Témata
Zdroj: Herrenknecht AG

Stroje v pohybu: Velký ocelový krtek

Tentokrát se za pohyblivými stroji vypravíme pod zem. Představíme vám stroje, které dokážou účinně, rychle, bezpečně a bez použití trhacích prací prorazit tunel a zároveň postavit jeho ostění. Jde o plnoprofilové razicí stroje, označované zkratkou TBM (Tunnel Boring Machines). Česky se tento způsob ražby nazývá „technologie mechanizovaného tunelování“.

Tento článek je součástí seriálu:
Stroje v pohybu
Díly
Ivan Heisler

V redakci časopisu MM Průmyslové spektrum zastává pozici odborného redaktora. Vystudoval obor Stavební údržba a rekonstrukce tratí na Vysoké škole dopravy a spojů v Žilině. Po ukončení studia pracoval jako projektant ve Státním ústavu dopravního projektování, poté jako redaktor odborných publikací pro uživatele osobních počítačů a jako šéfredaktor časopisu Počítač pro každého. Do MM Průmyslového spektra nastoupil v roce 2021.

Reklama

Naše civilizace je čím dál více závislá na dopravní infrastruktuře, neustále rozšiřujeme a zahušťujeme síť silnic a železnic. A protože v hustě zastavěných oblastech není pro nové liniové dopravní stavby na povrchu dost místa, přesouváme je pod zem a razíme pro ně tunely. Podzemní trasy jsou voleny také v oblastech, kde cesta nebo trať překonává členitý terén nebo velké vodní plochy. Proto se ve světě staví stále více tunelů.

Stroj TBM bývá dlouhý 80 až 140 metrů. Tento je připraven zakousnout se do úpatí hory Lötschberg ve Švýcarsku, aby vyrazil železniční tunel o průměru 9,43 m. (Zdroj: Herrenknecht)

Doprava však není jediný důvod budování podzemních staveb. Ve velkých městech se staví kolektory pro inženýrské sítě, protože při dnešním obrovském počtu různých rozvodů a vedení a při hustotě těchto sítí dávno není možné, aby se každé jednotlivé vedení ukládalo jen tak do země, do samostatného výkopu. Společný kolektor pojme jak rozvod vody a kanalizaci, tak také rozvod plynu a elektrické kabely, a samozřejmě také kabely komunikační. Vše lze navíc umístit tak, aby v případě poruchy měli technici dobrý přístup k jednotlivým vedením. Další častou podzemní stavbou jsou vodohospodářské stavby, např. vodní přivaděče, a tunely pro dopravu ropy a plynu.

Technici firmy Herrenknecht sestavují stroj TBM o průměru 15,55 m na stavbě italské dálnice A1 z Boloně do Florencie u města Sparvo v roce 2011. (Zdroj: Herrenknecht)

Zeminové štíty
Štíty typu EPBS (Earth Pressure Balance Shield) jsou vhodné pro ražbu tunelů v zeminách a nestabilních horninách, kde se navíc může vyskytovat podzemní voda. Štíty EPBS jsou opatřeny přepážkou, která odděluje prostor čela štítu. Takto vzniklá tlaková komora je vyplněna vyrubanou horninou a v případě potřeby také vodou a stlačeným vzduchem. Tlak této směsi působí proti tlaku, jímž na hlavu stroje působí horninový masiv, a vyrovnává jej. Díky tomu ražba probíhá ve stabilním prostředí a má minimální vliv na stabilitu čelby a celého horninového masivu.

V závislosti na účelu se průměr tunelu raženého technologií mechanizovaného tunelování může pohybovat v širokém rozmezí od několika desítek centimetrů až po více než 15 m. Zatím největší stroj TBM měl průměr 17,6 m a byl použit k ražbě podmořského silničního tunelu v oblasti Hongkongu.

Reklama

Řezná hlava

Na čele plnoprofilového tunelovacího stroje se pomocí hydraulických motorů otáčí řezná hlava, opatřená zuby a disky z tvrdé oceli, jež při pohybu rozrušují horninový masiv. Průměrem hlavy je určen průměr vyraženého tunelu. V případě velkých dopravních tunelů se hlava otáčí zpravidla rychlostí dvou až tří otáček za minutu a postupuje vpřed rychlostí jednoho až dvou metrů za hodinu. Potřebný tlak proti čelu ražby hlavě dodává sada axiálních hydraulických přítlačných lisů rozmístěných po obvodu stroje. Tyto lisy se v případě strojů typu EPBS opírají o hotové ostění, v případě strojů pracujících ve skalním masivu se opírají o konstrukci uchycenou ke skále. Prostor za řeznou hlavou je v případě strojů určených na práci v zeminách a nestabilních horninách chráněn válcovým štítem, který tvoří pažení a brání zhroucení výrubu.

