Kako se mikrotunelna mašina uspoređuje s tradiicionalnim metodama tuneliranja?

Što je mikrotunelska mašina i kako radi?

Strojevi za mikrotuneliranje, ili MTM-ovi kako se često nazivaju, daljinski su upravljani sustavi posebno izgrađeni za ugradnju podzemnih cijevi bez kopanja rovova. Ovi strojevi kopaju kroz tlo istovremeno gurajući gotove cijevi na svoje mjesto pomoću jakih hidrauličnih dizalica. Cijela operacija započinje iz tzv. lansirne jame. Od tamo rezački glava MTM-a ulazi u zemlju, uz pomoć posebnog muljnog sustava koji održava stabilnost tunela i odnosi sav prljavište i stijene natrag na površinu. Operatori ovih strojeva mogu ih u stvarnom vremenu upravljati zahvaljujući laserskim vođenim sustavima, što pomaže da sve ostane u skladu s prvobitnim planom. Kada se uzme u obzir koliko manje poremećaja dolazi na površini, studije pokazuju smanjenje za oko 75 posto u usporedbi s tradicionalnim metodama kopanja rovova, prema nedavnim izvještajima iz industrije.

Ključni dijelovi: Sustav vođenja, potisni okvir i rezačka glava

Tri komponente određuju učinkovitost MTM-a:

• Sistemi za usmjeravanje : Koristi laserske i giroskopske senzore za praćenje odstupanja veličine do 5 mm, omogućujući ispravljanje kursa bez prekida operacija.
• Sastav za podizanje : Proizvodi do 1.200 tona potiska za potiskivanje cijevi kroz iskopane tunele uz održavanje strukturne cjelovitosti.
• Rezna glava : Konstruiran s zamjenjivim diskastim reznicima i otvorima za mulj kako bi se nosio s različitim tipovima tla, od mekog gline do stjenovitih formacija.

Daljinsko upravljanje i nadzor u stvarnom vremenu za precizno izvođenje

Suvremeni strojevi za bušenje tunela sada dolaze opremljeni senzorima povezanim s internetom i pametnim softverom koji prati stvari poput tlaka tla, koliko se okretnog momenta primjenjuje te da li je sve ispravno poravnato. Kada operateri dobiju ove ažurirane podatke u stvarnom vremenu na svojim ekranima, mogu gotovo odmah prilagoditi parametre ako je potrebno. Možda usporiti rezni dio, podesiti konzistenciju mulja ili izmijeniti potisnu silu iza stroja. Sustav zapravo stvara povratnu petlju u kojoj se pogreške događaju rjeđe, a skupi problemi s poravnanjem izbjegavaju prije nego što postanu katastrofe. To je vrlo važno kod projekata ispod cesta ili u blizini zgrada gdje bi čak i male pogreške kasnije mogle uzrokovati velike probleme.

Integracija s postupkom potiskivanja cijevi u bezrovnim građevinskim radovima

Kada mikrotunelske strojeve rade uz sustave potiskivanja cijevi, mogu izgraditi te podzemne komunalne vodove bez svih problema vezanih uz kopanje. Stroj napreduje kroz tlo dok hidraulični dizalice potiskuju one izdržljive betonske ili čelične cijevi točno iza mjesta gdje rezanje prolazi kroz zemlju i stijenu. Ono što ovaj pristup čini tako učinkovitim je to što nema potrebe za dodatnim radnicima koji bi naknadno instalirali cjevovode odvojeno. Izvođači izvještavaju da projekt brže završe kada koriste ovu kombiniranu tehniku, osobito u gradovima gdje je prostor ograničen i gdje je potrebno smanjiti poremećaje prometa. Troškovi rada obično padnu negdje između trećine i pola onoga što bi tradicionalne metode koštale, što objašnjava zašto sve više općina prelazi na ova napredna rješenja tuneliranja.

