Как микро тръбопроводните пробивни машини постигат точна подредба и управление по време на инсталационния процес?

Значението на точността при подравняване в микротонелното прокарване на тръби

Ролята на прецизността при безтраншейната инсталация на тръбопроводи

Правилното изпълнение по време на безтраншейна инсталация означава, че тръбопроводите остават здрави и не се сблъскват с други подземни инсталации. Вземете например съвременните машини за микропробиване – те могат да подредят тръби с точност около 25 мм на разстояние от 100 метра благодарение на вградените лазерни насочващи системи. Това намалява нуждата от ръчно настройване с около три четвърти в сравнение с традиционните методи. Проучване от миналата година, посветено на градската канализационна мрежа, разкри интересен факт: ако тръбите отклонят повече от 40 мм от курса, допълнителните разходи за поправка на пътищата и преместване на други услуги достигат приблизително 120 долара на метър. Затова тези прецизни инструменти са толкова важни в гъсто застроени градски райони, където малки грешки всъщност могат да повредят съседни сгради и техните фундаменти.

Чести предизвикателства, които влияят на подравняването по време на микротонелиране

Променливостта на почвата, скритите препятствия и вибрациите от оборудването допринасят за отклонение в подравняването. В зърнестите почви се изискват с 23% повече корекции на управлението в сравнение със спойни глинести почви, докато неотбелязаните тръбопроводи често изискват промяна на траекторията в реално време. Операторите трябва да поддържат скорост на задвижване между 20–50 мм/мин, за да осигурят чувствително управление без предизвикване на прекомерни сили на огъване.

Влияние на състоянието на почвата върху точността на управлението

Налягането от подпочвените води намалява ефективността на управлението на рязещата глава с 30–40% в наситени пясъци в сравнение със сухи условия. В моренни почви, богати на блокове, времето за реакция на управлението трябва да бъде до 15 секунди, за да се предотврати прогресиращо разместване. Проектите в наносни равнини показват 60% по-висока стабилност на подравняването в сравнение с тези в зони с разломи, поради еднородния състав на пластовете.

Типични допуски за подравняване: ±25 мм на всеки 100 метра

Индустриалните стандарти допускат максимално хоризонтално отклонение от 0,25% от дължината на тунела – еквивалентно на ±250 мм/км. Въпреки това, напредналите операции по микротонеловане вече последователно постигат ±25 мм/100 м чрез:

• Триплексни сензори за наклон (точност ±0,01°)
• Хидравлични системи за артикулация с резолюция за позициониране 0,5 мм
• предаване на данни в реално време с честота 5 Hz от режещата глава до контролната кабина

Тези възможности позволяват директни тръбни връзки без допълнителни корекции на фугите при 92% от инсталациите, което съкращава сроковете на проекти с 18–22 дни на километър.

Основни системи за насочване за контрол на подравняването в реално време

Лазерни системи за насочване и тяхната интеграция в машини за микротонеловане

Лазерните системи за подравняване работят, като излъчват ориентировъчни лъчи към целеви табла, прикрепени към режещата глава. Тези системи могат да засичат дори миниатюрни отклонения до около 1 мм. Повечето водещи производители вече ги комбинират с хидравлични управляващи домкрати, които автоматично коригират пътя при отклонение над +/-5 мм. Вземете например проекта за канализация в Хамбург през 2023 година. Екипът използва там микротехника за прокарване на тръби с лазерно насочване и постига почти перфектно подравняване – точност от 99,8% за целия участък от 850 метра през трудни условия на глинеста почва. Доста впечатляващи резултати, имайки предвид с какво са работили.

Гироскопично и инерциално навигационно устройство за проследяване без директна видимост

Гирокомпасите измерват ъглова скорост на 200 Hz, осигурявайки задържане на курса при движение по дъги, където видимостта на лазера е затруднена. В комбинация с инерционни измервателни уреди (IMU), те осигуряват позиционна точност под 3 см – дори при завои от 90° – което ги прави незаменими за сложни градски мрежи за комунални услуги, изискващи прецизен контрол на нивелирането.

Електронни теодолити и целеви камери за непрекъснат мониторинг

Моторизираните теодолити следят призмени цели на тунелиращата машина с резолюция от 0,5 ъглови секунди, като данните се проверяват допълнително чрез CCTV запис от тръбопровода. Този метод на двойна верификация намали споровете за подравняване с 40% при последния проект за транспортен тунел (Доклад за подземно строителство 2022).

Примерно изследване: Подравняване с лазерно насочване при проект за градска канализация на дължина 300 метра

В натоварен район на Барселона предприемачи инсталираха тръби под 15 активни пътни артерии, използвайки хибридна система, включваща:

• Лазерен предавател с дължина на вълната 635 nm и автоматично фокусиране
• Шестосензорни наклономери
• Балансиране на налягането на шлама в реално време

Въпреки срещането на неочаквани пясъчни лещи, изпълнението запази вертикално подравняване ±12 мм и беше завършено 18 дни по-рано от графика. Следмонтажните проучвания потвърдиха отклонение <0,01% от планираните координати.

