La fiecare trei ani, târgul internațional Bauma este motorul inovației pentru industria internațională a echipamentelor de construcții, a materialelor de construcție și a mașinilor pentru minerit. Niciun alt târg din aceste sector industrial nu prezintă atât de multe produse noi și dezvoltări. Cu această ocazie, în perioada premergătoare deschiderii expoziției, asociația VDMA, Bauma și alte organizații principale ale industriei germane de construcții lansează premiul pentru inovație. Prin acordarea premiului, organizatorii onorează echipele de cercetare și dezvoltare ale companiilor și institutelor de învățământ superior care au dezvoltat tehnologie de ultimă oră de mare utilizare practică pentru pregătirea pieței, cu un accent special pe mediu, eficiența resurselor și oameni.

Text: Valeriu BEZDEDEANU

Pe 24 octombrie, la deschiderea oficială a târgului internațional Bauma 2022, standul Herrenknecht AG era deja în sărbătoare după ce, în cadrul ceremoniilor premergătoare deschiderii expoziției, compania fusese onorată cu o zi înainte cu râvnitul premiu „Bauma Innovation Award 2022” la categoria „Tehnologia mașinilor”. În cadrul evenimentului festiv de deschidere desfășurat conform tradiției, juriul a anunțat câștigătorii prestigiosului premiu „Bauma Innovation Award 2022”. La categoria „Tehnologia mașinilor”, premiul a fost acordat companiei Herrenknecht AG pentru dezvoltarea tehnologiilor de execuție continuă a tunelurilor în construcția mecanică a infrastructurilor subterane de înaltă performanță.

Premiul a fost acordat pentru noul avânt de inovare în producția mecanizată de infrastructuri de tuneluri de înaltă performanță în toate configurațiile convenționale de soluri moi (formațiuni de soluri moi cu și fără straturi purtătoare de apă). Execuția continuă a tunelurilor, realizată cu cea mai recentă tehnologie de vârf, duce la o reducere semnificativă a duratei de construcție pentru secțiunile mai lungi ale tunelului. Această nouă dezvoltare este utilizată într-un proiect de mobilitate de mare impact din Europa.

Dr.-Ing. E.h. Martin Herrenknecht, fondator și director executiv al companiei Herrenknecht AG, a declarat cu ocazia ceremoniei de premiere: „Execuția continuă a tunelurilor este următorul pas semnificativ de inovație în execuția mecanizată a tunelurilor. Noile rute de trafic subteran trebuie construite din ce în ce mai repede. Această tehnologie de execuție a trunelurilor oferă clienților și antreprenorilor un avantaj decisiv în ceea ce privește timpul, care, în cele din urmă, aduce beneficii întregului proiect și tuturor partenerilor implicați. Tunelurile de cale ferată, de metrou și rutiere pot fi construite și puse în funcțiune mult mai rapid. Sunt deosebit de mândru de premiul pentru inovație pe care l-am primit, deoarece noua metodă de execuție a tunelurilor a fost dezvoltată și pusă în aplicare la Schwanau de către experimentații noștri inginerii veterani împreună cu mai tinerii lor colegi.

Este pentru a treia oară când Herrenknecht AG câștigă premiul „Bauma Innovation Award”: în 2019, premiul a fost acordat pentru metoda E-Power Pipe® pentru instalarea ecologică a cablurilor subterane, iar în 2013 pentru Pipe Express®, o soluție tehnologică semi-deschisă pentru instalarea conductelor.

Până în prezent, execuția mecanizată a tunelurilor cu utilaje cu scut în teren moale a fost întotdeauna un proces secvențial de tip stop-and-go. Fiecare cursă de excavare era urmată de secvența de construcție a inelului de susținere, astfel încât excavarea trebuie să se oprească, iar ciclul de avansare următor să fie demarat doar atunci când următorul inel din segmente de căptușeală a fost complet instalat. Întreruperile de avansare a tunelului în formațiuni de sol moale cauzate de aceste operațiuni succesive înseamnă un timp mai mare de execuție atunci când sunt luate în considerare pe distanțe mai mari În schimb, un proces de execuție continuă a unui tunel, în care mașina de forare poate continua excavarea în timp ce inelele din segmente de căptușeală sunt instalate, poate contribui la economii considerabile în ceea ce privește timpul de construcție. În acest scop, inginerii de la Herrenknecht au conceput un proces bazat pe cele mai recente tehnici și tehnologii.

