Archives: Projects

Yindaruqin Irrigation Project

Project Overview

The Yindaruqin Irrigation Project is the largest self-flowing irrigation control system in China. The project is made up of 33 tunnels that are 75 km (46.6 mi) in length and divert water from the Datong River to dry regions of China’s northern Gansu Province.

In 1990 the Gansu Province Resources Bureau awarded the contract for the project to Cooperative Muratori and Cementisti (CMC) of Ravenna, Italy. CMC chose a 5.5 m (18.0 ft) diameter Robbins Double Shield TBM for the first two drives of the multi-tunnel project.

Geology

Rock formations along the first tunnel, 30A, consist mostly of tertiary sediments and gently dipping conglomerate with drift block and sandy conglomerate. Precambrian crystalline limestone with slate occurs at the tunnel inlet and Quaternary sediments make up the outlet area. Other geologic features of the 30A site include 23 main faults in the limestone section and large karst caves.

The second tunnel, 38, passes through moderately dipping beds of Cretaceous sedimentary rocks, mostly sandstone.

TBM

Robbins built the Double Shield TBM with 37 back-loading 17 inch (432 mm) diameter disc cutters. Six electric motors generated 960 kW (1,287 hp) of power and supplied 3,065 kNm (2,368,000 lb-ft) of torque.

The TBM design included a telescoping section with 12 thrust cylinders behind the cutterhead. These cylinders provided roll control without the need for additional torque cylinders because they were installed at alternating angles between the gripper and forward shield. The arrangement allowed efficient vertical and lateral steering of the cutterhead and forward shield.

The TBM’s rear section housed the grippers and eight auxiliary thrust cylinders. Additional features of the TBM included a two-speed drive, a laser guidance system, hydraulic clutches, stand-by hydraulic pumps and oil filters.

Air compressors on the TBM’s 150 m (492 ft) long back-up train eliminated the need for an air line along the length of the excavation. A 1400 mm (55 in) diameter ventilation duct provided fresh air to the work area and an air scrubber extracts dust from the tunnel.

The back-up system included a single-track trailing gantry followed by a movable California switch. Additional fixed crossings occured at intervals of about 3,500 m (11,483 ft), depending on the average speed of empty and loaded muck cars.

The Robbins Double Shield TBM design allowed the tunnel lining to be installed simultaneously with excavation. The tunnel lining consisted of reinforced concrete segments mechanically erected from within the tail shield as the machine advanced. Each ring’s four segments fit together in a self-locking design, with the rounded lip of one curved segment overlapping that of the neighboring segments. A honeycomb pattern in the finished tunnel lining resulted from the staggered arrangement of segments within the rings. Each 300 mm (11.8 in) hexagonal segment was 1.6 m (5.2 ft) wide, a size that minimized the required number of rings. This feature contributed substantially to the superior advance rate of the TBM.

Tunnel Excavation

The TBM exhibited impressive advance rates — even breaking the world record for average monthly production for TBMs 5 to 6 m (16.4 to 19.7 ft) in diameter. The TBM began boring the 11.7 km (7.3 mi) tunnel 30A on January 9, 1991. The machine bored 780 m (2,559 ft) in the first 22 days and finished five months ahead of schedule. Its average daily advance was 36.09 m (118.4 ft), and its average penetration rate was 4.99 m (16.4 ft) per hour. July 1991 was the machine’s best working month with a total advance of 1,301 m (4,268 ft).

The success of the TBM is remarkable considering the troublesome geology of the tunnel. About 2,300 m (7,545 ft) into the drive, sticky argillaceous conglomerate caused clogging of the muck buckets, chute, hopper and cutter housings. Also, the machine encountered 60 to 150 liter (15.9 to 39.6 gallon) per second water inrushes in fractured calcareous rock around 9,000 m (29,527 ft) into the tunnel. The TBM advance slowed through this section but quickly recovered for the rest of the excavation.

On January 20, 1992, the machine holed through the first tunnel. Work on the second 4.9 km (3.0 mi) tunnel began in April 1992 and finished in August of the same year. In June 1992, the TBM set a world record for 5-6 m (16.4 ft – 19.6 ft) diameter class TBMs when it excavated 1,401.6 m (4,598.4 ft) in one month. Its average daily advance was 40.67 m (133.4 ft), with a maximum of 75.2 m (246.7 ft) on May 11. The TBM’s overall rate of advance was 4.01 m (13.2 ft) per hour.

