Jak działa „Anna”?

Budowa centralnego odcinka II linii metra weszła dziś w decydującą fazę – na stacji zlokalizowanej przy rondzie Daszyńskiego pracę rozpoczęła „Anna”, pierwsza z czterech tarcz TBM.

Długość samego korpusu stacji „Daszyńskiego” to 133m. Szyb startowy ma 120 m długości, a demontażowy ok. 21 metrów. „Anna” wydrąży południowy tunel od ronda Daszyńskiego do wentylatorni V11, zlokalizowanej przy ul. Świętokrzyskiej. Następnie zbuduje połączenie między pierwszą a drugą linią metra. Po zakończeniu prac przy łączniku, wyruszy z szybu przy wentylatorni V11, by dotrzeć na Powiśle.

Do wykonania tunelu centralnego odcinka II linii metra w Warszawie użyte zostaną 4 maszyny TBM niemieckiej firmyHerrenknecht AG.  Wybór tej właśnie technologii podyktowany jest bardzo niskim ryzykiem osiadania oraz dużą kontrolą parametrów projektowych. TBM uniemożliwia rozluźnienie i osiadanie terenu wynikające ze zmniejszonego wydobycia urobku w porównaniu z metodą tradycyjną. Tarcza utrzymuje stateczność przodka oraz nie dopuszcza wpływu ciśnienia gruntu i wód gruntowych do wnętrza budowanego tunelu.

Technika działania tarcz TBM (Tunnel Boring Machine) typuEPB (Earth Pressure Balance – równoważenie ciśnienia gruntu) składa się z dwóch faz: drążenia tunelu oraz układania jego obudowy. TBM drąży tunel za pomocą obracającej się 2 razy na minutę przedniej tarczy skrawającej, która jest przesuwana do przodu przez siłowniki hydrauliczne. Nacisk tarczy na grunt to 350 bar. Ostrza, noże i dyski tnące znajdujące się na tarczy drążącej są wykonane ze stali o bardzo wysokiej wytrzymałości, dzięki czemu mogą rozdrabniać każdy napotkany grunt. Za pomocą dysz umieszczonych w przedniej części tarczy maszyna może również wstrzykiwać w grunt wodę, plastyfikatory, pianę lub beton, które w zależności od charakterystyki gruntu zmiękczają go lub zagęszczają. TBM posiada 7 linii pian, w tym 5 umiejscowionych w głowicy. Przygotowywanie podłoża odbywa się na odległości ok. 10 cm od czoła tarczy TBM.

Tarcza  odizolowana jest od wpływu ciśnienia gruntu i wód gruntowych. Urobek gromadzony w komorze urobkowej wytwarza od strony tarczy ciśnienie, które równoważy parcie gruntu i wód gruntowych. Stamtąd, za pomocą przenośnika ślimakowego grunt jest transportowany na taśmociągi. Podajnik ślimakowy jest zasilany przez 2 silniki hydrauliczne o mocy ponad 40 kW.

Po wydrążeniu odpowiedniej odległości tarcza drążąca i przenośnik ślimakowy zatrzymują się, a uruchamia się moduł układający pierścień tunelu. Pierścień będzie składać się 5 elementów oraz tzw. klinu, który jest mocowany jako ostatni i nadaje konstrukcji szczelność oraz usztywnia tunel. Wykonane ze zbrojonego betonu segmenty są podnoszone i układane za pomocą obracającego się w dwóch kierunkach dźwigu próżniowego (tzw. erektora). Instalowane są one pod osłoną zewnętrznego pancerza tarczy. Każdy prefabrykat układany jest tak, by ściśle przylegał do poprzedniego pierścienia i elementów nowego pierścienia. Przerwa powstająca między zewnętrzną ścianą tunelu a gruntem, jest wypełniana wiążąco-uszczelniającą zaprawą, wstrzykiwaną za pomocą wysokociśnieniowych dysz. Dzięki temu tunel jest szczelny oraz osiągnięta jest niezwykła stabilność gruntu. Po ułożeniu pierścienia maszyna odpycha się od niego i rozpoczyna drążenie kolejnego etapu. Dzięki osłonom wnętrze tarczy jest całkowicie osłonięte przed wpływem nacisku gruntu oraz wód gruntowych.

