Какви са основните фактори при избора на микротунелна машина за проект?

Оценка на почвените и геоложките условия за насочване избора на микротонелна машина

Ролята на геотехническото проучване при проектирането на микротонели

Добри резултати от микротонелирането започват със задълбочени геотехнически изследвания. Преди да бъде избрана подходящата конфигурация на машината, инженерите трябва да проучат няколко фактора. Те оценяват стабилността на почвата, измерват нивата на подпочвените води и установяват възможни препятствия по пътя. Всичка тази информация помага да се определи дали копаенето изобщо е възможно и какви подпорни конструкции ще са необходими. Изследването разкрива също важни детайли за свойствата на почвата, като якост при срязване и пропускливост. Тези характеристики имат голямо значение при избора на най-подходящия тип рязещо устройство и при проектирането на системата за шлам за ефективна работа.

Тълкуване на геотехнически отчети (GDRs и GBRS) за точнo планиране

Докладите за геотехнически базови условия (GBR) преобразуват сурови данни от пробиване в приложими насоки за монтаж. Екипите на проекта сравняват протоколите от почвени сондажи с исторически модели на подпочвените води, за да установят реалистични производствени темпове. Правилното тълкуване на тези документи предотвратява скъпоструващи несъответствия между възможностите на машината и действителното поведение на почвата.

Предизвикателства при тунелиране през различни типове терен и преходи между почва и скала

Условията със смесено лице изискват гъвкави конфигурации на микротонелни машини, особено при преход между меки почви и основен скален пласт. Операторите трябва да балансират агресивността на режещите инструменти в скалните слоеве с прецизен контрол на налягането в нестабилни пясъци. Системите за наблюдение в реално време са от решаващо значение при срещане на неочаквани чакълести пластове или артезиански водни потоци по време на преминаване.

Събиране на данни чрез проучвания под повърхността за прогнозиране на производителността на машината

Напреднали тестове за конусно проникване (CPT) и пресометрични изследвания количествено определят поведението на почвата при напрежения от тонелиране. Тези данни осигуряват основа за предиктивни модели за сили при задвижване и постижими скорости на напредване. Скорошни иновации комбинират тримерен радар за проникване в земята с традиционни проби от шахти, за да създадат детайни профили на почвата, които оптимизират машинната работа.

Кейс Стъди: Адаптиране на настройките на микротонелна машина към условия на смесен терен

На скорошен проект за полагане на 1200-метров канализационен колектор през редуващи се глинести и варовикови слоеве бяха необходими три модификации на режещия диск по време на процеса. Екипът намали износването на инструментите с 40% чрез хибридни конфигурации от дискови рязачи и зъбци-рипери, като запази точност на подравняване от 98%. Този адаптивен подход минимизира простоюването и позволи завършване на проекта с 220 000 долара под бюджета, въпреки сложните геоложки преходи.

Съпоставяне на възможностите на микротонелната машина с конкретните изисквания на проекта

Оценка на възможностите на микротонеловата борова машина (MTBM) за определени дължини и дълбочини на преминаване

Успехът на проекта зависи от съгласуването на спецификациите на MTBM с параметрите на преминаването. Машините, предназначени за преминавания над 1000 фута, изискват здрави системи за избутване с тяга над 2500 kN. Изискванията за дълбочина определят класовете на налягане – проекти под 40 фута се нуждаят от шламови системи, които поддържат 15 psi, за да стабилизират стените на шахтата.

Конфигурация на рязещата глава въз основа на условията на почва и скала

Несъвпадащи резци увеличават разходите за износване с 18–32% в преходна геология.

Система за шлам и ефективност на разделяне на материали в различни формации

Среди с високо съдържание на пясък изискват циклонни сепаратори, обработващи над 300 GPM, докато земи със спойност изискват концентрации на бентонитов шлам под 15%. Проекти в напукани скали постигат с 22% по-високи успехи при използване на полимернообогатени шламове.