The machine completed its second tunnel in 120 working days. The original bid specifications for Yindaruqin’s first two tunnels included a 54-month excavation time limit. Both projects were completed in 20 months, less than half the allotted time.

---

Little Calumet

Project Overview

The Little Calumet Leg Tunnel is the final element in Phase 1 of Chicago’s long-running Tunnel and Reservoir Project (TARP). The project involves storm water storage, reservoirs, and feeder tunnels that have greatly improved water quality in Chicago-area Rivers. The Little Calumet Leg is part of a longer TARP tunnel system that prevents combined sewer overflows from spilling into the Little Calumet River.

In 2002, the project owner, Metropolitan Water Reclamation District of Greater Chicago (MWRDGC), awarded the construction contract to the Jay Dee/Affholder Joint Venture. The two contractors split the work, with Jay Dee responsible for surface works, shallow tunnels, and shafts. Affholder was responsible for deep tunnels and TBM boring. The joint venture chose a 5.56 m (18.2 ft) diameter Robbins Main Beam TBM to bore a 12.8 km (8.0 mi) section of tunnel.

Geology

The rock consisted of Silurian age dolomitic limestone with an Unconfined Compressive Strength (UCS) of 97 – 241 MPa (14 – 35 ksi). The limestone had few faults and was considered good tunneling ground.

TBM

Robbins refurbished the Main Beam TBM specifically for the project. The machine featured 39 wedge lock 19 inch (483 mm) cutters and a cutterhead thrust of 9,101 kN (2,044,050 lb). The cutterhead was driven by seven 335.6 kW (450 hp) AC electric motors that supplied 2,350 kW (2,975 hp) of power to the cutterhead. The machine also generated 1,882,877 N-m (1,389,705 lb-ft) of cutterhead torque.

Muck was transported by a Robbins conveyor system, including an an advancing horizontal conveyor, S-type vertical conveyor, surface conveyor, and stacker conveyor.The muck was transported from the bridge conveyor on the back-up to the main horizontal conveyor. A conveyor with self-adjusting curve idlers was necessary for most of the tunnel in order to negotiate tight curves.

Tunnel Excavation

Excavation of the tunnel began on February 13, 2003. The tunnel was driven in two sections from a central launch shaft with an initial bore of 6.1 km (3.8 mi). After the initial drive, the head cutterhead support were hoisted out of the reception shaft. The rest of the machine was then reunited with the head and cutterhead support and taken back through the tunnel for the second 6.7 km (4.1 mi) drive.

The machine executed both drives flawlessly. The TBM broke the world record for best advance in a single eight-hour shift at 45.75 m (150.1 ft), best advance in a day at 116.7 m (382.9 ft), and best advance in a week at 474.7 m (1,557 ft). It also broke the record for most rock excavated in 24 hours at 2,836.55 cu m (3,710 cu yd). The TBM holed through in February 2004.

---

Lesotho Highlands Water Project

Project Overview

The Lesotho Highlands Water Project, a cooperative effort between Lesotho and South Africa, seeks to rejuvenate South Africa’s heavily populated and arid Gaucheng Province. It’s first phase began in 1992 and involved construction of the 180 m (590.5 ft) high Katse Dam, part of the Orange (Sequ) River system in Lesotho. The dam, finished in 1998, supplies water to South Africa’s Vaal river system via a water transfer tunnel and two delivery tunnels.

The two countries awarded the construction contract to the Lesotho Highlands Project Contractors (LHPC), a joint venture of Spie Batignolles (France), LTA Ltd. (South Africa), Ed Zublin AG (Germany), Balfour Beatty Ltd. (U.K.) and Campenon Bernard (France).

In 1991, LHPC contracted The Robbins Company to supply three new tunnel boring machines (TBMs) for the longer water transfer tunnel and one rebuilt TBM for the delivery tunnel. Two other TBMs from Atlas Copco and Wirth also participated in the dig.

Geology

The route of the water transfer tunnel passes through basaltic flows of volcanic rock. The area also includes some blocky conditions along faults and within doleritic dykes.

The south delivery tunnel passes through sedimentary rock, including the Clarens formation. This formation consists of horizontally layered siltstone and sandstone with occasional doleritic dykes and layers of claystone.

