাহ করতে টানেলের দেয়ালের বিরুদ্ধে চাপ দেয়। কাটারহেড ডিস্ক কাটার দিয়ে লাগানো হয় - শক্ত ইস্পাত চাকা যা উচ্চ পয়েন্ট লোডের নীচে পাথরের মুখ জুড়ে ঘূর্ণায়মান হয়, পাশের কাটার ট্র্যাকের মধ্যে ছড়িয়ে থাকা ফাটলগুলির সাথে শিলাকে ভেঙ্গে ফেলে এবং এটিকে চিপে ভেঙে দেয়। ওপেন-ফেস হার্ড রক টিবিএম শক্তিশালী, সক্ষম শিলায় খুব উচ্চ অনুপ্রবেশের হার অর্জন করতে পারে এবং এ পর্যন্ত রেকর্ড করা কিছু দ্রুততম টানেলিং রেকর্ডের জন্য দায়ী।

ওপেন-ফেস গ্রিপার টিবিএম-এর সীমাবদ্ধতা হল দুর্বল বা ছিঁড়ে যাওয়া স্থল, ভাঙা শিলা অঞ্চল, জলের প্রবাহ, বা টানেলের দেয়াল নির্ভরযোগ্য গ্রিপার প্রতিক্রিয়া প্রদান করতে পারে না এমন কোনও অবস্থার সাথে মোকাবিলা করতে তাদের অক্ষমতা। মিশ্র স্থল বা পরিবর্তনশীল শিলার গুণমানে - দীর্ঘ আলপাইন টানেলে সাধারণ - মেশিনটি অগ্রসর হওয়া অব্যাহত রাখার সময় বোরের চারপাশে অ্যানুলার স্পেসে রক বোল্ট, জাল এবং শটক্রিট সহ অস্থায়ী স্থল সমর্থন ব্যবস্থা ইনস্টল করতে সক্ষম হতে হবে, যা উত্পাদনকে উল্লেখযোগ্যভাবে ধীর করে দেয়।

আর্থ প্রেসার ব্যালেন্স টিবিএম

আর্থ প্রেসার ব্যালেন্স টিবিএম (ইপিবি টিবিএম) হল শহুরে পরিবেশে নরম গ্রাউন্ড টানেলিংয়ের জন্য প্রভাবশালী মেশিনের ধরন। একটি EPB TBM-এর সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্য হল কাটারহেডের ঠিক পিছনে একটি চাপ বাল্কহেড যা একটি সিল করা খনন চেম্বার তৈরি করে। খনন করা মাটি এই চেম্বারটিকে পূর্ণ করে, এবং কন্ডিশনার এজেন্টগুলি — জল, ফেনা, পলিমার বা বেন্টোনাইট —কে কাটারহেডের পোর্টের মাধ্যমে ইনজেকশন দেওয়া হয় যাতে চাপ সঞ্চারণের জন্য সঠিক সামঞ্জস্যের সাথে মাটিকে প্লাস্টিকাইজড, আধা-তরল ভরে রূপান্তর করা হয়। খনন চেম্বারের চাপ সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয় সুড়ঙ্গের মুখে সম্মিলিত পৃথিবী এবং ভূগর্ভস্থ জলের চাপের সাথে মেলে, মাটি বা জলের প্রবাহ রোধ করে এবং পৃষ্ঠের বসতি কমিয়ে দেয়।

একটি আর্কিমিডিয়ান স্ক্রু পরিবাহক দ্বারা চাপযুক্ত খনন চেম্বার থেকে লুণ্ঠন করা হয় - একটি সিল করা টিউবের ভিতরে একটি ঘূর্ণায়মান হেলিক্স - যা একটি চাপ লক হিসাবে কাজ করে, যা চেম্বারে প্রয়োজনীয় মুখের চাপ বজায় রেখে মেশিনের বায়ুমণ্ডলীয় দিকে বায়ুমণ্ডলীয় চাপে উপাদানগুলিকে নিষ্কাশন করার অনুমতি দেয়। EPB TBMগুলি কাদামাটি, পলি, বালি এবং নুড়ি সহ নরম স্থল প্রকারের বিস্তৃত পরিসরে কার্যকর এবং তারা বিশ্বব্যাপী মেট্রো এবং শহুরে রেলওয়ে টানেলের জন্য সর্বাধিক নির্দিষ্ট মেশিন। স্থল আন্দোলন নিয়ন্ত্রণ করার ক্ষমতা তাদের ঘন শহুরে পরিবেশে অপরিহার্য করে তোলে যেখানে ভবন এবং অবকাঠামো রক্ষা করার জন্য টানেলের উপরে বসতি মিলিমিটারের মধ্যে রাখতে হবে।

