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Se distinguen dos grandes grupos: los topos y los escudos, aun cuando también existen tuneladoras mixtas como las que excavan actualmente la línea 9 "Línea 9 (Metro de Barcelona)") del Metro de Barcelona.

Toupeiras

As toupeiras são perfuradoras de túneis projetadas para escavar rochas duras ou médias, sem muita necessidade de suporte. A sua diferença fundamental com os escudos é que não estão equipados com um cilindro de aço atrás do disco de corte que desempenha a função de escoramento temporário.

A força de impulso é transmitida à cabeça de corte por cilindros (cilindros de impulso). A reação produzida é transmitida à empena do túnel através das pinças (força de ancoragem). As garras também compensam o torque produzido pela cabeça de corte, que lhes é transmitido através da viga principal.

Quando um ciclo de avanço for concluído, é necessário reposicionar as pinças, para as quais a viga principal repousa sobre o suporte traseiro. Assim que as garras estiverem ancoradas em seu novo local, o suporte traseiro é liberado e um novo ciclo de avanço começa.

Escudos

Shields são perfuradoras de túneis projetadas para escavar rochas ou solos macios, terrenos que requerem sistematicamente a colocação de suporte. Ao contrário dos topos, os escudos possuem um invólucro metálico externo (que dá nome a este tipo de máquina) que suporta provisoriamente o solo desde a frente de avanço até algo além de onde é colocado o suporte definitivo, normalmente constituído por anéis formados por cerca de 7 aduelas. Desta forma, a estabilidade do túnel está sempre garantida. Muitas vezes estão preparados para avançar abaixo do lençol freático.

Se for uma perfuradora de túnel com cabeça rotativa, geralmente é equipada com picaretas, sarrafos ou “rippers” (elementos que arrancam o solo) e cortadores (elementos que quebram a rocha por indentação). Possui também uma série de aberturas, muitas vezes ajustáveis, através das quais o material rasgado passa para uma câmara localizada atrás do disco de corte e de onde é posteriormente transportado para o exterior da máquina.

Atrás desta câmara estão alojados os motores e o posto de comando da máquina, espaços totalmente protegidos pela carcaça metálica.

Em seguida vem todo o sistema de perfuração: primeiro os cilindros perimetrais (com distância entre 1,20 e 1,50 m). Estes macacos perimetrais apoiam-se no último anel de aduelas colocado no revestimento final do túnel. Terminado o percurso dos cilindros de avanço, é colocado um novo anel de segmentos (dentro do invólucro, que se estende um pouco mais, para que o túnel fique sempre apoiado) e inicia-se um novo ciclo de escavação. É necessária uma injeção de argamassa "Argamassa (construção)") ou graxa para preencher o vazio de 7 a 9 cm de espessura entre os segmentos e o solo escavado.

Distinguem-se dois grandes grupos de escudos, entre os quais se distinguem as tipologias explicadas a seguir:

Escudo Duplo

Outro tipo de tuneladora é a chamada Double Shield, capaz de funcionar como toupeira ou como escudo, dependendo da qualidade do maciço rochoso, sendo a melhor solução para maciços com seções de tipologia solo-rocha variável. Neste tipo de tuneladoras, a blindagem é dividida em duas partes, a frontal onde está localizada a cabeça de corte e a traseira onde é montado o anel de segmentos.

O movimento destas duas partes do escudo é independente, sendo as "pinças" colocadas num espaço aberto entre elas, para que a cabeça possa cavar enquanto os anéis das aduelas são montados na cauda do escudo. Desta forma o desempenho alcançado com este sistema é muito superior ao de uma simples blindagem. Este sistema é aplicado naqueles terrenos capazes de resistir à pressão transmitida pelas garras. Ao mesmo tempo que os cilindros de impulso principais impulsionam o escudo frontal para a frente e a roda de corte realiza a escavação, um novo anel de aduelas de suporte abrigadas dele é montado no escudo traseiro.

Quando o solo é mais fraco e não é capaz de resistir à pressão das garras, a tuneladora funciona como um simples escudo, fechando a folga das pinças, e a tuneladora apoia-se, por meio de cilindros auxiliares, no último anel colocado, a fim de obter a reação necessária para o impulso da cabeça de corte (ou seja, como funciona uma blindagem normal). Portanto, trabalhando em modo escudo, não é possível escavar simultaneamente com a montagem do anel de aduelas.