Plnohodnotná technologie TBM byla u nás poprvé použita v letech 2011–2012 při ražbě tunelů nového úseku trasy A pražského metra mezi stanicemi Petřiny a Dejvická. (Zdroj: Metrostav)

Pražské metro
Razicí štít byl použit už při ražbě prvních tunelů pražského metra v 70. letech minulého století. Princip práce tohoto štítu sovětské provenience byl stejný jako v případě současných strojů TBM, dnešní stroje se však mohou pochlubit řadou lepších parametrů, například vyšší rychlostí ražby. Moderní stroje TBM byly u nás poprvé použity před 10 lety, a to na stavbě šestikilometrového úseku trasy metra A ze stanice Dejvická do stanice Nemocnice Motol. Stavbu realizovala společnost Metrostav. Na této stavbě byla pro ražbu dvou jednokolejných tunelů v úseku mezi stanicemi Petřiny a Dejvická použita dvojice plnoprofilových razicích štítů typu EPBS od německé firmy Herrenknecht. Ražba probíhala od léta 2011 do podzimu 2012. Každý z těchto strojů má průměr řezné hlavy 6,08 m, délku 102 m a hmotnost 672 t a pro svoji činnost potřebuje elektrický příkon 2 MW. Při práci štíty postupovaly rychlostí přibližně 1,5 m za hodinu (1,5 m je šířka jednoho prstence použitého prefabrikovaného ostění).

Šnekový a pásový dopravník

Rozrušenou horninu z prostoru za řeznou hlavou průběžně odebírá šnekový dopravník, který ji přesouvá na pásový dopravník. Ten rubaninu odnáší ven z tunelu.

Dosud největší stroj TBM u nás byl použit v letech 2015–2017 při ražbě dvojice jednokolejných trub tunelu Ejpovice na trati Rokycany-Plzeň. Průměr řezné hlavy razicího štítu činil 9,84 mm. (Zdroj: Metrostav)

Prefabrikované ostění

Další důležitou součástí stroje je mechanismus, který postupně po jednotlivých prstencích skládá ostění tunelu. Ostění je tvořeno prefabrikovanými, nejčastěji železobetonovými segmenty, jež ke stroji hotovým tunelem dovážejí speciální vozidla. Pro vykládání segmentů z těchto vozidel a manipulaci s nimi uvnitř stroje slouží malý jeřáb. Montáž ostění probíhá ještě pod ochranou štítu.

Video společnosti Herrenknecht, která vyrábí mechanizované razicí štíty, názorně ukazuje, jak tyto stroje pracují. (Zdroj: Herrenknecht AG)

Související články
Svařování mostních konstrukcí

Společnost OK-BE, s.r.o., vznikla v roce 1993 v Novém Kníně v okrese Příbram. Název společnosti vznikl spojením zkratek slov ocelové konstrukce a betony, čímž se firma zabývá dodnes. Za poměrně krátkou působnost si společnost vydobyla pevné místo na trhu kvalitou a výhodností svých nabídek prací, zejména ve výrobě, provádění povrchové ochrany a montáži ocelových konstrukcí.

Stroje v pohybu – Pražská mobilní zvonohra

Tentokrát vám představíme stroj veskrze zvláštní a jedinečný. Vlastně jde o hudební nástroj. Je to však takový nástroj, jehož schopnost hýbat se je jen velmi obtížně představitelná, i když má v názvu slovo „mobilní“. Je to totiž zvonohra, jejíž hlavní součástí je soubor 57 zvonů. Jen samy zvony váží dohromady bezmála pět tun, hmotnost celého nástroje je 12 000 kg. Takový kolos byste čekali spíš v mohutných zdech chrámové věže než na korbě nákladního automobilu.

Made in Česko – Věž pro Svatou zemi

Píše se letopočet 2017 a pro další rok se chytají dvě významná výročí – 100 let od založení Československa a 70 let od založení státu Izrael. Jak lépe přispět k oslavám obou těchto událostí, tvořících historii, než vybudováním výjimečné české stavby, která by ozdobila historické hlavní město Svaté země – Jeruzalém?