স্লারি শিল্ড টিবিএম

স্লারি শিল্ড টিবিএমগুলি খনন করা মাটির পরিবর্তে চাপযুক্ত বেন্টোনাইট স্লারি ব্যবহার করে টানেলের মুখকে সমর্থন করে। কাটারহেডের পিছনের খনন চেম্বার চাপের মধ্যে স্লারি দিয়ে ভরা হয়, এবং স্লারি একই সাথে মুখকে স্থির করে এবং একটি স্লারি পাইপলাইনের মাধ্যমে একটি পৃষ্ঠ বিভাজন প্ল্যান্টে সাসপেনশনে কাটা কাটা স্থানান্তর করে। সেপারেশন প্ল্যান্টে, স্ক্রিন, হাইড্রোসাইক্লোন এবং সেন্ট্রিফিউজ ব্যবহার করে কাটিংগুলি বের করা হয় এবং পরিষ্কার করা স্লারিকে আবার কন্ডিশন করা হয় এবং ক্লোজ সার্কিটে টানেলের মুখে ফিরিয়ে দেওয়া হয়। স্লারি শিল্ড টিবিএমগুলি স্যাচুরেটেড দানাদার মাটিতে পারদর্শী - জল টেবিলের নীচে চলমান বালি, নুড়ি এবং মিশ্র মাটি - যেখানে EPB ফেস চাপ নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন এবং যেখানে ব্লোআউট বা অনিয়ন্ত্রিত প্রবাহের ঝুঁকি সবচেয়ে বেশি। নদী, পোতাশ্রয় বা অন্যান্য জলাশয়ের নীচে টানেল করার সময় এগুলি পছন্দের মেশিনের ধরন যেখানে মুখের অস্থিরতার পরিণতি গুরুতর।

EPB মেশিনের তুলনায় স্লারি টিবিএম-এর প্রাথমিক অসুবিধা হল স্লারি সার্কিট এবং সেপারেশন প্ল্যান্টের জটিলতা এবং স্থানের প্রয়োজনীয়তা। পৃষ্ঠ উদ্ভিদ উল্লেখযোগ্য এলাকা দখল করে, স্লারি ক্রমাগত ব্যবস্থাপনা এবং সম্পত্তি সমন্বয় প্রয়োজন, এবং একটি বর্জ্য পণ্য হিসাবে উত্পাদিত ফিল্টার-চাপা স্লারি কেক একটি পরিচালিত উপাদান হিসাবে নিষ্পত্তি করা আবশ্যক। সীমাবদ্ধ শহুরে সাইটগুলিতে যেখানে পৃষ্ঠের স্থান সীমিত, এই অতিরিক্ত লজিস্টিক চাহিদা মেশিন নির্বাচনের একটি উল্লেখযোগ্য কারণ হতে পারে।

মিক্সড শিল্ড এবং কনভার্টেবল টিবিএম

দীর্ঘ টানেল সারিবদ্ধকরণগুলি প্রায়শই বিভিন্ন ধরণের মাটির মধ্য দিয়ে যায় — গভীরতায় শিলা, মিশ্র জমিতে রূপান্তরিত হয়, তারপর পোর্টালের কাছাকাছি নরম শহুরে মাটি। মেশিন পুনরুদ্ধার এবং প্রতিস্থাপন ছাড়াই এই রূপান্তরগুলি পরিচালনা করার জন্য, নির্মাতারা মিশ্র ঢাল TBM এবং রূপান্তরযোগ্য TBM অফার করে যা EPB এবং স্লারি উভয় মোডে কাজ করতে পারে, অথবা যেগুলি হার্ড রক এবং নরম গ্রাউন্ড ডিজাইনের উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে। রূপান্তরযোগ্য মেশিনগুলি সংগ্রহের জন্য আরও ব্যয়বহুল এবং পরিচালনা এবং রক্ষণাবেক্ষণের জন্য আরও জটিল, তবে যে প্রকল্পগুলিতে স্থল পরিবর্তনশীলতা বেশি এবং মেশিন পুনরুদ্ধারের খরচ নিষিদ্ধ হবে, সেগুলিই একমাত্র ব্যবহারিক বিকল্প।

