W komorze startowej na Retkini zamontowano ważący około 35 ton pierścień uszczelniający. To jeden z elementów przygotowujących budowę tunelu Kolei Dużych Prędkości pod Łodzią do rozpoczęcia drążenia tarczą TBM. Pierścień nie wytwarza podciśnienia ani nie napędza maszyny. Jego rola jest inna: ma uszczelnić newralgiczne miejsce, w którym ogromna tarcza opuści komorę startową i wejdzie w grunt. Pozwala to utrzymywać kontrolowane warunki podczas pierwszych metrów drążenia i ograniczać ryzyko przemieszczeń gruntu nad powstającym tunelem.
W komorze startowej na Retkini trwają przygotowania do jednej z najbardziej skomplikowanych operacji inżynieryjnych prowadzonych obecnie w Łodzi. To właśnie stąd ogromna tarcza TBM ma rozpocząć wykonywanie tunelu prowadzącego w kierunku Łodzi Fabrycznej.
Jednym z najnowszych etapów prac było zamontowanie pierścienia uszczelniającego. Konstrukcja waży około 35 ton i składa się z dwóch warstw uszczelnienia. Do jej instalacji potrzebna była specjalistyczna suwnica.
Jeszcze bardziej wymowna od masy elementu jest wymagana dokładność jego montażu. Jak informuje Port Polska, pierścień został osadzony z tolerancją wynoszącą zaledwie ±5 mm. Prace prowadził zespół generalnego wykonawcy – PORR.
Dlaczego jednak przy konstrukcji ważącej dziesiątki ton tak istotne jest kilka milimetrów?
fot.: Port Polska
Pierścień nie wytwarza podciśnienia. Jego zadaniem jest uszczelnienie startu TBM
Żeby zrozumieć znaczenie właśnie zamontowanego elementu, trzeba zobaczyć, co będzie się działo, kiedy tarcza rozpocznie pracę. TBM nie jest po prostu gigantycznym wiertłem. Maszyna podczas drążenia musi jednocześnie urabiać grunt, zapewniać odpowiednie warunki na czole tunelu, usuwać urobek, budować obudowę powstającego tunelu oraz kontrolować przestrzeń pomiędzy tą obudową a otaczającym gruntem. Szczególnym momentem jest start maszyny z komory. Tarcza znajduje się początkowo wewnątrz ogromnej żelbetowej konstrukcji. Następnie jej głowica przechodzi przez przygotowany otwór w ścianie komory i zaczyna zagłębiać się w grunt. Właśnie w tym miejscu potrzebne jest skuteczne uszczelnienie.
35-tonowy pierścień zamontowany na Retkini ma współpracować z tarczą podczas jej wyjścia z komory. Jego zadaniem jest stworzenie bariery ograniczającej niekontrolowany przepływ materiałów wokół maszyny i umożliwiającej utrzymanie kontrolowanych warunków podczas rozpoczęcia drążenia. Pierścień sam nie wytwarza ani ciśnienia, ani podciśnienia. Jest elementem systemu uszczelniającego, który umożliwia prawidłową pracę pozostałych systemów TBM oraz procesu wykonywania tunelu.
Co znajduje się pomiędzy tunelem a ziemią?
To jeden z najważniejszych, a jednocześnie najmniej widocznych elementów całej technologii.
Za głowicą TBM powstaje właściwa konstrukcja tunelu. Maszyna układa kolejne prefabrykowane segmenty, z których tworzone są zamknięte pierścienie obudowy. Średnica otworu wykonanego przez głowicę TBM jest jednak większa od zewnętrznej średnicy gotowej obudowy tunelu. Oznacza to, że pomiędzy betonowymi segmentami a otaczającym gruntem pozostaje przestrzeń. Nie można pozostawić jej pustej. W czasie pracy TBM przestrzeń ta jest wypełniana materiałem iniekcyjnym – zaczynem. Ma on wypełnić pustkę pozostającą za przesuwającą się maszyną oraz zapewnić odpowiednie podparcie obudowy tunelu.
Jeżeli proces nie byłby odpowiednio kontrolowany, grunt mógłby przemieszczać się w kierunku powstałej przestrzeni. W przypadku tunelu wykonywanego pod miastem takie przemieszczenia mogą przekładać się na osiadanie powierzchni.
Właśnie dlatego Port Polska, opisując funkcję zamontowanego pierścienia, zwraca uwagę na możliwość kontrolowania ciśnienia zaczynu cementowego pomiędzy obudową tarczy a gruntem i ograniczanie ryzyka niekontrolowanego osiadania terenu.
fot.: knews.pl
Jak TBM buduje tunel?
