Как се сравнява микротунелна машина с традиционните методи за тунелиране?

Какво е машина за микротонелуване и как работи?

Машини за микротонелиране, или както често се наричат MTM, са дистанционно управлявани системи, проектирани специално за полагане на подземни тръби без изкопаване на траншеи. Тези машини копаят почвата, докато едновременно вталкват готови тръби на мястото им с помощта на мощни хидравлични домкрати. Цялата операция започва от така наречения стартов шахт. Оттам режещата глава на МТМ навлиза в земята, подпомагана от специална система с пулп, която осигурява стабилност на тунела и извежда нагоре всички пръст и скални отпадъци. Операторите на тези машини могат да ги управляват в реално време благодарение на лазерни навигационни системи, което помага точното следване на първоначалния план. Когато се вземе предвид колко по-малко е смущението на повърхността, проучвания показват намаление от около 75 процента в сравнение с традиционните методи за копаене на траншеи, според последни отраслови доклади.

Основни компоненти: Навигационна система, рама за вталкване и режеща глава

Три компонента определят ефективността на МТМ:

• Система за управление : Използва лазери и гироскопични сензори за проследяване на отклонения с размер до 5 мм, което позволява коригиране на курса без прекъсване на операциите.
• Рамка за натискане : Генерира до 1200 тона тяга, за да избутва тръби през изкопани тунели, като запазва структурната цялост.
• Резачна глава : Конструиран със сменяеми дискови резци и сламови отвори за обработка на различни видове почви – от мека глина до скалисти формации.

Дистанционно управление и реално време наблюдение за прецизно изпълнение

Съвременните тонелни пробивни машини вече са оборудвани с интернет-свързани сензори и умно софтуерно осигуряващо проследяване на параметри като налягане в почвата, колко усукващо усилие се прилага и дали всичко остава правилно подравнено. Когато операторите получават тези актуализации в реално време на своите екрани, те могат почти незабавно да коригират параметрите при нужда – например да забавят рязещия диск, да променят консистенцията на шламовата смес или да регулират бутащото усилие зад машината. Системата по същество създава обратна връзка, при която грешките се случват по-рядко, а скъпостоящи проблеми с подравняването се избягват преди да се превърнат в катастрофи. Това има голямо значение по проекти под пътища или в близост до сгради, където дори малки грешки по-късно биха могли да причинят сериозни проблеми.

Интеграция с метода за подземно полагане на тръби чрез изтласкване при безтраншейна конструкция

Когато микротонелни машини работят заедно с системи за вкарване на тръби, те могат да изграждат подземни инженерни мрежи, без да се налага обичайното копаене. Машината напредва напред през почвата, докато хидравлични преси бутат тежки бетонни или стоманени тръби точно зад нея, където тя преминава през почва и скала. Това прави метода изключително ефективен – няма нужда от допълнителни работници след това, за отделна инсталация на тръбопроводите. Подизвозвачи съобщават, че проектите се приключват по-бързо с тази комбинирана техника, особено в градове с ограничено пространство и където е важно да се минимизира смущението на трафика. Разходите за труд обикновено намаляват с около една трета до половина спрямо традиционните методи, което обяснява защо все повече общини се обръщат към тези напреднали тонелни решения.

Точност и прецизност: Микротонелиране срещу традиционно изкопаване

Навигация по лазер и корекции в реално време при микротонелиране

Машините за микротонелиране могат да достигнат прецизност на ниво под инч благодарение на своите лазерни навигационни системи, които постоянно коригират посоката на рязане. Тези системи обработват повече от петдесет данни всеки един втори, за да поддържат точност в рамките на около три десети от градус от зададената траектория. Според някои практически изследвания на ISTT, този вид конфигурация обикновено осигурява точност от около 98 процента при проекти с дължина над хиляда фута или около това. Освен това, операторите могат незабавно да откриват проблеми и да ги отстраняват, докато машината продължава да копае напред, без да е необходимо спиране. Това е особено важно, когато в близост има подземни тръби и кабели, които не искаме да бъдат повредени.

Грешки в подравняването при традиционните тонелни методи с голяма ръчна работа

Традиционното копаене все още разчита на ръчни проучвания, които се актуализират на всеки около час, което може да доведе до натрупване на проблеми с подравняването с течение на времето. Говорим за отклонение от около 7,6 см на всеки 152 метра изкоп. Проучване от 2023 година, обхващащо около 120 различни строителни площадки, показа ясно, че работниците са били принудени да правят допълнителни корекции чрез пробиване в почти една трета от случаите. И всеки път, когато това се случвало, към разходите по проекта се добавяли още 18 000 долара. В дълбоките траншеи, където видимостта е практически нулева, екипажите през по-голямата част от времето са принудени да използват остарели позиционни данни. Това само влошава цялостния проблем с точността, докато продължава копаенето.