TBMs and Conveyors

Robbins supplied two new 5.03 m (16.5 ft) diameter Main Beam TBMs to excavate the 45.6 km (28.3 mi) water transfer tunnel. These machines were equipped with 35 disc cutters, all 17 inches (432 mm) in diameter. Both machines were designed with back-loading cutterheads which allowed for later installation of 19 inch (483mm) diameter cutters. The TBMs featured five 315 kW (422 hp) water-cooled motors that supplied 1,575 kW (2,111 hp) to the cutterhead.

An additional 5.18 m (17.0 ft) diameter TBM was deployed on the south delivery tunnel after being refurbished by Harrison Western Corp. The refitted Main Beam TBM featured 37 cutters all 17 inches (432mm) in diameter. The machine was powered by six 185 kW (248 hp) motors that provided 1,110 kW (1,489 hp) to the cutterhead.

Robbins built the 5.0 m (16.4 ft) diameter Mark-15, an open hard rock TBM, with 4 center cutters, 22 face cutters, and 8 gauge cutters, all 17 inches (432 mm) in diameter. Three 560 kW (751 hp) motors supplied 1,680 kW (2,253 hp) to the cutterhead and produced a torque of 1,588 kNm (1,171,523 lb-ft).

All four of the TBMs supplied were equipped with rock drill and trailing back-up systems.

Tunnel Excavation

The first Main Beam TBM began boring the 17.4 km (10.8 mi) transfer tunnel section in June 1992 and set world tunneling records for its diameter class. It achieved a best day of 86.3 m (283.1 ft), a best week of 399.8 m (1,311.7 ft), and a best month of 1,344.3 m (4,410.4 ft). The TBM set these records despite challenging geology along the tunnel route. Rock jointing necessitated rock support measures, especially at the beginning of the drive. This support took up 24 percent of the total job time. The machine’s average rate of penetration was 4.59 m (15.1 ft) per hour and its average advance rate was 33.4 m (109.6 ft) per day. It broke through in September 1994.

The second Main Beam TBM began its 17.3 km (10.7 mi) drive in July 1992. It achieved an average rate of penetration of 4.1 m (13.5 ft) per hour while maintaining average advance rates of 27.6 m (90.6 ft) per day and 620 m (2,034 ft) per month. The TBM turned in a superior performance with a best day advance of 66.8m (219.2 ft), a best week of 325 m (1,066 ft) and a best month of 1,221 m (4,006 ft).

The Mark 15 also began boring the water transfer tunnel in May 1992 and achieved breakthrough in September 1994. Difficult rock conditions slowed the boring and decreased the machine’s advance rate. Its best day was 62.9 m (206.4 ft), its average rate of penetration was 3.9 m (12.8 ft) per hour, its best week was 289 m (948 ft), and its best month was 987 m (3,238 ft). Rock support (i.e., bolting, rock straps, mesh, and concrete) took up about 15 percent of the total job time.

On October 13, 1994, the final Robbins TBM broke through ventilation shaft #3, completing excavation of the water transfer tunnel.

The refurbished Main beam TBM for the south delivery tunnel began boring in February 1992 and broke through 20 months ahead of schedule in August 1993. The TBM attained this feat in three drives of 2.1 km (1.3 mi), 5.2 km (3.2 mi), and 5.7 km (3.5 mi). Its average rate of penetration was 3.86 m (12.7 ft) per hour or 39.9 m (130.9 ft) per day (in three eight-hour shifts). The best day for the machine was 82 m (269 ft), the best week was 384 m (1,259.8 ft), and the best month was 1,324.4 m (4,345.1 ft).

---

Cobb County Sewer Tunnel

Project Overview

The Chattahoochee Sewer Tunnel is part of a project that meets increasing wastewater capacity needs in East Cobb County. The tunnel provides flow equalization to the RL Sutton Water Reclamation Facility and curbs potential wastewater overflows due to the growing population in Cobb County.

In 2000, project owner Cobb County Water Systems awarded the construction contract to the Gilbert-Healy Joint Venture. The contractors selected two 5.58 m (18.3 ft) diameter Robbins TBMs to bore a 14.6 km (9.1 mi) long section of the 15.3 km (9.5 mi) tunnel.