টিবিএম কাটারহেড ডিজাইন এবং কাটিং টুল

কাটারহেড হল যেকোনো টানেল বোরিং মেশিনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং পরিধান-নিবিড় উপাদান। এর ডিজাইন — ব্যাস, স্পোক কনফিগারেশন, খোলার অনুপাত, কাটার টুলের ধরন এবং লেআউট — মেশিনটি কতটা কার্যকরীভাবে মাটি খনন করে, সরঞ্জামগুলি কত দ্রুত পরিধান করে এবং জীর্ণ কাটার প্রতিস্থাপনের জন্য কত ঘন ঘন হস্তক্ষেপ প্রয়োজন তা নির্ধারণ করে। একটি প্রকল্পের নির্দিষ্ট ভূতত্ত্বের জন্য সঠিকভাবে কাটারহেড ডিজাইন করা প্রকল্পের অগ্রিম হার, টুল খরচ এবং সামগ্রিক সময়সূচীর উপর সরাসরি এবং পরিমাপযোগ্য প্রভাব ফেলে।

রক জন্য ডিস্ক কাটার

হার্ড রকে, প্রাথমিক কাটিং টুল হল ডিস্ক কাটার — একটি শক্ত ইস্পাত রিং একটি বিয়ারিং অ্যাসেম্বলিতে মাউন্ট করা হয় যা টিবিএম-এর থ্রাস্ট ফোর্স দ্বারা প্রয়োগ করা হাই পয়েন্ট লোডের অধীনে পাথরের মুখ জুড়ে ঘূর্ণায়মান হয়। কাটারহেড ঘোরার সাথে সাথে প্রতিটি ডিস্ক কাটার পাথরের মুখে একটি বৃত্তাকার খাঁজ তৈরি করে। সংলগ্ন খাঁজ ট্র্যাকের মধ্যে স্ট্রেস ফিল্ড শিলাকে ফ্র্যাকচার করে চিপসে পরিণত করে - একটি প্রক্রিয়া যাকে চিপিং বা ক্রেটারিং বলা হয় - যা কাটারহেড বালতি দ্বারা আঁচিলের খোলার মধ্যে ভেসে যায়। ডিস্ক কাটার ব্যাস উন্নয়নের দশক ধরে বৃদ্ধি পেয়েছে; আধুনিক কাটারগুলি সাধারণত 432 মিমি (17 ইঞ্চি) বা 483 মিমি (19 ইঞ্চি) ব্যাস হয়, যা 250-320 kN পৃথক লোড ধরে রাখতে সক্ষম। কাটার পরিধানের হার শিলা ঘর্ষণকারীতার উপর নির্ভর করে — সার্চার অ্যাব্রেসিভিটি সূচক দ্বারা পরিমাপ করা হয়েছে — এবং এটি হার্ড রক টিবিএম প্রকল্পে প্রভাবশালী খরচ চালকদের মধ্যে একটি, অত্যন্ত ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম শিলায় কাটার প্রতিস্থাপনের জন্য কখনও কখনও প্রতি 50-100 মিটার অগ্রিম হস্তক্ষেপের প্রয়োজন হয়।

নরম গ্রাউন্ড কাটার সরঞ্জাম

নরম মাটিতে, ডিস্ক কাটারগুলিকে ড্র্যাগ বিট, স্ক্র্যাপার টুলস এবং রিপার দ্বারা প্রতিস্থাপিত বা পরিপূরক করা হয় যা পয়েন্ট লোডিং এর মাধ্যমে মাটিকে ভেঙে ফেলার পরিবর্তে শিয়ার এবং স্ক্র্যাপ করে। নরম মাটির জন্য কাটারহেডের নকশা খননকৃত উপাদানের মিশ্রণ এবং কন্ডিশনিংকে অগ্রাধিকার দেয় যতটা কাটা হয় — বড় আঁচিলের খোলার সাথে স্পোক-প্যাটার্ন হেড মাটিকে খনন চেম্বারে অবাধে প্রবাহিত করতে দেয়, যখন মুখ জুড়ে বিতরণ করা ইনজেকশন পোর্ট কন্ডিশনার এজেন্টকে সরাসরি কাটার জায়গায় পৌঁছে দেয়। মিশ্র মাটিতে যেখানে নরম মাটির সাথে কোবল, বোল্ডার বা রক ব্যান্ডের মুখোমুখি হতে পারে, কাটারহেডকে অবশ্যই মাটির জন্য ড্র্যাগ বিট এবং শক্ত উপাদানের জন্য ডিস্ক কাটার উভয়ই বহন করতে হবে, এমন একটি সংমিশ্রণ যাতে স্থল প্রকারের সম্পূর্ণ পরিসর জুড়ে কার্যকরভাবে কাজ করার জন্য যত্নশীল টুল স্পেসিং এবং লেআউট প্রয়োজন।