Na mierzącym 85 metrów zapleczu maszyny znajduje się wiele urządzeń m.in: agregaty prądotwórcze, pompy, skrzynki rozdzielcze, systemy wentylacyjne, laserowe mierniki, pomieszczenia magazynowe, a także urządzenia odpowiadające za dostarczanie elementów tunelu i usuwanie urobku, co zapewnia całkowite zabezpieczenie logistyczne pracy tarczy. Mieści się tam również mostek dowodzenia, gdzie są zbierane i analizowane wszystkie dane i parametry pracy tarczy. Każdy ruch tarczy do przodu powoduje także przesuwanie się zaplecza. Szybkość drążenia tunelu przez TBM to średnio 10-12 m na dobę.

Tarcza TBM EPB zużywa 2,5 MW/h, czyli tyle energii ile w tym samym czasie potrzebuje 15-tysięczne miasto. Główny napęd tarczy TBM to napęd hydrauliczny w postaci 16 par siłowników hydraulicznych. Moc zainstalowana to 1200 kW.  TBM jest także wyposażony w czujniki:

• 6 sensorów z przodu tarczy
• 2 sensory u szczytu tarczy
• 2 sensory w środku
• 2 sensory u dołu tarczy.

Rejestrują one następujące parametry pracy tarczy:

• moment skręcający głowicy skrawającej
• siła naporu siłowników
• szybkość przesuwania się TBM
• ciśnienie w komorze roboczej
• objętość iniektowanej piany w komorze roboczej (używana do kondycjonowania podłoża)
• objętość zaprawy cementowej iniektowanej za obudowę.

Maszyna skrawająca po uruchomieniu nie zatrzymuje się – pracuje 24h na dobę. Jedynym warunkiem dla zatrzymania pracy jest problem z napotkanym podłożem lub z samą maszyną czy też wymiana ostrzy tnących. Tarcza TBM jest w pełni zmechanizowana, jednak jej pracę musi nadzorować personel. Do pracy w TBM przewidziane są cztery brygady - razem 54 osoby. Na każdej zmianie pracować będzie jedna 13-osobowa załoga. Będą to trzy zmiany na dobę.

Typowy zespół pracowników tunelowych przedstawia się następująco:

• inżynier zmiany,
• operator TBM (osoba kierująca tarczą TBM, sterująca układem prowadzącym oraz wszystkimi operacjami, kontrolująca przy tym parametry drążenia),
• operator podłoża (odpowiedzialny za uzupełnianie i stabilizację pierścieni poprzez wypełnianie 15 cm odcinka substancjami wiążąco-uszczelniającymi oraz za nawadnianie podłoża u czoła tarczy),
• monter obudowy pierścieniowej (odpowiedzialny za układanie i dostarczanie gotowych elementów do złożenia pierścienia),
• operator zarabiania betonu,
• elektryk (odpowiedzialny za oświetlenie tunelu i maszyny wewnątrz),
• główny mechanik TBM,
• 2 górników do czyszczenia, konserwacji i przedłużania rurociągów, instalacji oświetleniowej, szyn, kanału wentylacyjnego, etc.,
• osoba na tyle tarczy, tzw. back-up’ie (odpowiedzialna za transport na tyły maszyny oraz wywóz urobku),
• operator przenośnika ślimakowego,
• 2 operatorów kierujących kolejkami transportowymi.

Parametry TBM

Waga:

• 55 ton (głowica skrawająca),
• 615 ton (całość maszyny skrawającej wraz z zapleczem technicznym).

Długość:

• 97 m (całość maszyny),
• 12 m (czoło tarczy z komorami głównymi),
• 85 m (długość zaplecza technicznego).

Średnica tarczy skrawającej: 6,26 m.

Materiał został opracowany na potrzeby strony www.budowametra.pl, na której można znaleźć więcej ciekawostek na temat budowy II linii warszawskiego metra oraz szczegółowe informacje techniczne.