Оптимален шлам за почвените условия: балансиране на стабилността и течението

Праговите стойности на вискозитета са от решаващо значение:

• Пясъчни почви : 25–35 секунди вискозитет по Марш фуние
• Скални пукнатини : 18—22 секунди с добавки на целулоза
  Прекалено гъстите суспензии намаляват скоростта на напредване с 40% в пропускливи почви.

Парадокс в индустрията: машини с висока производителност срещу недостатъчно използвани функции при кратки тонели

Изпълнители често използват ТБМ с налягане 500 psi за тонели с дължина 200 фута, които изискват по-малко от 200 psi — практика, която увеличава разходите с 145 долара на фут поради ненужно гориво и износване на компоненти.

Диаметър на тръбата, дължина на тонела и съвместимост на системата за задвижване

Как диаметърът на тръбата влияе върху избора на микротонелна машина

Размерът на тръбата има голямо значение за това какъв тип тягово усилие и конфигурация на рязещата глава са необходими за микротонелна машина. Повечето отраслови насоки определят около 42 инча като минимален диаметър, който все още позволява на работниците да влизат вътре и да управляват системата за отстраняване на изкопания материал, докато машината работи. Когато обаче се работи с по-големи тръби, нещата се променят значително. Станават необходими армирани бутащи тръби, както и специални рязещи глави, които могат да преодолеят допълнителното съпротивление от почвените материали. Една честа грешка, която инженерите допускат, е изборът на оборудване, което няма достатъчно тегловно усилие за реалните размери на тръбата, с която работят. Това може да доведе до сериозни проблеми по-късно, когато налягането при пробиването надвиши около 3000 kN, според изследване, публикувано от Института за безтраншейна технология през 2023 година.

Максимизиране на дължината на монтажа с подходящи бутащи системи и стратегия на задвижване

Хидравличните системи за избутване направиха възможно прокарването на тунели над 1000 метра чрез вмъкване на междинни тласкови станции заедно с автоматични системи за смазване с бентонит. Полеви тестове в градски инфраструктурни проекти показват, че тези напреднали конфигурации намаляват загубите от триене с между 18% и 22% в сравнение с традиционните методи на пробиване. Начинът, по който позиционираме тези тласкови станции, има решаващо значение за равномерното разпределяне на силите по лицевата част на тунела, като запазва подравняването в рамките на около ±10 мм, дори и при работа с различни типове почвени слоеве. Инженерите по тунели трябва да намерят оптималния баланс между разстоянието на тези станции един от друг и постоянното следене на показанията за сила, за да се избегне нежелано огъване или усукване. Повечето специалисти разчитат силно на най-новите изследователски данни от микротонелни проучвания относно ефективността на различните смазки под налягане и какви налягания всъщност са реалистични на практика.

Постигане на прецизност: Системи за насочване и изисквания за точност при микротонелиране в градски условия

Постигане на тесни допуски при микротонелиране с напреднали системи за насочване

Днешните машини за микротонелиране са оборудвани с лазерно насочване и автоматично управление, които ги задържат в отклонение от около 10 мм в двете посоки – нещо от решаващо значение при копаене под натоварени градски улици, където под земята има много съществуващи комуникации. Технологията в тези машини комбинира гироскопи с моментален анализ на данни, така че операторите да могат постоянно да правят малки корекции, докато машината работи в различни почвени слоеве. Според проучване, публикувано миналата година, тези напреднали системи намаляват проблемите с подравняването с около 40 процента в сравнение със старомодните ръчни методи, особено при работа със сложни почвени смеси, съдържащи както пясък, така и глина.