TBM এর সাথে ব্যবহৃত টানেল লাইনিং সিস্টেম

একটি TBM এর পিছনে স্থাপিত টানেলের আস্তরণ একযোগে একাধিক কাজ করে: এটি স্থল চলাচল রোধ করার জন্য তাৎক্ষণিক কাঠামোগত সহায়তা প্রদান করে, এটি টানেলের স্থায়ী কাঠামোগত খাম গঠন করে যা অবকাঠামোর নকশা জীবন জুড়ে গ্রাউন্ড লোড, জলের চাপ এবং পরিষেবার লোড বহন করতে হবে, এবং চাপযুক্ত-মুখে TBM পৃষ্ঠের বিপরীতে প্রতিক্রিয়া প্রদান করে। মেশিন এগিয়ে. আস্তরণের সিস্টেমের নকশা এবং গুণমান তাই TBM অপারেশনের কার্যকারিতা থেকে অবিচ্ছেদ্য।

নরম মাটিতে ঢাল TBM-এর জন্য প্রভাবশালী আস্তরণের ব্যবস্থা হল প্রিকাস্ট কংক্রিট সেগমেন্টাল আস্তরণ। আস্তরণের প্রতিটি রিং বাঁকা প্রিকাস্ট কংক্রিট অংশগুলির একটি সেট থেকে একত্রিত হয় - সাধারণত পাঁচ থেকে আটটি অংশ এবং একটি ছোট ক্লোজিং কী সেগমেন্ট - যেগুলি বোল্ট করা হয় বা একসাথে সংযুক্ত থাকে এবং একটি অবিচ্ছিন্ন নলাকার শেল তৈরি করতে সংলগ্ন রিংগুলির সাথে থাকে। সেগমেন্টের মাত্রাগুলি সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়: ±1mm ব্যাস সহনশীলতা এবং ±2mm এর পুরুত্বের বৈচিত্রগুলি সাধারণ গুণমানের প্রয়োজনীয়তা, কারণ খণ্ডিত রিংয়ের জটিল ত্রি-মাত্রিক জ্যামিতির অধীনে অংশগুলিকে অবশ্যই একসঙ্গে ফিট করতে হবে। সেগমেন্টের বাইরের মুখ এবং খননকৃত গ্রাউন্ড প্রোফাইলের মধ্যে বৃত্তাকার শূন্যস্থানের গ্রাউটিংটি TBM টেইল ঢালের ঠিক পিছনে সেগমেন্ট টেলের মধ্যে গ্রাউট পোর্টের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়, দুটি উপাদানের গ্রাউট ব্যবহার করে যা প্রাথমিক গ্রাউট নিরাময়ের আগে শূন্যে স্থল চলাচল প্রতিরোধ করতে দ্রুত সেট করে।

উপযুক্ত স্থলে হার্ড রক টিবিএমের জন্য, একটি আনলাইনড বা আংশিক রেখাযুক্ত টানেল কখনও কখনও জলের টানেল এবং অন্যান্য অ-পাবলিক অবকাঠামোর জন্য গ্রহণযোগ্য হয়, যেখানে শিলা নিজেই প্রাথমিক কাঠামোগত সহায়তা প্রদান করে। আরও সাধারণভাবে, একটি কাস্ট-ইন-প্লেস কংক্রিট আস্তরণ বা একটি সরলীকৃত প্রিকাস্ট সেগমেন্টাল আস্তরণ টিবিএম পাস করার পরে দ্বিতীয়-পাস অপারেশন হিসাবে ইনস্টল করা হয়, যা ড্রাইভের সময় একযোগে আস্তরণ স্থাপনের তাত্ক্ষণিক সময়সূচী চাপকে হ্রাস করে।

টিবিএম পারফরম্যান্স মেট্রিক্স যা প্রজেক্ট টিম ট্র্যাক করে

TBM প্রকল্পের কার্যকারিতা অপারেশনাল মেট্রিক্সের একটি সেটের মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করা হয় যা প্রকাশ করে যে মেশিনটি কতটা দক্ষতার সাথে কাটছে, অ-উৎপাদনশীল কার্যকলাপে কতটা সময় নষ্ট হচ্ছে এবং মেশিন এবং মাটির অবস্থা প্রত্যাশিত প্যারামিটারের মধ্যে আছে কিনা। এই মেট্রিকগুলি মেশিনের ডেটা অধিগ্রহণ সিস্টেম দ্বারা ক্রমাগত রেকর্ড করা হয় এবং প্রকল্প দল দ্বারা শিফট-বাই-শিফ্ট ভিত্তিতে পর্যালোচনা করা হয়।