Geology

The geology of the Atlanta area consists of medium grade metamorphic rocks with some granitic rocks. Much of the rock includes gneiss, mica, and schist with an Unconfined Compressive Strength (UCS) of 150 – 230 MPa (22 – 33 ksi). These rocks have undergone intense weathering and erosion with some regional uplifting.

A key characteristic of the region is a thick layer of residual soil with a transition zone of soil and fractured rock underneath it. This geology posed groundwater problems for the tunnel because the soil zone is porous and water leaks into the fractured transition zone below. Faults in the bedrock can thus have very large water inflows.

Tunnel designers grappled with the difficult geology by pre-testing the rock along the tunnel area using packer tests. A section of rock was bored out and water was injected into the bore hole under pressure. In this way, bedrock permeability could be tested.

TBM

Robbins provided one new and one rebuilt TBM for the tunnels.

The new TBM for the South tunnel featured 19 inch (483 mm) cutters and generated up to 12,144 kN (2,730,000 lb) of cutterhead thrust. The machine was also capable of creating a cutterhead torque up to 2,082,885 N-m (1,536,257 lb-ft).

The rebuilt TBM for the North tunnel was completely redesigned for the project. The machine included 19 inch (483 mm) cutters and the same thrust and torque capacities of the South tunnel TBM.

Each machine was fitted with three rock drills — two behind the cutterhead to install rock bolts as well as one for drilling probe holes and pre-grouting holes to seal off any water inflows.

The conveyors, provided by Robbins, were continuous conveyors that ran along the tunnel as well as in the access shaft.

Tunnel Excavation

The TBM in the South tunnel began boring at the Elizabeth Lane shaft near the south end of the tunnel in August 2001 and finished in October 2002. The TBM experienced few problems and advanced 650 m (2,133 ft) in its first month of boring.

The TBM in the North tunnel began boring in November 2001 and finished in December 2002. It also experienced few problems and completed its task on time and within budget.

Pumping facilities in both the North and South Tunnels were capable of removing up to 18,000 liters (4,750 gallons) per minute, although the expected water inflows were much smaller — up to 1,800 liters ( 475 gallons) per minute. The pumping systems were precautionary and sufficient to control the water inflows encountered.

---

Проект отвода Желтой реки

О проекте

Проект отвода вод Жёлтой реки – амбициозная сеть тоннелей, по которым вода поступит в постоянно засушливые районы провинции Шаньси. Водоподающая система состоит из многочисленных тоннелей общей длиной свыше 100 км.

В 1997 году совместное предприятие (CMC, Impregilo, Chinese Water Conservancy and Hydropower Engineering Bureau No. 4) выиграло лоты 3 и 4. В 2000 году итальянский подрядчик Cooperativa Muratori Cementisti Ravenna (CMC) выиграл лот 5. Все подрядчики выбрали для бурения в сложных геологических условиях тоннельные буровые машины с двумя оболочками (телескопные ТБМ) Компании Роббинс.

Геология

Лот 2: Геология Лота 2 была представлена известняками и доломитовыми породами, характеризующимися редкими разломами. Широко распространены карстовые явления. Крепость пород на одноосное сжатие в интервале 39 – 137 МПа.

Лот 3: Геология Лота 3 представлена падающими и складчатыми доломитовыми известняками, триасовыми песчаниками и аргиллитами с крепостью пород на одноосное сжатие такой же, как для Лота 2. В наличии множественные крутопадающие разломы с встречающимися карстовыми проявлениями.

Лот 5: Геология Лота 5 представлена известняками, песчаниками и алевролитами. Редкие разломы. Крепость пород на одноосное сжатие в интервале 25 – 206 МПа.

ТБМы

Лот 2: На участке Лота 2 применяли телескопные ТБМ Роббинс. Первая машина была новой и ей прошли два тоннеля (Тоннель Е4 и Тоннель Т5) длиной, соответственно, 6,6 км и 25,5 км. Машина имела режущую головку диаметром 4,92 м с 17-дюймовыми шарошками. ТБМ имела частотно-регулируемый привод (ЧРП) и передавала на режущую головку мощность 1575 кВт. Машина могла создавать усилие главной подачи в 9074 кН и создавать момент вращения режущей головки в 2159424 Нм.

Второй машиной Лота 2 стала обновлённая ТБМ диаметром 4,9 м, которой проходили Тоннель Т6 длиной 14 км. У этой машины были 17-дюймовые шарошки, шесть главных двигателей мощностью 75/210 кВт и общая установленная мощность 3000 кВт.