Кейс Стъди: Монтаж на тръбопровод в центъра на Сиатъл с използване на микротонелов апарат

По време на инсталирането на бурещ водосточен колектор с дължина 1200 фута под историческия квартал Пионир Скуеър, работниците използваха 48-инчова микротонелна машина, за да поддържат вертикалното подравняване в рамките само на 0,2 инча. Това, което прави този проект наистина впечатляващ, е колко близо са минали до съществуваща инфраструктура. Лазерно насочената система успя да остане в радиус от 12 инча от активни газопроводи през цялата операция. Доста впечатляващо, като се има предвид, че по време на строителството не е имало никакви прекъсвания в услугите. Освен това целият процес на пробиване приключи цели 11 дни по-рано в сравнение с традиционните методи, според оценки на индустрията от ISTT през 2022 г.

Ефективност на проекта: Сравнение по време и оперативни показатели

По-бързо пускане в експлоатация и непрекъснато пробиване с микротонелни машини

Подготовката на микротонелни машини за работа отнема около 3 до 5 дни, което е значително по-бързо в сравнение с обичайните 2 до 3 седмици, необходими за настройване на традиционното тонелно оборудване. По-малкият размер на тези машини означава по-малко подготовка на площадката преди начало на работата и те продължават да работят непрекъснато, без да се налага ръчно премахване на пръстта и скалните парчета от работниците. Всичко това води до постоянен напредък под земята. Операторите могат да напредват стабилно, дори когато работят в трудни почвени условия с показатели за якост на компресия около 30 MPa. Няма нужда да спират на всеки няколко часа само за да почистват отпадъците, което прави проекти по-бързи и с по-малко усложнения.

Влияние на времето и повърхностните смущения върху графиките на традиционното тонелуване

Според някои проучвания, извършени през 2022 г., методите за тунелиране с отворен изкоп обикновено губят между 18 и 22 работни дни всяка година поради проблеми с времето като дъжд, студени вълни и наводнения на повърхността. Когато става въпрос за градски проекти, има още повече предизвикателства. Подизводачите трябва да пренасочват трафика, да поправят повредени пътища и да осигуряват безопасно придвижване на хората около големите строителни площадки. Добрата новина е, че микротонелирането избягва всички тези проблеми, тъй като работи под земното равнище, където условията на повърхността нямат почти никакво значение. Това води до много по-гладки графици за реализация на проекти в урбанизирани райони, където всеки ден има значение.

Аналитика на данни: 40% по-бързо завършване на проекти (Източник: ISTT, 2022)

Международното дружество за безтраншейни технологии е отбелязало 127 проекта за тръбопроводи между 2019 и 2021 г., като е установило, че микротонелирането постига средно време за завършване от 18,7 седмици спрямо 31,1 седмици при традиционните методи. Водещи строителни консултанти приписват тази ефективност на роботизираната прецизност, която изключва преправките – отговорни за 12% от продължителността на традиционните проекти – и възможността за непрекъсната работа 24/7 в стеснени пространства.

Анализ на разходите и дългосрочните икономически ползи от микротонелирането

По-високи първоначални инвестиции в оборудване за микротонелиране

Традиционните земни работи обикновено изискват тежка техника, която може да струва на компаниите от половин милион до един милион долара. Микротонелирането използва съвсем различен подход и се нуждае от неща като хидравлични домкрати и онези модерни лазерни навигационни системи. Според данни от индустрията на ISTT от 2022 г., стартирането на микротонелиране обикновено изисква първоначални разходи между два и четири милиона долара. Но тук става интересно за планиращите с оглед на бюджета. Голямата първоначална инвестиция се възвръща по-късно, когато се анализират текущите разходи. Разходите за труд значително намаляват, тъй като няма нужда от постоянно наблюдение. Възстановителните работи след завършване също не са толкова обширни. И нека не забравяме парите, спестени чрез управление на нарушенията в движението по време на строителството. Когато се има предвид цялостната картина през целия жизнен цикъл на проекта, тези машини всъщност се оказват по-икономични, въпреки по-високата си първоначална цена.

Икономии чрез намален ръчен труд, възстановяване и управление на трафика

Машините за микротонелиране намаляват ръчния труд с 60–70%, като автоматизират монтажа на тръби и отстраняването на почва. Проучване от 2023 г. показа, че намаленото разрушаване на повърхности намалява разходите за възстановяване с 200–400 долара на погонен метър. Градовете също спестяват по 1200–4500 долара дневно, като избягват затваряния на пътища и управлението на обходни маршрути.