ব্যবহারের হার বিশেষ মনোযোগের দাবি রাখে কারণ এটি সেই মেট্রিক যার উপর প্রকল্প দলের সবচেয়ে সরাসরি নিয়ন্ত্রণ রয়েছে। 40% ইউটিলাইজেশনে 6mm/rev-এর পেনিট্রেশন রেট সহ একটি TBM 70% ইউটিলাইজেশনে 4mm/rev-এর পেনিট্রেশন রেট সহ একটি মেশিনের তুলনায় আরও ধীরে এগিয়ে যাবে। অ-বোরিং সময় যা ব্যবহার হ্রাস করে সেগমেন্ট খাড়া, কাটার পরিদর্শন এবং পরিবর্তন, টেইল সিল রক্ষণাবেক্ষণ, মুখের সামনে প্রোব ড্রিলিং, লজিস্টিক বিলম্ব এবং পরিকল্পিত এবং অপরিকল্পিত রক্ষণাবেক্ষণের দ্বারা গ্রাস করা হয়। যেখানে ডাউনটাইম ঘটছে তার পদ্ধতিগত বিশ্লেষণ - এবং সবচেয়ে বড় অবদানকারীদের কমাতে লক্ষ্যযুক্ত পদক্ষেপ - একটি TBM প্রকল্প পরিচালনা দলের জন্য উপলব্ধ সর্বোচ্চ-উত্তোলন কার্যক্রমগুলির মধ্যে একটি।

গ্রাউন্ড ইনভেস্টিগেশন যা টিবিএম নির্বাচন এবং ডিজাইনকে জানায়

একটি TBM প্রকল্পের সাফল্য মূলত নির্ধারিত হয় যন্ত্রটি মাটিতে প্রবেশ করার আগে — ভূ-প্রযুক্তিগত তদন্ত প্রোগ্রামের গুণমান এবং পুঙ্খানুপুঙ্খতার দ্বারা যা প্রান্তিককরণ বরাবর স্থল অবস্থার বৈশিষ্ট্যযুক্ত করে। টিবিএম হল নির্দিষ্ট ভূতাত্ত্বিক পরামিতিগুলির জন্য তৈরি করা সরঞ্জামগুলির একটি নির্দিষ্ট অংশ; একবার নির্মিত এবং চালু করার পরে, যদি স্থলটি যা ধারণা করা হয়েছিল তার থেকে ভিন্ন প্রমাণিত হয় তবে সেগুলি মৌলিকভাবে পুনরায় ডিজাইন করা যাবে না। একটি TBM প্রকল্পে অপর্যাপ্ত স্থল তদন্তের পরিণতি — আটকে থাকা মেশিন, অপ্রত্যাশিত জলের প্রবাহ, মারাত্মক কাটার পরিধান, পৃষ্ঠের বসতি, বা সম্পূর্ণ ড্রাইভ পরিত্যাগ — দশ বা কয়েক মিলিয়ন ডলার অতিরিক্ত খরচ এবং সময়সূচী বিলম্বের বছরগুলিতে পরিমাপ করা হয়।

• বোরহোলের ব্যবধান এবং গভীরতা: একটি TBM প্রান্তিককরণ বরাবর তদন্তের বোরহোলগুলি সাধারণত 50-100 মিটার ব্যবধানে থাকা উচিত, লঞ্চ এবং রিসেপশন শ্যাফ্ট অবস্থান, নদী ক্রসিং এবং পরিচিত ভূতাত্ত্বিক জটিলতার জায়গাগুলির মতো গুরুত্বপূর্ণ স্থানে কাছাকাছি ব্যবধান সহ। খননের প্রভাবের সম্পূর্ণ জোনকে চিহ্নিত করার জন্য বোরহোলগুলিকে টানেলের উল্টোদিকের নীচে অন্তত তিনটি টানেলের ব্যাস পর্যন্ত প্রসারিত করতে হবে।
• শিলা শক্তি এবং ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পরীক্ষা: হার্ড রক টিবিএম প্রকল্পের জন্য, ল্যাবরেটরি টেস্টিংয়ে অক্ষীয় সংকোচন শক্তি (UCS), ব্রাজিলীয় প্রসার্য শক্তি, পয়েন্ট লোড সূচক, সারচার অ্যাব্র্যাসিভিটি ইনডেক্স (CAI), এবং প্রান্তিককরণ বরাবর প্রতিটি লিথোলজিক্যাল ইউনিট থেকে প্রতিনিধি মূল নমুনার পেট্রোগ্রাফিক পাতলা অংশ বিশ্লেষণ অন্তর্ভুক্ত করা উচিত। এই পরামিতিগুলি সরাসরি ডিস্ক কাটার স্পেসিফিকেশন, কাটারহেড থ্রাস্ট প্রয়োজনীয়তা এবং কাটার প্রতিস্থাপন খরচ পূর্বাভাস জানায়।
• ভূগর্ভস্থ পানির বৈশিষ্ট্য: প্রান্তিককরণ বরাবর ইনস্টল করা পাইজোমেট্রিক মনিটরিং বোরহোলগুলি - যেখানে সময় অনুমতি দেয় একটি সম্পূর্ণ ঋতু চক্রের রিডিং সহ - ভূগর্ভস্থ জলের ব্যবস্থা স্থাপন করে যা টিবিএমকে অবশ্যই কাজ করতে হবে। আর্টেসিয়ান অবস্থা, বসানো জলের টেবিল, এবং উচ্চ-ব্যপ্তিযোগ্যতা অঞ্চলগুলি যা সুড়ঙ্গে বৃহৎ প্রবাহ বজায় রাখতে পারে সেগুলি অবশ্যই মেশিনের নকশা এবং গ্রাউটিং কৌশল বিকাশের সময় চিহ্নিত এবং পরিকল্পনা করতে হবে।
• মাটির শ্রেণীবিভাগ এবং কণার আকার বন্টন: নরম গ্রাউন্ড টিবিএম প্রকল্পের জন্য, EPB কন্ডিশনিং ডিজাইন এবং স্লারি সার্কিট স্পেসিফিকেশনের জন্য প্রান্তিককরণ জুড়ে মাটির নমুনার বিস্তারিত কণার আকার বিশ্লেষণ অপরিহার্য। নির্দিষ্ট শতাংশের উপরে নুড়ি বা কম্বল ভগ্নাংশের উপস্থিতি EPB অপারেশনকে সমস্যাযুক্ত করে তুলতে পারে এবং স্লারি শিল্ডকে আরও উপযুক্ত মেশিনের ধরণ হিসাবে নির্দেশ করতে পারে।
• বাধা এবং দূষণ জরিপ: শহুরে প্রান্তিককরণে, বিদ্যমান ভূগর্ভস্থ প্রতিবন্ধকতাগুলির জন্য একটি ব্যাপক অনুসন্ধান — ডিকমিশনড পাইলস, পুরানো রাজমিস্ত্রি কাঠামো, সমাহিত অবকাঠামো, দূষিত মাটি — মেশিন সংগ্রহের আগে অবশ্যই সম্পূর্ণ করতে হবে যাতে কাটারহেড উপযুক্ত বোল্ডার-ভাঙ্গা বা বাধা-হ্যান্ডলিং ক্ষমতার সাথে ডিজাইন করা যায়।

TBM প্রকল্পের প্রধান ঝুঁকি এবং সেগুলি কীভাবে পরিচালনা করা হয়

টিবিএম টানেলিং নির্মাণ শিল্পের সবচেয়ে প্রযুক্তিগতভাবে জটিল এবং ঝুঁকিপূর্ণ ক্রিয়াকলাপগুলির মধ্যে একটি। বৃহৎ মূলধন ব্যয়, ভূগর্ভস্থ কাজের অবস্থা, ভূতাত্ত্বিক অনিশ্চয়তা, এবং ড্রাইভ শুরু হওয়ার পরে মৌলিক সরঞ্জামের সিদ্ধান্ত পরিবর্তন করার শারীরিক অসম্ভবতার সমন্বয় একটি ঝুঁকিপূর্ণ পরিবেশ তৈরি করে যা প্রকল্পের বিকাশের প্রাথমিক স্তর থেকে কাঠামোগত ঝুঁকি ব্যবস্থাপনার দাবি করে।