На обеих машинах были идентичные защитовые комплексы. Каждый из 300-метровых комплексов работал с балластированными породными вагонетками в составе поезда и имел свою калифорнийскую стрелку. В хвостовой части защитового комплекса располагались системы водоснабжения, вентиляционная кассета и кабельные катушки.

Лот 3: Другая телескопная ТБМ применялась для проходки 22-километрового участка Тоннеля Т7 Лота 3. Машина имела режущую головку диаметром 4,8 м с 17-дюймовыми шарошками и могла создавать усилие главной подачи в 9074 кН и момент вращения режущей головки в 2159424 Нм. Машина, построенная компанией NFM бурила другую половину Тоннеля Т7, общая длина которого 40,7 км.

Защитовой комплекс этой ТБМ подобен такому для Лота 2.

Лот 5: Для Лота 5 СМС использовала ТБМ Роббинс диаметром 4,8 м, которая хранилась в Китае с 1994 года. Для этого проекта машина была полностью обновлена Компанией Роббинс. СМС и Роббинс решили укрепить существующую режущую головку для обеспечения надёжности её работы в трещиноватых породах. Машина была также оборудована хвостовой оболочкой с уплотнительными проволочными щётками для защиты от водопритоков. ТБМ имела 17-дюймовые шарошки и могла создавать усилие главной подачи в 7562 кН. Момент вращения режущей головки достигал до 1936568 Нм.

Защитовой комплекс для ТБМ Лота 5 был спроектирован специально для увеличения скорости проходки этой машиной. Роббинс удлинил защитовой комплекс для размещения на нём материалов и порожняка на две заходки. Система обработки обделки была также модернизирована для увеличения скорости её возведения.

Проходка

На участках Лота 2 и Лота 3 проходка началась одновременно в феврале 1999 года. ТБМ на участке Т4 пробурила 6,6 км за восемь месяцев и при этом возникало сравнительно мало проблем. Машина побила мировой рекорд в своём классе размеров, пройдя за месяц 1822 м и за сутки 99,4 м тоннеля. Такая же машина пробурила Тоннель Т5 длиной 25,5 км, начав работу в ноябре 1999 года и закончив её в 2001 году. При этом также возникало немного проблем.

Обновлённая ТБМ начала бурение 14-километрового тоннеля Т6 в декабре 1999 года. Машина встретила длинный участок глины и карстовую полость шириной 6 м, для преодоления которой пришлось заполнить её мелким гравием и армированным бетоном. Несмотря на трудности, ТБМ достигла скорости проходки в 81,0 м тоннеля за сутки, 1375 м за месяц и среднемесячной скорости проходки 550 м.

Бурение 22-километрового участка Тоннеля Т7 Лота 3 началось в феврале 1999 года и закончилось в апреле 2001 года. ТБМ и машина NFM начали бурение навстречу друг другу и встретились посредине. Машина Роббинс столкнулась с 50/50 абразивной смесью известняка с песчаником и несколькими крутопадающими разломами. Тем не менее, удалось достичь среднемесячной проходки более 700 м и лучшего месячного показателя в 1281 м пройденного тоннеля.

Проходка на участке Лота 5 началась в сентябре 2000 года, когда на участках Лотов 2 и 3 она уже закончилась. К 8 декабря обновлённая ТБМ уже достигла лучшего показателя суточной проходки в 36,1 м и пробурила свыше 1000 м тоннеля в первый же месяц работы. Позже машина поставила мировой рекорд месячной проходки в классе своего размера – 1352 м. ТБМ закончила проходку тоннеля длиной 13,5 км в сентябре 2001 года.

---

Тоннель в руднике Сан-Мануэль

О проекте

Тоннель в Сан Мануэль был построен, чтобы продлить жизнь руднику в Аризоне. Это один из самых больших в мире рудников, но согласно прогнозам, сделанным до постройки тоннеля, запасы руды должны были быть исчерпаны к 1998 году. Тоннель позволил подготовить к разработке рудное тело Нижний Каламазу, находящееся рядом с истощающимися рудными телами.

Заказчик, Magma Copper Company, подписал контракт на строительство тоннеля с совместным предприятием Frontier-Kemper Constructors Inc. и Deilmann-Haniel GmbH. Совместное предприятие выбрало для проходки открытую ТБМ Компании Роббинс диаметром 4,6 м.