Este un pas înainte semnificativ. Noul sistem de execuție continuă a tunelurilor, dezvoltat în mod consecvent de inginerii producătorului de mașini de forat tuneluri TBM Schwanau, realizează o creștere notabilă a eficienței în timpul construcției tunelurilor. În special în cazul secțiunilor de tunel mai lungi, execuția tunelului organizată în mod continuu conduce la economii măsurabile în ceea ce privește timpul de construcție.

Principiile de bază ale execuției continue a tunelurilor

În ceea ce privește execuția continuă a tunelului, tehnologia inovatoare este de natură să asigure următoarea succesiune de procese: în cazul unui avans continuu al mașinii de forat tuneluri, acei cilindri de împingere care împing mașina înainte în timpul excavării preiau cota de forță a acelor cilindri care sunt retrași pentru construirea inelului din segmente de căptușeală. Pentru a avea siguranța că mașina de foraj a tunelului se menține în mod corespunzător pe curs în aceste condiții, centrul de presiune care rezultă din forțele de acționare combinate ale cilindrilor de împingere trebuie să rămână neschimbat în poziția sa. Prin urmare, în centrul tehnologiei de execuție continuă a unui tunel se află un sistem informatic puternic și programe software specifice procesului, care pot calcula cu precizie presiunile hidraulice necesare în cilindrii de împingere. Acest lucru oferă garanția că operatorul mașinii poate controla în mod eficient și sigur mașina de forat tuneluri de-a lungul aliniamentului specificat ca și până acum.

Control mai sigur în execuția continuă a tunelurilor

În situația unui avans continuu de excavare a tunelului, operatorul mașinii nu mai controlează manual presiunile din cilindrii de împingere cu ajutorul comenzilor rotative (potențiometre) de pe panoul de comandă. În acest scop, Herrenknecht a dezvoltat recent sistemul „Center of Thrust” (CoT), care ajută operatorul scutului de foraj să controleze cu precizie utilajul. Sistemul este format dintr-un panou de afișare pe care operatorul poate vizualiza poziția curentă a centrului de presiune și pe care, totodată, acesta poate selecta poziția dorită a centrului de împingere. Controlul corespunzător al cilindrilor de împingere este gestionat de algoritmii sistemului informatic. În comparație cu controlul manual prin intermediul potențiometrelor, „CoT” oferă perspectiva de a menține specificațiile direcționale într-un mod mai eficient și mai eficace. Astfel, sistemul „CoT” poate avea o contribuție durabilă la eficiența economică a proiectului de construcție, precum și la calitatea structurii subterane.

Execuție mai rapidă datorită tehnologiei avansate Herrenknecht

Cu metoda de execuție continuă a tunelurilor, se poate obține o creștere a performanței globale de execuție a unui tunel cu un factor de până la 1,6 în comparație cu metoda discontinuă aplicată până acum. Acest lucru poate contribui la o reducere considerabilă a timpului de construcție pentru tunelurile lungi. Caracteristica unică a soluției Herrenknecht este că metoda de execuție continuă a tunelurilor poate fi aplicată de toate tipurile de utilaje TBM în teren moale.

Metoda de execuție continuă a tunelurilor este utilizată pentru prima dată de către consorțiul ALIGN (Bouygues Travaux Publics / sir Robert McAlpine / VolkerFitzpatrick), în cadrul proiectului major High Speed 2 (Tunelurile Chiltern, 2 x 16 km) – o nouă legătură feroviară de mare viteză (320 km/h) care va asigura la final o legătură non-stop între Londra și Birmingham. Lucrarea include, printre alte alte lucrări, execuția a două tuneluri paralele de 16,4 kilometri, cu 38 de pasaje de urgență transversale între ele și cinci puțuri de ventilație/acces de urgență.