Пример за общата цена: Канализационен тръбопровод в Торонто

Канализационен тръбопровод с дължина 4,2 км, монтиран в Торонто с машина за микротонелиране, постигна общо 22% икономия в сравнение с традиционното копаене. Основни фактори бяха липсата на непланирани повреди на инфраструктурата — което намали ремонтните разходи с 740 000 долара — и 18% по-бършо завършване. Проектът запази точност на подравняване от 99,8%, като изключи скъпоструващи поправки, типични за ръчни методи.

Въздействие върху околната среда и предимства за безопасността при използване на машини за микротонелиране

Намалено разстройване на повърхности и запазване на урбани ландшафти

Когато се използват микротонелни машини, те по принцип работят под повърхността, така че почти няма разстройства над земята. Нужни са само малки отвори в двата края за достъп. Градовете наистина оценяват това, защото улиците им остават непокътнати, местообитанията на дивата природа не се нарушават и никой не трябва да харчи огромни пари за поправяне на повредени пътища или паркове по-късно. Вижте какво се случи миналата година, когато инженери полагаха тръби под област с мочурище, която е защитена по закон. Оказа се, че копането им причинява само 1/5 от хаоса в сравнение със старомодните методи, при които навсякъде се копаят големи траншеи. Освен това тези машини работят с герметична система, която спира праха и отпадъците да проникнат в заобикалящите грунтове, което ги прави особено подходящи за места, където природата трябва да бъде защитена. Въпреки че не са перфектни за всяка ситуация, повечето еколози изглеждат доста доволни от това колко чиста остава средата по време на строителни проекти с тази технология.

По-ниски въглеродни емисии и по-малък след от машини

Според проучване на ISTT от 2022 година, микротонелирането произвежда около 35 процента по-малко въглерод в сравнение с отворените методи за копаене. Традиционните методи изискват много големи машини и постоянен транспорт на материали, докато микротонелирането работи значително по-точно, което води до по-малко ненужно разкопаване и по-малко отпадъци като цяло. Проучвания, направени миналата година, показаха още нещо впечатляващо при разглеждането на градове с гъсто застроени сгради. Замяната на старите дизелови екскаватори с ново електрическо оборудване за микротонелиране може да намали замърсяването с прахови частици с почти 90% в тези стеснени урбани пространства, където качеството на въздуха е от най-голямо значение.

Подобрена безопасност на работниците и спазване на изискванията на OSHA в безтраншейни проекти

Работата на разстояние премахва необходимостта хората да работят в онези опасни подземни зони. От контролни стаи над повърхността, работниците управляват тези миниатюрни проходни машини, като остават в безопасност от внезапни обвали, изтичане на токсични газове или блокиране между тежки машинни части. Според някои доклади на OSHA, които сме виждали последно, откакто компаниите са преминали към тези безкопани технологии около 2021 г., настъпил е спад с около половината в броя на нараняванията, свързани с копане на траншеи. И нека не забравяме онези модерни мониторингови устройства, които наблюдават всичко в реално време. Те засичат признаци за нестабилна почва или когато нещо започне да се отклонява от курса, задълго преди някой да попадне в сериозна беда. Наистина впечатляващо, като се имат предвид всички потенциални опасности под земята.

ЧЗВ

Какво е основното предимство при използването на микротонелни машини?

Машините за микротонелиране осигуряват прецизна инсталиране на тръби с минимални повърхностни нарушения благодарение на напреднали лазерно насочени системи и хидравлични домкрати, което води до по-бързо завършване на проектите и намаляване на разходите за труд.

Как машините за микротонелиране осигуряват безопасност по време на операциите?

Операторите управляват машините за микротонелиране дистанционно, което премахва необходимостта от присъствие на работници в опасни подземни среди. Освен това, системите за наблюдение предоставят актуална информация в реално време, за да се предотвратят потенциални рискове.

Защо общините биха избрали микротонелиране вместо традиционните методи за изкоп?

Общините предпочитат микротонелирането поради неговата икономическа ефективност, точност и минимални смущения в градските ландшафти, което позволява по-плавно движение на трафика и по-малко въздействие върху околната среда по време на строителството.

Какъв вид първоначални инвестиции са необходими за микротонелиране?

Микротонелирането изисква първоначално инвестиране в размер от два до четири милиона долара за оборудване като хидравлични домкрати, лазерни навигационни системи и режещи глави, но осигурява дългосрочни спестявания.