Геология

Геологические условия рудного тела Нижний Каламазу весьма сложные. Здесь представлены рудные тела, порфиры и гранодиориты. Трасса тоннеля стречает многочисленные разломы и жилы: она проходит шесть раз через разлом San Manuel и пять раз – через разлом Virgin. Большие породные массивы были ослаблены гидротермальными проявлениями.

ТБМ

Компания Роббинс спроектировала новую скальную ТБМ открытого типа под конкретные геологические условия этого проекта. Чтобы помешать зажиму режущей головки при встрече с трещиноватой породой, машина может изменить направление вращения режущей головки. Для большей безопасности, ТБМ оснащена тридцатью тремя 17-дюймовыми шарошками задней загрузки.

Установленная мощность машины 1260 кВт, усилие главной подачи 8558 кН. Может быть достигнут момент вращения режущей головки в 2969911 Нм.

Кроме того, дополнительно установлены анкерустановщики и укладчик кольцевой шахтной крепи.

Защитовой комплекс имеет длину 120 м и состоит из 16 тележек на рельсовом ходу. Здесь расположено электрооборудование и системы контроля, гидравлический силовой блок и вспомогательное оборудование.

Порода загружается на ленточный конвейер защитового комплекса, после чего вывозиться тремя составами породных рудничных вагонеток. На путях имеется калифорнийская стрелка.

Проходка

Бурение началось 11 ноября 1993 года из специально пройденной камеры с бетонной обделкой. Разлом San Manuel не создал больших проблем, но влажная глина разлома Virgin замедлила бурение. ТБМ продолжала встречать участки слабой глины и раздробленной породы.

Компания Роббинс с подрядчиками несколько модернизировали машину для увеличения скорости проходки. Они увеличили поток породы через режущую головку, увеличили её момент вращения и добавили дополнительное крепление тоннеля. После первых же модификаций производительность ТБМ значительно увеличилась. За первые 15 месяцев бурения суточная проходка утроилась и достигла величины 22,94 метра. Далее и до окончания бурения машина проходила в среднем 30 метров тоннеля в сутки.

Проходка оставалась в графике строительства и закончилась 4 декабря 1995 года.

---

Ирригационный проект на Реюньоне

О проекте

Эта ирригационная сеть расположена на французской территории в Индийском океане. Она представляет собой систему тоннелей, которые орошают плантации сахарного тростника и снабжают водой основную часть населения на западной стороне острова. Подземные тоннели подают воду из трёх источников восточной половины острова, богатой водой, в более засушливую западную. Проект финансировали несколько организаций, включая Европейское Сообщество, Правительство Франции, Департамент Реюньона и Регион Реюньон.

В 1990 году французский подрядчик SOGEA заказал ТБМ у Компании Роббинс. Роббинс построил тоннельную буровую машину (ТБМ) с одной оболочкой диаметром 4,3 м для строительства Тоннелей 1 и 2 системы. Тоннель 1 передаёт суммарный сток из Тоннелей 2 и 3, а также воду из реки Rivière de Galets. Затем вода транспортируется 8,6 км в водохранилище, расположенное на западе острова. Тоннель 2 – короткий тоннель длиной 2,4 км, который подаёт воду из Тоннеля 1 через сифон под рекой Rivière de Galets.

Геология

Геология всех трёх тоннелей представлена, в основном, оливиновыми базальтами. Разломы региона представлены поясом брекчий в сочетании с аргиллитами и глинами. Водопритоки и чередование пород типичны для этой зоны.

ТБМ

Для решения уникальных по сложности проблем с высокими абразивностью пород и водопритоками в обоих тоннелях, Компания Роббинс спроектировала ТБМ с одной оболочкой. Режущая головка машины была оснащена пятью ковшами и 29 утопленными 17-дюймовыми шарошками. Для безопасной замены шарошек изнутри режущей головки, шарошки имели заднюю загрузку.

Шесть электродвигателей, мощностью по 160 кВт каждый, вращали режущую головку, создавая момент свыше 1297547 Нм. Возможность артикуляции двускоростной режущей головки увеличивала управляемость машины и её стабильность в блочных породах. Роббинс добавил также водоотливную систему и уплотнения режущей головки и оболочки. Эти дополнительные средства подготовили машину для бурения по базальтам с большими водопритоками.