Související články
Milníky průmyslu

Magazínu MM bude 120 let – nebude však slavit sám: v seriálu „Milníky průmyslu“ publikovaném v různých médiích připomene vynikající inovace posledních 120 let. Velké firmy, malé firmy, společnosti národní i nadnárodní, ty všechny mají zásluhu na tom, že se konstrukce strojů stala hnacím motorem světové ekonomiky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Co se skrývá za značkou? Opel, Peugeot, Porsche

Další díl našeho seriálu, navazující na historickou encyklopedii ostravské rodačky a profesorky Jany Geršlové, vám poodhaluje historická fakta spojená se vznikem světových firem a korporací. Každý měsíc vám předkládáme zkrácené ukázky třech vybraných oborově tříděných značek. 

Novinky v oboru komunikačních a identifikačních technologií

Motorola Solutions na tiskové konferenci, konané v Brně, představila nové výrobky, které uvádí na trh. Uvedená společnost nabízí kompletní portfolio čteček čárových kódů, mobilních terminálů pro podniky, zařízení pro sběr dat a bezdrátovou infrastrukturu pro použití v rámci obchodu a dodavatelsko - odběratelských organizací. Produkty společnosti mají usnadnit spojení maloobchodních prodejců se zákazníky, vybavit prodejní asistenty a IT organizace pro plnění úkolů podniku.

Technická normalizace

Technická normalizace není oborem na okraji jiných technických oborů, ale je jejich rovnocenným partnerem, bez kterého by se tyto obory nemohly rozvíjet.

Stroje v pohybu – Slovenská strela po 85 letech jako nová

Letos na jaře se do podnikového muzea kopřivnické společnosti Tatra Trucks slavnostně vrátil opravený železniční motorový vůz M 290.002 „Slovenská strela“, který je od roku 2010 národní kulturní památkou. Tento čtyřnápravový vůz je zajímavý nejen tím, že dlouho držel rychlostní rekord při přepravě cestujících na pravidelné lince mezi Prahou a Bratislavou, ale také unikátním řešením pohonu.

Kvalita v automobilovém průmyslu

Co znamená, když se řekne kvalita v automobilovém průmyslu? Proč se na ni tolik dbá zrovna v tomto oboru? To byly otázky, na něž odpovědi zazněly z úst odborníků v rámci webináře Kvalita v automobilovém průmyslu. Ten uspořádala 9. listopadu Česká společnost pro jakost.

Inženýrská akademie ČR - Optimální řešení pro dokonalé projekty

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi se společným zájmem - podporovat výzkum, vzdělávání a inovace. Najdeme zde špičkové odborníky z různých oborů. V našem seriálu dáváme slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti mohou být pro naše čtenáře zvlášť zajímavé.

Inženýrská akademie ČR - Města chytrá i odolná

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi se společným zájmem - podporovat výzkum, vzdělávání a inovace. Najdeme zde špičkové odborníky z různých oborů. V našem seriálu dáváme slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti mohou být pro naše čtenáře zvlášť zajímavé.

MSV ve znamení svařování i zpracování plechů

Na letošním MSV v Brně se setkají i výrobci špičkových zařízení pro svařování a strojů pro zpravování plechů. Na naše otázky odpovídají Taťána Malá, jednatelka společnosti JC-Metal, a Jaroslav Pavlů, majitel firmy Presstechnik.

Strojírenské fórum 2019: Zaostřeno na inteligentní výrobu

Letošní podzimní, v pořadí již 10. Strojírenské fórum, bylo opět příležitostí pro setkání špičkových odborníků (nejen) z oblasti výroby. Odehrálo se 19. listopadu v prostorách FEKT VUT v Brně.

Finance pro podnikání - Partnerství úspěšných

Výroba přesných dílů pro rozvod a regulaci plynů, upínacích držáků a čepů pro zásobníky nástrojů v obráběcích centrech, dílů pro nemocniční lůžka, ale i součástí pro pneumatické systémy, luxusní nábytek i traktory, a dalších dílů dle dokumentace dodané zákazníky. Tím vším se zabývá Společnost AR-Kovo, která navíc v kooperaci zajišťuje povrchové úpravy dílů, jako je niklování, zinkování, eloxování, pískování a kalení. Tato úspěšná společnost letos k financování nových technologií využila program Expanze od Českomoravské záruční a rozvojové banky.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit