トンネル掘削機が進化する 6 つの方法

Dec 26, 2023

ニール・ジェラード著 2023年5月05日

トンネルボーリングマシン (TBM) は、骨が太く、高価であるという評判があります。 しかし、この分野のイノベーションにより、操業速度が向上し、プロセスが自動化され、複雑な地盤工学的条件を監視する能力が強化されています。

最近のイノベーションには次のようなものがあります。

TBM オペレーターは、地質工学的条件が変化した場合に是正措置を講じることができる必要があります。 TBM には最大 5,000 個のセンサーを搭載でき、切断面のパフォーマンス、前進の進行状況、切断ホイールのトルクなどの指標に関するデータをさまざまな速度で収集できます。

TBM メーカーの Herrenknecht は最近、新しい IIoT プラットフォームワイヤレスセンサーからデータを収集および管理し、クラウドベースの中央ストレージデータベースに保存します。

このプラットフォームは 2,000 を超える TBM をサポートしており、そのうち最大 700 が一度にフィールドに存在できます。 データは TBM の制御室のコンピューターに保存され、インターネット接続があるときにクラウドにアップロードされます。機械は地下 10 ～ 15 km で動作するため、数日、数週間、場合によっては数か月間オフラインになる可能性があります。

Herrenknecht 氏は、40 年分の歴史データもさまざまな形式でプラットフォームにアップロードしました。

米国の製造業者ロビンスは、テキサス州ダラスにある長さ8kmのミルクリーク排水救済トンネルで業界初のトンネル内TBM直径変更を主張した。

トンネルは下流に移動するにつれて必要な流量が増加するため、直径が 2 つあります。 その結果、TBM は直径 11.6 メートルから 9.9 メートルになるように設計されました。

ロビンズ氏はサウスランド社とモール社の合弁会社と協力して、最初に完全に小型のマシンを設計し、次に、より大きな 2 番目のスキンとして機能する「キット」を作成しました。

TBM の直径を小さくする時期が来ると、約 4 か月かかるプロセスで機械の 2 番目の外板を取り外すだけでした。

マレーシアのインフラ会社MMC-Gamudaは、希少なTBMオペレーターへの依存を解消する方法として、同社が主張する世界初の自律型トンネルボーリングマシン（A-TBM）を開発した。

クアラルンプールの大量高速輸送（MRT）プロジェクトの第2路線をテストベッドとして使用した。

プラグアンドプレイ システムは、既存の TBM ハードウェアおよびセンサーに統合されます。 TBM のプロセスを監視し、データを集中コントロール センターに送信します。

当初、MMC-Gamuda は、前進速度やスラリー制御などの他の制御パラメータに拡張する前に、ステアリングを制御する技術を 1 台の機械でテストしました。

最終的に、プロジェクトの 12 基の TBM のうち 10 基に A-TBM システムが設置され、さまざまな地盤条件を掘削しました。 MMC-Gamuda は、次のステップはトンネリング データを分析し、システムがより良いトンネリング ソリューションを生み出す予測を行えるようにすることであると述べました。

ヘレンクネヒトは、軟弱な地盤での連続トンネル掘削を可能にする方法を開発しました。

トンネル工事は従来、一連のトンネルリング構築を行うために、掘削ストロークごとに一時停止する必要がありました。

1.6 倍高速な新しい連続トンネル掘削システムでは、前進中に機械を前進させる推力シリンダーが、リング構築のために後退するシリンダーの力の分担を引き継ぎます。

このプロセス中に機械が正しいコースを維持することを保証するために、コンピューター駆動の推力中心 (CoT) システムが手動オペレーターから推力シリンダー内の圧力の制御を引き継ぎます。

ヘレンクネヒトが受け取ったのは、bauma イノベーション アワード 2022新規開発の「機械技術」部門に選ばれました。

米国に拠点を置き、イーロン・マスクによって設立されたボーリング・カンパニーは、2022年に「プルフロック」TBMの第2弾を発売した。

プルフロックは、地表から直接発射し、地下に掘削して完成後に再び出現するように設計されており、「ポルポイジング」として知られるプロセスで、機械を発射して回収するためにピットを掘る必要がありません。

The Boring Company は、柔らかい地盤を週に 1 マイルの速度でトンネル掘削できると主張しています。これは、前世代の TBM である Godot+ よりも最大 6 倍の速さです。 プルフロックの中期目標は、1 日あたり 11 マイルの速度でトンネルを掘ることです。

サンフランシスコを拠点とする新興企業アースグリッドはエネルギーおよび公益事業市場向けにプラズママイクロTBMを開発中で、従来の方法より100倍の速さで地下を掘削できると主張している。

そのプラズマ トーチは 27,000℃ の温度に達し、硬い岩石を爆破します。

トーチは「高速掘削ロボット」の前に差し出されたディスクに取り付けられ、破片を後方に吹き飛ばして小さな手押しカートに集めます。 米国に拠点を置くスタートアップ企業ペトラは、ユーティリティ用に硬い岩石に直径40cmから1.5mの小さなトンネルを掘削できるSwiftyと呼ばれる自律型ロボットを開発しました。 最高1,800℃までの過熱ガスを独自に混合して使用します。