Вентиляционная система машины состояла из 900-миллиметрового вентилятора, воздуховода, воздушного кондиционера и кассеты, смонтированных на защитовом комплексе.

Проходка

В Тоннеле 1 ТБМ встретилась с первой проблемой с самого начала. Породы на первых 500 м тоннеля состояли из крепкого вулканического обломочника, воды и блочного скальника. ТБМ встретилась с двумя протяжёнными зонами неустойчивых пород с максимальным водопритоком примерно 45 литров в секунду. Бригада и специалисты сервисной службы Компании Роббинс справились с этими проблемами, внеся непосредственно на стройке некоторые изменения в конструкцию машины. Одним из их было удаление выдвижной шарошки и установка на её месте дополнительного подборочного ковша. Это создало в режущей головке дополнительное окно для подборки породы и ускорило удаление отбитой породы из забоя, что, в конечном итоге, повысило эффективность бурения.

Некрепкие, но исключительно абразивные, оливиновые базальты вызывали во время бурения сильный износ корпусов шарошек. Проблема была частично решена проходчиками, которые начали наплавлять корпуса шарошек твёрдым сплавом. На участках с самой большой абразивностью срок службы режущих колец составлял от 300 часов для центральных шарошек до 50 часов для контурных.

Несмотря на трудные геологические условия, ТБМ продолжала показывать значительные скорости и закончила работу согласно графику строительства. Машина продвигалась со средней скоростью 4,46 м в час. Проходка велась тремя сменами круглосуточно при пятидневной рабочей неделе. Общая наработка машины составила 1989 машино-часов.

ТБМ закончила бурение Тоннеля 1 в сентябре 1992 года. Затем она прошла обычные ремонт и испытание перед началом бурения Тоннеля 2 в 1993 году. Этот тоннель машина пробурила за шесть месяцев.

---

Кабельный тоннель в Гонконге

О проекте

Кабельный тоннель на острове Гонконг используется дл подачи электроэнергии напряжением 275 кВ от электростанции на близлежащем острове Ламма. Шесть высоковольтных кабелей проложены в тоннеле длиной 5,4 км для электроснабжения жилых районов на западе острова Гонконг.

Заказчик проекта – гонконгская Электрическая Компания, поручила построить тоннель подрядчику Nishimatsu Construction Co. Nishimatsu выбрала для этого ТБМ открытого типа диаметром 4,8 метра. Ранее ТБМ в практике строительства на Гонконге не применялись.

Геология

В пяти местах тоннель пересекает три горных кряжа и проходит под водозабором водохранилища. Горные породы представлены гранитами и кварцами с присутствием некоторых вулканических пород, включающих крепкие туфы и лаву. Гонконгские граниты считаются одними из крепчайших в мире.

ТБМ

Компания Роббинс оборудовала высокопроизводительную машину тридцатью двумя 19-дюймовыми шарошками. Усилие главной подачи ТБМ – 10291 кН при мощности привода режущей головки 2275 кВт. Конструкций машины предусмотрены регулируемые боковые поддержки и гидравлические поддержки свода тоннеля, которые помогают стабилизации режущей головки и траектории движения шарошек.  Большая величина заходки увеличивает время бурения в проходческом цикле и уменьшает время на перестановку захватов (грипперов).

Проходка

Проходка тоннеля началась в марте 1991 года. ТВМ продвигалась на уклоне в гранитном массиве. Водоприток потребовал устройства бетонного обратного свода и цементации трещин вдоль стен тоннеля.

Проходка зоны разлома Wong Nei Chung велась с некоторыми трудностями. Раздробленные и выветрелые граниты требовали крепления и опережающего разведочного бурения, что замедляло проходку. Немотря на это, производительность машины оставалась высокой за все ремя проходки, задержки отняли только 55 смен.

Машина закончила бурение тоннеля в октябре 1991 года, всего через 53 рабочие недели после начала проходки. Средняя недельная скорость проходки была 100 метров и средняя скорость подвижки забоя при бурении – 2,8 метра в час.

---

Seymour Capilano

Project Overview

The Seymour-Capilano Water Filtration Project seeks to improve the filtration of drinking water in Vancouver, British Columbia. The completed filtration system will clean 1.8 billion liters (475.5 million gallons) of water a day and will lower the water turbidity (cloudiness) and micro-organism levels to meet federal standards for drinking water.