Praca tarczy jest powtarzającym się cyklem. Najpierw obracająca się głowica urabia grunt przed maszyną. Urobek trafia do wnętrza TBM i jest transportowany dalej. Jednocześnie trzeba kontrolować warunki panujące na czole tunelu. To niezwykle istotne, ponieważ maszyna pracuje wewnątrz gruntu, który wywiera na nią nacisk, a dodatkowym czynnikiem mogą być wody gruntowe.
Po wykonaniu kolejnego fragmentu tunelu maszyna zatrzymuje postęp, a specjalny system znajdujący się wewnątrz TBM montuje prefabrykowane betonowe segmenty. Kilka segmentów tworzy pełny pierścień obudowy. Następnie w przestrzeń pomiędzy nową obudową a gruntem wtłaczany jest materiał wypełniający. Siłowniki hydrauliczne TBM opierają się o gotowy pierścień obudowy i przesuwają całą maszynę do przodu. Głowica ponownie zaczyna pracować i cały cykl się powtarza. W ten sposób metr po metrze powstaje gotowy tunel.
fot.: knews.pl
Dlaczego pierwsze metry są szczególne?
W normalnym trybie pracy TBM znajduje się już w tunelu i może wykorzystywać wykonaną wcześniej obudowę jako element całego procesu przesuwania maszyny.
Start wygląda inaczej. Maszyna musi przejść ze sztywnej konstrukcji komory startowej bezpośrednio do gruntu. W tym czasie stopniowo powstają pierwsze pierścienie obudowy, a wszystkie systemy muszą osiągnąć właściwe parametry pracy. Dlatego strefa wyjścia tarczy z komory wymaga szczególnego przygotowania. Zamontowany właśnie 35-tonowy pierścień jest jednym z elementów tego przygotowania. Jego znaczenie nie wynika więc wyłącznie z masy konstrukcji. Najważniejsza jest szczelność i geometria miejsca, przez które ogromna maszyna rozpocznie swoją drogę pod Łodzią.
Pod ziemią liczą się milimetry
To szczególnie ważne podczas prowadzenia prac pod terenem zurbanizowanym.
Nad przyszłym tunelem znajdują się ulice, sieci infrastrukturalne i budynki. Zadaniem inżynierów jest więc nie tylko wykonanie tunelu, ale prowadzenie robót w taki sposób, aby przemieszczenia gruntu pozostawały pod kontrolą. Znaczenie ma cały system: odpowiednie warunki na czole maszyny, ilość odbieranego urobku, prawidłowe wykonanie obudowy, wypełnienie przestrzeni za segmentami oraz monitoring zachowania gruntu i obiektów znajdujących się na powierzchni. Dlatego przy konstrukcji mającej około 14 metrów średnicy tolerancja ustawienia jednego z elementów startowych wynosi zaledwie kilka milimetrów.
fot.: Port Polska — Komora startowa - Łódź Retkinia
Przed tarczą 4,6 kilometra pod Łodzią
Na Retkini trwają obecnie przygotowania komory startowej do montażu i uruchomienia TBM.
Tarcza będzie wykonywała tunel o długości około 4,6 km, prowadzący w kierunku gotowej już komory odbiorczej w rejonie Łodzi Fabrycznej. Tunel będzie miał około 14 metrów średnicy. Wewnątrz jednej dużej rury znajdą się dwa tory, po których pociągi będą mogły poruszać się z prędkością do 160 km/h.
Pomiędzy Retkinią i Łodzią Fabryczną zaplanowano również pięć komór ewakuacyjnych. Jedna z nich – w pobliżu ul. Nad Karolewką – znajduje się już w fazie realizacji, natomiast przy kolejnej prowadzone są prace przygotowawcze. Rozpoczęcie drążenia przewidywane jest na I kwartał 2027 roku.
Tunel będzie elementem przyszłej linii Kolei Dużych Prędkości „Y”, łączącej Warszawę przez Port Polska i Łódź z kierunkami na Poznań oraz Wrocław. Odcinek Warszawa – Port Polska – Łódź ma zostać uruchomiony w 2032 roku, a kolejne odcinki „Y” w kierunku Poznania i Wrocławia do 2035 roku.
35-tonowy pierścień jest więc tylko jednym z wielu elementów przygotowywanej operacji. Jego instalacja dobrze pokazuje jednak skalę technicznego wyzwania.
Tunel liczy się w kilometrach, tarcza w metrach i tysiącach ton, ale część najważniejszych parametrów całej operacji nadal liczona jest w milimetrach.st w milimetrach.
Weź udział w dyskusji!
Masz opinię, dodatkowy kontekst albo chcesz podzielić się własnym doświadczeniem? Zostaw komentarz pod artykułem.