シルバータウン・トンネルのエンジニアは記録のために「窒素スケート」をどのように使用しているか

シルバータウン トンネルで作業するエンジニアは、革新的な「窒素スケート」システムを使用して、英国最大のトンネルボーリングマシン (TBM) の最初の 1,400 トンのセクションを受入れチャンバー内で 180 度回転させることに成功しました。

シルバータウン トンネルは、シルバータウンとグリニッジの間のテムズ川の下で現在建設中の新しいツインボア道路トンネルです。 この車両は、バム・ナトール、フェロヴィアル、SKエコプラントの合弁事業であるリバーリンクスCJVによってロンドン交通局に提供されている。

2月15日、TBMは川の南側にあるグリニッジを突破し、南向きのトンネルの1.1kmの走行を完了した。

ほとんどのツインボア トンネルでは、2 つの TBM を使用するか、1 つの TBM を解体して 2 番目のドライブのために最初の発射点に戻します。 シルバータウン トンネル プロジェクトの場所、時間、財政上の制約により、チームは機械を 180 度回転させて川の下に送り返し、北行きの 1.1 km のトンネルを掘削する方法を考案することにしました。

リバーリンクスの運営ディレクター、ボルハ・トラショラス氏は、「これはコストの観点からもプログラムの観点からも、2つのトンネルを建設する最も効率的な方法だった」と述べた。 「そしてそうすることで、私たちは可能な限り最も革新的な方法で、これまで英国で行われたことのない方法でそれを実行しました。」

トラショラス氏は、TBMはパリとシュトゥットガルトでも同様の方法で回転させられたが、どちらの場合も機械の取り出しを容易にするためであり、別のトンネルを掘るためではないと説明した。

また、これほど大きな機械でこれを行ったこともありません。 シルバータウン トンネル TBM は、カッター ヘッドからバックアップ ガントリーの端までの長さ 82 メートル、カッター ヘッドの直径は 12 メートルです。 トンネルシールドだけでもカッターヘッドからスクリューコンベア後部までの長さは19メートル、重さは1,400トンあります。

回転室は、TBM がグリニッジの南向きのドライブから突破する地点で発掘されました。 チャンバーは、ベーススラブから表面までの深さ 18 メートル、頭壁から後壁までの長さ 40 メートル、幅 39 メートルです。 TBM は、シールドと 3 つのバックアップ ガントリーの 4 つのセクションに分かれてチャンバー内に出現します。

シールドは最初にチャンバー内に運び込まれ、プラットフォーム状の拘束システム上に設置されました。これにより、リング圧力を 40bar に維持できるようになり、シールドが出現している間でもセメント リングの設置を続けることができました。 シールドがトンネルから完全に出現すると、隣接するガントリーから分離されました。

TBMは4%の勾配で回転室に突入し、川の下のトンネルの平らな底部から地表まで上昇した。 回転の最初の段階は、水平であることを確認することでした。

シールドを水平にするための最初のステップは、カッターヘッドをシールドの残りの部分からわずかに外側に移動することでした。 「このマシンは重心という点で非常にデリケートです」と Riverlinx プロジェクトマネージャーの Ivor Thomas 氏は説明します。 カッターシールドがトンネルから出ようとしているとき、カッターシールドを水平にするための特別な油圧システムがその下に設置されました。 TBM シールドが出現する際に、後部を捉えるために大きなスチール バンドが配置されました。 油圧ラムはこのバンドの真下にあり、シールドの後部を前部と同じ高さまでジャッキアップするために使用されました。

TBM ヘッドを保持するクレードル、油圧ジャッキと窒素スケート システムの上に設置

次のステップでは、特殊なスチール製のクレードルが、クレードルの下側全体に配置された窒素スケート上の TBM シールドの下に「浮いている」ことがわかりました。 窒素スケートは、圧縮窒素の層の上に置かれた油圧式の脚のシステムで、機械を保持しているクレードルが表面を「スケート」することができます。

「これまで機械は圧縮空気で回転していましたが、このサイズの機械を圧縮空気で回転させるには、おそらく英国内のすべてのコンプレッサーを雇う必要があったでしょう」とトーマス氏は述べました。 「私たちが窒素を使用したのは、窒素が一般的に入手可能で、不活性で、毒性がなく、空気より軽いためです。そして、費用対効果が非常に高いからです。このシステムでは、12 本の窒素ボトルのバンクを使用することができました。」

システムの上部には 350bar のステンレス鋼製油圧オイル ジャッキが装備されており、ジャッキを上下に上げて機械の微調整を行い、完全に水平であることを確認できます。 この下にはスケート靴があり、ゴム製のスカートが付いた幅広で平らな円形の足があり、ホースを通して窒素が注入され、250 バールに維持されています。 クレードルを動かす準備ができると、油圧システムがロックオフされ、スケート靴は窒素の泡の上で動きます。 回転室の床は厚さ 20 mm の鋼板の層で覆われており、所定の位置にグラウトが注入され、スケートの動きを容易にするために油が塗られています。

窒素スケート システムに座ってゆりかごの世話をするエンジニア

「私たちはそれを持ち上げているわけではありません。窒素システムは鋼板と機械の間の摩擦を解消するためのものです」とトーマス氏は説明した。 「各スケート靴の底にはスカートがあり、非常に少量の窒素を送り込んでいます。鋼板に油を塗って摩擦を解消することで、1,400トンの機械を動かすことができます。」

この移動は、回転室の壁に固定された遠隔制御の 25 トン エア ウィンチで牽引することで実現されます。 シールドはトンネル入口から引き離され、次に横に引っ張られて「ハンドブレーキターン」を 2 回行った後、2 番目の穴のトンネルの目と位置合わせされました。 「大きなホバークラフトのようなものです」とトーマス氏は語った。 部屋の一方の側からもう一方の側への回転と移動には 1 日かかりました。

窒素スケート システムの上にある 25 t エア ウインチに取り付けられたクレードル

4 月に最初のガントリーでも同じプロセスが繰り返されます。 ガントリーはシールドヘッドより軽いですが、長くなっています。 「スペースの観点から言えば、おそらくガントリー 1 が最も難しいでしょう」とトラショラス氏は語った。 「しかし、重要な原理という点では、回転は全く同じです。ゆりかごをその下に置き、壁に固定された滑車システムで引っ張ります。」

回転後、最初のガントリーはカッターシールドに再取り付けされ、TBMはいわゆるアンビリカル打ち上げを開始します。これは4月末までに開始される予定です。 パートTBMは2番目のボアから始まり、ドライブの約70メートルに達します。 その間に、2 番目と 3 番目のガントリーがチャンバー内に搬入され、回転して取り付けられます。 TBM の全長が再接続されると、掘削は「フル モード」に入ることができます。 6月末までに達成できることが期待されている。

TBM が南向きのトンネルから完全に外に出ると、スポイルコンベアを所定の位置に設置できます。 このベルトは TBM からの戦利品を北向きのトンネルに戻し、回転室内で U ターンし、南向きのトンネルを通ってシルバータウンに戻します。 そこからバージで現場から撤去されます。

シルバータウン・トンネルのTBMのローテーションは、ツインボアを必要とする他のプロジェクトにとって道筋となる可能性が高いとトラショラス氏は語った。 「他の顧客は現在、これを将来のプロジェクトの可能性として検討しており、可能な限り効率的に作業を進め、コスト、二酸化炭素排出量、材料の削減などの他の課題を達成しようとしている」と同氏は語った。 「どの顧客を明らかにすることはできませんが、人々はこれが成功したかどうか、英国の他の場所で披露できるかどうかを非常に知りたがっています。」

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