Точност на оборудването като функция на лазерно насочване и мониторинг в реално време

Лазерни предаватели, работещи по две оси, се използват за маркиране на местата, където нещата трябва да бъдат подравнени в предната част на тунели, а едновременно с това радар с навлизане в земята сканира подземни обекти, които биха могли да попречат. Хората, управляващи оборудването, следят всичко чрез табла, свързани с облака, които показват точно къде се намират машините в сравнение с подробните 3D планове, с които работят. Цялата тази проверяваща система поддържа точността, дори когато почвата отдолу постоянно се променя. Виждали сме, че това работи много добре на практика – при последните проекти са останали в рамките на 97 процента от предвидените траектории през всички тези сложни градски райони, пълни с тръби и кабели.

Анализ на тенденции: Нарастващо търсене на субсантиметрова точност в урбани микротонели

Градовете все повече се фокусират върху точността до милиметър, когато става въпрос за защитата на старата инфраструктура. Вижте числата: около 72% от градските тунелни договори днес изискват отклонение от не повече от 5 мм, което е значително увеличение спрямо само 48% през 2018 г. Защо това е важно? На практика се установява, че строителните проекти, използващи автоматизирани системи за насочване, изискват приблизително с 30% по-малко корекции по време на изпълнението. Това има голямо значение особено в близост до чувствителни зони като метростанции или влаконеводни линии, където грешките могат да бъдат скъпостоящи. Подизпълнителите, работещи на разстояние до 2 метра от тези конструкции, имат най-голяма полза от такива строги допуски.

Управление на икономичността и риска при разверзването на микротонелни машини

Съчетаване на първоначалните инвестиции с печалбите от дългосрочна ефективност

При избора на микротонелажна машина предприемачите трябва да вземат предвид разходи, които далеч надхвърлят само ценовия етикет. В областта съществува класически дилема: машините, оборудвани с напреднали системи за насочване, определено намаляват текущите оперативни разходи с течение на времето, но изискват по-голяма първоначална инвестиция. Говорим за допълнително 12 до 18 процента по-висока първоначална вноска в сравнение с базовите модели. И данните го потвърждават. Скорошно проучване от 2023 година показа, че проектите, използващи тези прецизни ТБМ, приключили работата си с 32 процента по-бързо. Това предимство в скоростта компенсира по-високите начални разходи, тъй като се спестяват средства за труд и коригиране на грешки по-късно.

Скрити разходи при несъвместим избор на микротонелажна машина и почвени условия

Несъвместимите комбинации машина-почва водят до натрупващи се разходи:

• Наказания за реактивност на почвата : Абразивните почви могат да увеличат честотата на смяна на рязещата глава четири пъти
• Отмяна на влиянието на подпочвените води : Проектите в райони с високо ниво на подпочвени води, използващи ненатиснати ТБМ, похарчват с 18—25% повече за водоотвод
  Докладът на ASCE от 2022 г. за инфраструктурата набляга, че 23% от проектите за микротонелиране надвишават бюджета поради недостатъчна интерпретация на геотехническите данни, като се подчертава нуждата от задълбочено проучване на подземните условия.

Данни: Средно 23% превишаване на разходите поради недостатъчни геотехнически данни (ASCE, 2022)

Геоложките оценки преди строителството предотвратяват скъпоструващи промени по време на проекта. Проектите, прилагайки стандарта ASTM D420-18 за вземане на проби от почва, намалиха непланираното простоюване на машини с 41% в сравнение с тези, използващи основни проучвания на обекта.

ЧЗВ

Какво е микротунелиране?

Микротонелирането е безтраншейна строителна методика, използвана за полагане на тръбопроводи под съществуваща инфраструктура с минимални повърхностни нарушения.

Защо геотехническото проучване е важно при микротонелирането?

Геотехническото проучване помага за оценка на стабилността на почвата и нивата на подпочвените води, които са от решаващо значение за избора на подходяща техника и проектирането на опорни конструкции.

Как диаметърът на тръбата влияе на избора на машина?

Диаметърът на тръбата влияе върху необходимата тласкова способност и конфигурацията на рязещата глава за успешни операции по микротонелиране.