অস্থিরতা এবং নিষ্পত্তির মুখোমুখি

নরম গ্রাউন্ড টানেলিংয়ে, মুখের চাপ নিয়ন্ত্রণ হারানো সবচেয়ে গুরুতর ঝুঁকিগুলির মধ্যে একটি। যদি একটি EPB বা স্লারি TBM-এর খনন চেম্বারে চাপ সম্মিলিত মাটির নীচে নেমে যায় এবং মুখের দিকে ভূগর্ভস্থ জলের চাপ — এমনকি ক্ষণিকের জন্য — মাটি মেশিনে প্রবাহিত হতে পারে, যার ফলে উপরের পৃষ্ঠে একটি সিঙ্কহোল বা বসতি স্থাপনের গর্ত তৈরি হয়। শহুরে পরিবেশে যেখানে সুড়ঙ্গটি দখলকৃত বিল্ডিং, লাইভ রেললাইন বা ব্যস্ত রাস্তার মোড়ের নিচ দিয়ে যায়, এমনকি 20-30 মিমি এর একটি মাঝারি বন্দোবস্ত ইভেন্ট কাঠামোগত ক্ষতি এবং ব্যাঘাত ঘটাতে পারে যা টানেলিং চুক্তির মূল্যের অনেক গুণ বেশি। তাই স্বয়ংক্রিয় অ্যালার্ম এবং অপারেটর হস্তক্ষেপ প্রোটোকল সহ প্রতিষ্ঠিত সীমার বাইরে যে কোনও বিচ্যুতির জন্য মুখের চাপ পর্যবেক্ষণ এবং নিয়ন্ত্রণ ক্রমাগত এবং গুরুত্বপূর্ণ। একটি সারফেস সেটেলমেন্ট মনিটরিং অ্যারে — সাধারণত অপটিক্যাল সার্ভে প্রিজম, সুনির্দিষ্ট লেভেলিং বেঞ্চমার্ক এবং সংবেদনশীল কাঠামোর উপর স্বয়ংক্রিয় টিল্টমিটার — স্বাধীন নিশ্চিতকরণ প্রদান করে যে TBM-এর মুখের চাপ ব্যবস্থাপনা প্রয়োজনীয় সেটেলমেন্ট কর্মক্ষমতা অর্জন করছে।

আটকে থাকা টিবিএম

একটি টিবিএম যা অস্থাবরভাবে মাটিতে আটকে যায় — ঢালের চারপাশে মাটি চাপা দেওয়ার কারণে, তৈলাক্তকরণের ক্ষতি, কাটার ব্লকেজ বা বড় বাধার সম্মুখীন হওয়ার কারণে — ভূগর্ভস্থ নির্মাণের সবচেয়ে ব্যয়বহুল পরিস্থিতিগুলির মধ্যে একটি। পুনরুদ্ধারের ক্রিয়াকলাপগুলির মধ্যে টানেলের চাপ কমানো, সরাসরি মেশিনের উপরে একটি রেসকিউ শ্যাফ্ট তৈরি করা, মাটির চাপ উপশম করার জন্য ঢালের চারপাশে খনন করা এবং ভূগর্ভস্থ প্রধান মেশিনের উপাদানগুলিকে সম্ভাব্যভাবে ভেঙে ফেলা এবং পুনরায় একত্রিত করা অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে। এই ধরনের অপারেশন কয়েক মাস লেগেছে এবং উচ্চ-প্রোফাইল প্রকল্পগুলিতে কয়েক মিলিয়ন ডলার খরচ করেছে। প্রতিরোধ স্পষ্টতই বাঞ্ছনীয়: ঢাল ঘর্ষণ শক্তির ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ, সক্রিয় তৈলাক্তকরণ ব্যবস্থাপনা, প্রোব ড্রিলিং ব্যবহার করে মেশিনের আগে মুখের ম্যাপিং করা এবং ড্রাইভ শুরু হওয়ার আগে ক্লায়েন্ট এবং বীমাকারীর সাথে সম্মত একটি রিহার্সাল করা আটকে থাকা মেশিন কন্টিনজেন্সি প্ল্যান হল ভাল-চালিত TBM প্রকল্পগুলিতে সমস্ত স্ট্যান্ডার্ড ঝুঁকি ব্যবস্থাপনার ব্যবস্থা।

অপ্রত্যাশিত জলপ্রবাহ

প্রধান জলের প্রবাহ — ত্রুটি, কার্স্টিক শূন্যতা, ভেদযোগ্য নুড়ি লেন্স, বা অপ্রত্যাশিতভাবে উচ্চ পাইজোমেট্রিক হেডগুলি থেকে — টিবিএম এবং এর ব্যাকআপ সিস্টেমের নিষ্কাশন ক্ষমতাকে ছাপিয়ে যেতে পারে, টানেল প্লাবিত করতে পারে এবং সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রে শ্রমিকদের বিপদে ফেলতে পারে। টিবিএম মুখের আগে পদ্ধতিগত প্রোব ড্রিলিং - সাধারণত কাটারহেড বা মেশিনের মধ্যে বসানো পারকাসিভ বা রোটারি ড্রিল রিগ ব্যবহার করে 30-50 মিটার দূরত্বে - জল বহনকারী বৈশিষ্ট্যগুলির প্রাথমিক সতর্কতা প্রদান করে। সুড়ঙ্গের মধ্যে থেকে বা প্রান্তিককরণের উপরে পৃষ্ঠ থেকে প্রাক-খনন গ্রাউটিং, কাটারহেড দ্বারা ছেদ করার আগে প্রবেশযোগ্য অঞ্চলগুলিকে সিল করতে পারে। বিশেষ করে জল-সংবেদনশীল স্থলের সুড়ঙ্গগুলির জন্য, টিবিএম হাইপারবারিক হস্তক্ষেপ ক্ষমতার সাথে নির্দিষ্ট করা যেতে পারে — ভূগর্ভস্থ জলের চাপের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য কাজের চেম্বারে চাপ দেওয়ার ক্ষমতা, সংকুচিত বাতাসে থাকা শ্রমিকদের কাটার পরিবর্তন এবং মুখ পরিদর্শনের জন্য খনন চেম্বারে প্রবেশ করতে দেয়।