Točnost i preciznost: Mikrotuneliranje naspram tradicionalnog iskapanja

Navigacija vođena laserom i ispravci u stvarnom vremenu kod mikrotuneliranja

Mikrotunelske mašine mogu postići preciznost na razini manjoj od jednog inča zahvaljujući svojim laserskim navigacijskim sustavima koji neprestano podešavaju smjer rezanja glave. Ti se sustavi obrađuju više od pedeset točaka podataka svake sekunde samo da bi sve ostalo poravnano unutar otprilike tri desetine stupnja od zadane staze. Prema nekim studijama slučaja iz ISTT-a, ovakva konfiguracija obično postiže točnost od oko 98 posto na poslovima duljim od tisuću stopa ili više. Ono što čini sve ovo iznimno korisnim jest da operateri odmah mogu uočiti probleme i popraviti ih dok mašina nastavlja s bušenjem, bez potrebe zaustavljati cijeli proces. Ovo postaje iznimno važno kada su u blizini podzemni cjevovodi i kablovi koje ne želimo oštetiti.

Pogreške poravnanja u tradicionalnim tunelskim metodama koje zahtijevaju puno ručnog rada

Klasično kopanje i dalje ovisi o tim ručnim mjerenjima koja se ažuriraju otprilike svakih sat vremena, što može uzrokovati probleme s poravnanjem koji se tijekom vremena nagomilavaju. Govorimo o odstupanju od trase za oko 7,6 cm na svakih 150 metara kopanja. Istraživanje provedeno 2023. godine na otprilike 120 gradilišta jasno je pokazalo da su radnici morali izvoditi dodatne korekcije bušenja u gotovo trećini svih slučajeva. A svaki put kad bi došlo do toga, dodatni troškovi projekta iznosili su 18.000 USD. U tim dubokim rovovima gdje je vidljivost skoro nula, ekipa je većinu vremena prisiljena koristiti zastarjele podatke o poziciji. To samo pogoršava problem točnosti kako se kopanje nastavlja.

Studija slučaja: Postavljanje cjevovoda u centru Seattla pomoću mikrotunelske mašine

Tijekom ugradnje olujne cijevi dugačke 1.200 stopa ispod povijesnog područja Pioneer Square, radnici su koristili 48-inčnu mikrotunelsku mašinu kako bi vertikalno zadržali poravnanje unutar samo 0,2 inča. Ono što ovo čini zaista impresivnim je koliko su bili blizu postojeće infrastrukture. Laserski vođeni sustav uspio je ostati unutar 12 inča od aktivnih plinskih vodova tijekom cijele operacije. Prilično iznenađujuće s obzirom da nije došlo ni do jednog prekida usluge tijekom izgradnje. A ako to nije bilo dovoljno, cijeli proces bušenja završen je čak 11 dana prije nego što bi tradicionalne metode to mogle postići, prema procjenama industrijskih procjena ISTT-a iz 2022. godine.

Učinkovitost projekta: Usporedba vremena i operativnih performansi

Brža postava i kontinuirano bušenje mikrotunelskim strojevima

Priprema mikrotunelskih strojeva za rad traje otprilike 3 do 5 dana, što je znatno brže od uobičajenih 2 do 3 tjedna potrebnih za postavljanje tradicionalne tunelske opreme. Manja veličina ovih strojeva znači manje pripremnih radova na gradilištu prije početka rada, a oni rade neprekidno bez potrebe da radnici ručno uklanjaju tlo i stijene. Sve to rezultira stalnim napretkom ispod zemlje. Operateri mogu konstantno napredovati čak i u teškim uvjetima tla s ocjenom čvrstoće na tlak oko 30 MPa. Nema potrebe zaustavljati se svakih nekoliko sati kako bi se očistilo, pa se projekti završavaju brže i s manje problema.