The project calls for twin tunnels, each 7.2 km (4.5 mi) long. The tunnels will transport untreated water from the Capilano reservoir to a filtration plant in the Lower Seymour Conservation Reserve and will return treated water to the Capilano reservoir for public consumption.

Geology

In 2004, the project owner, Greater Vancouver Regional District, awarded the construction contract to Germany-based Bilfinger Berger. The contractor chose two 3.8 m (12.5 ft) diameter Main Beam Robbins TBMs to bore the tunnels in intrusive granitic rock with strengths of 200 – 265 MPa (29 – 38 ksi).

TBM

Each TBM is outfitted with probe drills, to be used for the entire length of the tunnels. The probe drills probe ahead 40 m to check for pockets of underground water and verify the geology. The tunnel is unlined during excavation, but each machine is equipped with a ring beam erector to install full or partial beams depending on the geology.

Tunnel Excavation

The first of the two TBMs was delivered on May 18, 2006 and began boring on July 1, 2006. The second Robbins TBM was launched from the same shaft. Both machines were assembled in very short (60.5m/200ft and 70.5 m/230 ft) starter tunnels at the bottom of the 180 m (591 ft) shaft. Because of the short tunnel lengths, both TBMs excavated with their back-up systems partially constructed until they bored ahead 200 m (650 ft). The TBMs were assembled with only 11 decks of their respective 35 deck back-up systems.

After difficult ground conditions halted both TBMs for more than a year, excavation restarted in April 2009. New contractor, Frontier-Kemper/J.F. Shea/Aecon, restarted the machines and achieved advance rates of up to 29 m (95 ft) per day.

On November 4, 2010, the final breakthrough for the second of two Robbins TBMs capped more than two years of hard rock tunneling over a four year period. Frontier-Kemper successfully dealt with rocky conditions and some faulting using a program of rock bolts, wire mesh, and steel sets.  Rock support varies from bare rock in good ground (Class I), to steel sets every 760 mm (30 in) in Class V poor rock.

The second Robbins TBM holed through at an angle into the other tunnel, where a chamber will now be built to conduct raise drilling of the 270 m (885 ft) deep Capilano shaft.  Frontier-Kemper estimates that this work, combined with final shotcrete and steel lining in the tunnels, will take about two years.

---

San Vicente

Project Overview

The San Vicente Pipeline, 17.7 km (11 mi) in length, connects the San Vicente Reservoir in Lakeside, California to the San Diego County Water Authority Second Aqueduct. The pipeline is part of the Water Authority’s Emergency Storage Project that will provide water to the city in the event of a drought or major earthquake.

Project owner San Diego County Water Authority awarded the construction contract to the Traylor-Shea joint venture. The contractor chose a 3.5 m (11.5 ft) diameter Robbins Main Beam TBM and back-up system for two sections of tunnel at opposite ends, totaling about 2.75 km (1.70 mi) in length.

Geology

Due to the varying geology, multiple tunneling methods were chosen for the project. Two open-face digger shields were chosen to mine in conglomerates, while the TBM is mining in sections of rock at either end of the tunnel. The TBM-driven pass through granitic rock geology with a UCS of 140-345 MPa (2050 si).Drill and blast excavation is also being used in sections that interface the rock and conglomerate.

TBM

The refurbished TBM features 17 inch (432 mm) cutters and can generate a thrust of 6,005 kN (1,350,000 lb). The machine also has a maximum torque of 1,056,546 N-m (779,268 lb-ft) at the cutterhead. The Robbins back-up system consists of 11 decks and muck is being removed via muck cars.

Tunnel Excavation

Boring began on June 21, 2006 after an onsite TBM assembly of only 30 working days. The machine excavated a 1.2  (0.7 mi) section west of the San Vicente Portal. and was then slated for an additional 400 m (1300 ft) section in weathered granite with clay seams. The Traylor-Shea JV slowed rotation of the cutterhead in order to bore through the mixed face and avoid clogging of the muck buckets. Excavation of the section using the TBM, rather than drill and blast, saved approximately 120 days on the construction schedule. The machine was then removed and re-launched at the West shaft where it will bore 1.3 km (0.8 mi) east. The machine excavated in granite requiring steel ribs and rock bolts, and completed its second section in April 2008.

---