টিবিএম প্রযুক্তি কীভাবে বিকশিত হয়েছে এবং এটি কোথায় যাচ্ছে

টানেল বোরিং মেশিনটি প্রথম সফল আধুনিক TBM - 1950 এর দশকের গোড়ার দিকে সাউথ ডাকোটাতে ওহে ড্যাম টানেল প্রকল্পের জন্য জেমস রবিনস দ্বারা বিকশিত হওয়ার পর থেকে ক্রমাগত বিকাশ লাভ করেছে। প্রতি দশকে কাটরহেড ডিজাইন, কাটারহেড ড্রাইভ সিস্টেম, সেগমেন্ট ইরেকশন টেকনোলজি, নির্দেশিকা নির্ভুলতা, এবং মেশিনের নির্ভরযোগ্যতার ক্ষেত্রে অগ্রগতি এনেছে যা ক্রমশ স্থল পরিস্থিতি এবং প্রকল্পের স্কেলগুলির পরিসরকে প্রসারিত করেছে যেখানে টিবিএমগুলি পছন্দের খনন পদ্ধতি।

TBM প্রযুক্তির বর্তমান উন্নয়ন ফোকাস ক্ষেত্রগুলির মধ্যে রয়েছে কাটারহেড এম্বেড করা সেন্সর ব্যবহার করে রিয়েল-টাইম গ্রাউন্ড ক্যারেক্টারাইজেশন — পরিমাপ করা কম্পন, টর্ক ডিস্ট্রিবিউশন, এবং অ্যাকোস্টিক সিগনেচার রক টাইপ বা মাটির গঠনে পরিবর্তন শনাক্ত করার আগে তারা অপারেশনাল সমস্যা সৃষ্টি করে। মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমগুলি আধুনিক TBM কন্ট্রোল সিস্টেম দ্বারা উত্পন্ন বৃহৎ ডেটাসেটগুলিতে প্রয়োগ করা হচ্ছে কাটার পরিধানের হারের পূর্বাভাস দিতে, মুখের চাপের বিরুদ্ধে অনুপ্রবেশের হারকে অপ্টিমাইজ করতে এবং তাদের প্রতিক্রিয়ার পরিবর্তে ব্যর্থতা হওয়ার আগে রক্ষণাবেক্ষণের হস্তক্ষেপগুলি নির্ধারণ করতে। সেগমেন্ট হ্যান্ডলিং এবং ইরেকশনের স্বয়ংক্রিয়তা — টানেলিং চক্রের সবচেয়ে সময়সাপেক্ষ এবং শারীরিকভাবে চাহিদার উপাদানগুলির মধ্যে একটি — দ্রুত অগ্রসর হচ্ছে, কিছু আধুনিক মেশিনে সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় ইরেক্টর সহ ন্যূনতম মানব সম্পৃক্ততার সাথে অংশগুলিকে পজিশনিং এবং বোল্ট করতে সক্ষম।

TBM বিকাশের সীমানায়, গবেষকরা এবং মেশিন নির্মাতারা পুনর্বিন্যাস ছাড়াই শিলা এবং নরম মাটিতে একই সাথে বিরক্ত করতে সক্ষম মাল্টি-মোড মেশিনগুলি অন্বেষণ করছেন এবং অভিনব কাটিং প্রযুক্তিগুলি তদন্ত করছেন — লেজার-সহায়তাযুক্ত শিলা ভাঙা, উচ্চ-চাপযুক্ত জলের জেট কাটা — যা শেষ পর্যন্ত নির্দিষ্ট ধরণের পরিপূরক বা রক মেশিনে প্রতিস্থাপন করতে পারে। মৌলিক চ্যালেঞ্জটি বরাবরের মতোই রয়ে গেছে: মেশিনটি যতটা সময় ব্যয় করে অন্য সব কিছু কাটতে এবং কমিয়ে দেয় তার অনুপাতকে সর্বাধিক করা। সেই সাধনায়, টানেল বোরিং মেশিনটি এখন পর্যন্ত নির্মিত ইঞ্জিনিয়ারিং যন্ত্রপাতির সবচেয়ে ফলপ্রসূ টুকরোগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিকশিত হতে চলেছে৷