Durante operações de escavação de túneis em rocha dura e formações geológicas altamente abrasivas, as fresas na cabeça de corte inevitavelmente sofrem desgaste. A construção de túneis-cruzados e profundos-enterrados-caracterizados pela alta pressão da água-impõe um desgaste particularmente severo nas cabeças de corte das Shield Tunneling Machines (TBMs). A detecção oportuna de desgaste e o reparo sistemático são cruciais para garantir o progresso rápido, seguro e tranquilo da construção do TBM.
A pesquisa indica que o desgaste do cortador segue padrões específicos. Por exemplo, em formações de monzogranito, o desgaste cumulativo nos cortadores de face aumenta de uma forma aproximadamente linear à medida que a sua distância de montagem radial do centro da cabeça de corte aumenta; entre as fresas de borda, aquelas situadas na zona de transição apresentam o maior desgaste cumulativo, com os níveis de desgaste diminuindo gradualmente em direção às bordas externas e internas. Em comparação com a taxa de desgaste por unidade de distância de laminação, a taxa de desgaste por unidade de volume de rocha escavada serve como uma métrica mais precisa para quantificar a severidade e a velocidade do desgaste do cortador.
Para monitorar as condições do cortador em tempo real, podem ser empregados sistemas de detecção on-line. Por exemplo, sistemas baseados em tecnologia de detecção de laser-que utilizam unidades de laser retráteis e sensores montados diretamente na cabeça de corte-podem adquirir dados de desgaste da cortadora durante os breves intervalos em que o TBM está avançando (elevando-se) para frente. Isso permite o monitoramento não tripulado e de alta{4}}precisão-em tempo real, minimizando assim os riscos de segurança associados às inspeções manuais e à manutenção realizada pelo pessoal.
Quando a cabeça de corte sofre desgaste severo durante a escavação de túneis em formações altamente abrasivas, torna-se necessário um reparo sistemático. Estas operações de reparo são críticas para garantir o avanço contínuo, rápido, seguro e suave do TBM. A aplicação de tecnologias de reparação específicas e essenciais constitui uma componente essencial para manter a continuidade do projecto de construção de túneis.
Para resolver problemas como danos à cabeça de corte ou torque excessivo,-geralmente desencadeados por condições geológicas adversas, como zonas rochosas densamente articuladas,-contramedidas abrangentes devem ser implementadas. Estas medidas incluem a otimização da configuração da fresa da cabeça de corte (por exemplo, aumentando o uso de fresas de disco e descontinuando o uso de fresas de ripper para reduzir o torque); selecionar anéis de corte altamente{5}}resistentes ao desgaste ou adotar uma estratégia de substituição mais frequente do cortador; e otimizar o projeto estrutural da cabeça de corte (por exemplo, calcular o ângulo ideal do raspador para facilitar a remoção bidirecional de sujeira durante a rotação para frente e para trás, neutralizando assim as forças rotacionais). Além disso, é essencial limpar imediatamente a sujeira e os sedimentos acumulados na cabeça de corte para evitar a formação de “bolos de lama”. Sempre que necessário, podem ser realizadas modificações estruturais no próprio equipamento para melhorar a sua adaptabilidade a ambientes geológicos específicos.