Utjecaj vremenskih prilika i poremećaja na površini na trajanje tradicionalnog tuneliranja

Prema istraživanju provedenom 2022. godine, metode tuneliranja otvorenim rezom obično svake godine izgube između 18 i 22 radna dana zbog vremenskih problema poput kiše, mrazova i poplava na površini. Kada je riječ o gradskim projektima, dodatno postoji još više problema. Izvođači moraju upravljati prometnim tokovima, popravljati oštećene ceste i osiguravati sigurno kretanje ljudi oko velikih građevinskih jama. Dobra vijest je da mikrotuneliranje zaobilazi sve ove probleme jer djeluje ispod površine tla gdje povremeni uvjeti nisu bitni. To omogućuje puno glađe planiranje projekata u urbanih područjima gdje svaki dan ima značenje.

Uvid u podatke: 40% brži završetak projekata (Izvor: ISTT, 2022)

Međunarodno društvo za tehnologiju bezrovnih radova pratile je 127 projekata cjevovoda između 2019. i 2021. godine, utvrdivši da mikrotuneliranje postiže prosječno vrijeme dovršetka od 18,7 tjedana nasuprot 31,1 tjedna kod tradicionalnih metoda. Vodeće građevinske konsultantske tvrtke ovu učinkovitost pripisuju robotskoj preciznosti koja eliminira preradu — što čini 12% tradicionalnih vremenskih okvira projekta — te sposobnosti rada 24/7 u ograničenim prostorima.

Analiza troškova i dugoročne ekonomske prednosti mikrotuneliranja

Veći početni ulog u opremu za mikrotuneliranje

Tradicionalni iskopi obično uključuju tešku mehanizaciju koja kompanijama može koštati od pola milijuna do milijun dolara. Mikrotuneliranje koristi potpuno drugačiji pristup, zahtijevajući stvari poput hidrauličnih dizalica i sofisticiranih laserskih navigacijskih sustava. Prema podacima iz industrije ISTT-a iz 2022. godine, početak s mikrotuneliranjem obično zahtijeva početne troškove između dva i četiri milijuna dolara. No ovdje postaje zanimljivo za planere svjesne budžeta. Veliki početni trošak isplati se kasnije kada se pogledaju tekući troškovi. Troškovi rada znatno padaju jer je potrebno manje stalnog nadzora. Ni radovi na obnovi nakon dovršetka nisu toliko opsežni. I ne smijemo zaboraviti na sve novce ušteđene na upravljanju prometnim poremećajima tijekom izgradnje. Kada se uzme u obzir cjelokupna slika tijekom vijeka trajanja projekta, ove mašine zapravo se pokazuju kao ekonomičnije, unatoč njihovoj višoj cijeni.

Uštede kroz smanjenje radne snage, obnove i upravljanja prometom

Strojevi za mikrotuneliranje smanjuju ručni rad za 60–70% automatskom instalacijom cijevi i uklanjanjem tla. A istraživanje iz 2023. otkrilo je da smanjenje ometanja površine smanjuje troškove obnove za 200–400 USD po metru duljine. Gradovi također uštede 1,2–4,5 tisuća USD dnevno izbjegavajući zatvaranje cesta i upravljanje obilaznicama.

Studija ukupnih troškova: Cjevovod za otpadne vode u Torontu

Cjevovod za otpadne vode dug 4,2 km, instaliran u Torontu pomoću stroja za mikrotuneliranje, ostvario je ukupnu uštedu od 22% u odnosu na tradicionalno kopanje. Ključni faktori uključivali su nula neplaniranih oštećenja komunalija—smanjujući troškove popravka za 740 tisuća USD—i 18% bržu izvedbu. Projekt je održao točnost poravnanja od 99,8%, eliminirajući skupu prepravku koja je česta kod ručnih metoda.

Utjecaj na okoliš i sigurnosne prednosti strojeva za mikrotuneliranje

Smanjeno ometanje površine i očuvanje urbanih pejzaža

Kada se koriste strojevi za mikrotuneliranje, oni u osnovi rade ispod površine, pa gotovo da nema poremećaja na površini. Potrebne su samo male rupe na svakom kraju za pristup. Gradovi to jako cijene jer im ulice ostaju netaknute, staništa divlje prirode nisu uznemirena, a nitko kasnije ne mora trošiti fortunu na popravak oštećenih cesta ili parkova. Pogledajte što se dogodilo prošle godine kada su inženjeri polagali cijevi ispod područja močvare koja je zakonski zaštićena. Utvrdili su da je njihovo kopanje uzrokovalo samo 1/5 nereda u usporedbi s tradicionalnim metodama kod kojih se svuda kopaju veliki rovovi. Osim toga, ovi strojevi rade na zatvorenom sustavu koji sprječava širenje prašine i krhotina u okolno tlo, što ih čini posebno pogodnima za područja koja zahtijevaju zaštitu prirode. Iako nisu savršeni za svaku situaciju, većina ekoloških grupa izgleda zadovoljna time koliko ova tehnologija održava čistoću tijekom građevinskih projekata.

Smanjenje emisije ugljičnih spojeva i utjecaja na okoliš od opreme

Prema istraživanju ISTT-a iz 2022. godine, mikrotuneliranje proizvodi otprilike 35 posto manje ugljičnih emisija u usporedbi s otvorenim postupcima. Tradicionalne metode kopanja zahtijevaju mnogo velikih strojeva i stalno premještanje materijala, dok mikrotuneliranje djeluje znatno preciznije, pa je stoga potrebno manje iskopavanja nego što je to inače slučaj, te se ukupno stvara manje otpada. Prošlogodišnje studije pokazale su također nešto vrlo značajno pri promatranju gradova gusto zgrađenih zgradama. Zamjena starih dizelskih bagera novijom električnom opremom za mikrotuneliranje može smanjiti onečišćenje česticama za gotovo 90% u tim uskim urbaničkim područjima gdje je kvaliteta zraka najvažnija.

Poboljšana sigurnost radnika i sukladnost s OSHA propisima u projektima bez rova

Rad na daljinu uklanja potrebu za ljudima da rade u tim opasnim podzemnim lokacijama. Iz kontrolnih soba iznad tla, radnici upravljaju ovim malim strojevima za bušenje tunela i pritom su sigurni od naglih urušavanja, prodiranja otrovnih plinova ili zarobljavanja između teških dijelova strojeva. Prema nekim izvješćima OSHA-a koje smo vidjeli u posljednje vrijeme, otprilike je dvostruko manje ozljeda povezanih s kopanjem rovova kada tvrtke pređu na ove tehnike bez kopanja, otprilike od 2021. godine. I ne smijemo zaboraviti one pametne uređaje za nadzor koji sve prate u stvarnom vremenu. Oni otkrivaju znakove nestabilnog tla ili toga kad se nešto počne micati s traga dugo prije nego što itko dođe u ozbiljnu opasnost. Zaista impresivne stvari kad razmisliš o svim mogućim opasnostima pod zemljom.

Česta pitanja

Koja je glavna prednost korištenja mikrotunelskih strojeva?

Strojevi za mikrotuneliranje omogućuju preciznu ugradnju cijevi s minimalnim ometanjem površine zahvaljujući naprednim laserski vođenim sustavima i hidrauličkim dizalicama, što rezultira bržim dovršetkom projekta i smanjenjem troškova rada.

Kako strojevi za mikrotuneliranje osiguravaju sigurnost tijekom rada?

Operateri upravljaju strojevima za mikrotuneliranje na daljinsko, čime se eliminira potreba za radnicima u opasnim podzemnim okruženjima. Dodatno, nadzorni sustavi pružaju ažuriranja u stvarnom vremenu kako bi se spriječili mogući rizici.

Zašto bi općine odabrale mikrotuneliranje umjesto tradicionalnih metoda iskapanja?

Općine preferiraju mikrotuneliranje zbog njegove isplativosti, točnosti i minimalnog poremećaja urbanog pejzaža, što omogućuje bolji promet i manji utjecaj na okoliš tijekom izgradnje.

Kakva vrsta početnih ulaganja je potrebna za mikrotuneliranje?

Mikrotuneliranje zahtijeva početna ulaganja koja variraju od dva do četiri milijuna dolara za opremu poput hidrauličnih dizalica, laserskih navigacijskih sustava i reznih glava, ali donosi dugoročne uštede.