Сензорна технология и предаване на данни при микротонелиране

Оптимално разположение на сензори за наклон, налягане и отклонение

Правилното позициониране на тези сензори има огромно значение, когато става въпрос за поддържане на точността в рамките на тесния диапазон ±25 мм. Монтираме сензори за наклон близо до мястото, където работи рязещата глава, за да могат да улавят дори малки промени в ъгъла на тангаж до около 0,1 градуса. За измерване на странични движения поставяме сензори за отклонение приблизително на всеки два метра по дължината на машината. Хидравличните домкрати също разполагат с интегрирани преобразуватели на налягане, които измерват силата, прилагана по време на работа – те могат да обработват показания до 3000 kN, преди да се наложи корекция. Според проучване, публикувано миналата година от InterfaceForce, компаниите, които оптимизираха разположението на своите сензори, отбелязали значително намаление на проблемите с подравняването – почти с 87% по-малко неизправности, по-специално при онези видове почвени условия, при които материала се залепва един за друг.

Проводни срещу безжични сензорни мрежи за надеждна предаване на данни

За по-къси разстояния под около 200 метра, проводните връзки все още са предпочитания избор, тъй като предлагат закъснение под 5 милисекунди. Беспроводните мрежи от тип мрежа обаче са направили голям напредък, особено когато са комбинирани с индустриални IoT стандарти, и успяват да поддържат точност на данните около 99,7 или 99,8 процента дори на разстояние половин километър. Много оператори започват да смесват решения днес, използвайки оптични кабели за най-важната управляваща информация, докато разчитат на безжични връзки за по-малко критични измервания. Последният Доклад за тунелна автоматизация от 2024 г. показва още нещо интересно – хибридните системи намаляват проблемите със сигнала приблизително с две трети в сравнение с изцяло проводни инфраструктури при подобни условия.

Оценка на надеждността на сензорни масиви при приложения с дълги предавателни линии

За превози над 300 метра, сензорите трябва да издръжат поне 10 000 часа между повредите според отрасловите стандарти. Корпусът около MEMS сензорите за наклон е проектиран да абсорбира ударите до 15g, като ги предпазва от повреди. Сензорите за налягане се тестват чрез 5000 цикъла, за да се гарантира издръжливостта им. Като се имат предвид реалните резултати от полето в 17 града с различни климатични условия, повечето сензорни системи губят само около 2% ефективност след непрекъсната работа в продължение на половин година. Вземете за пример умната канализационна система в Мумбай, където бяха внедрени резервни сензори в цялата мрежа. Тези конфигурации поддържат почти перфектна работа със само 0,05% простои, дори когато работят непрекъснато по 18 часа всеки ден.

Системи за управление и динамичен контрол при микротонелажни машини

Шарнирни режещи глави за насочващ контрол

Съвременните микротонелажни машини използват шарнирни режещи глави, способни на вертикално и хоризонтално завъртане ±2,5°, което позволява прецизни корекции в посоката по време на копаене. Този дизайн дава възможност на операторите да коригират курса около подземни инсталации или препятствия, без да спират процеса на тонеложене.

Хидравлични артикулационни системи, реагиращи на насочване в реално време

Хидравлични задвижвания, свързани с ПЛК (програмируеми логически контролери), автоматично регулират ориентацията на режещата глава въз основа на данни от насочването. Проучване от Центъра за безтраншейна технология (Trenchless Technology Center) от 2023 г. показа, че тези системи реагират на команди за управление с точност 98% в рамките на 0,5 секунди, като запазват подравняването в допустими граници от ±15 мм.

Регулируема ексцентричност при въртящи се резци за фини корекции на траекторията

Балансиране на стабилността на машината с гъвкавостта на управлението

Съвременните пресови машини разполагат с рами от въглеродна стомана с интегрирани гъвкави възли, осигуряващи структурна устойчивост, като едновременно позволяват до 1,2° контролирано огъване. Този баланс минимизира проседането на почвата – обикновено по-малко от 3 мм в урбанизирани зони – и при това осигурява необходимите корекции при управлението.

От стартиране до приключване: осигуряване на подравняване през целия процес на пресоване

Микротръбното пресоване запазва точността на подравняването чрез три строго контролирани фази.

Установяване на референтни точки и калибриране на стартовото подравняване

Геодезичните измервания установяват координати за стартиране с милиметрова точност, съгласувани с проектните чертежи. Бетонни плочи с гравирани маркери се поставят на интервали от 2 метра около стартовия шахт, като образуват физическа референтна мрежа. Двупосочни инклинометри калибрират ориентацията на рязещата глава в рамките на ±0,2° преди да започне тласкането.

Наблюдение на напредъка и коригиране на отклоненията по време на циклите на тласкане

Сензорите за наклон изпращат актуализации за позицията приблизително на всеки половин минута, докато напредва работата по трасето. Операторите в контролните стаи виждат тези карти на траекторията в реално време на своите екрани и получават предупредителни сигнали, когато отклонението надхвърли 10 милиметра. В такива случаи хидравличните домкрати се активират, за да направят малки корекции между 0,5 и 3 градуса за около две секции тръби, които обикновено са дълги от 2 до 3 метра. Тези корекции помагат движението да продължи напред, без да се губи прекалено много постигнат напредък. С оглед на текущото положение на терен, най-новите строителни усилия постигнаха точност от около 98,7 процента при запазване на позицията благодарение на тези интелигентни PLC системи. Те се справят добре в трудните участъци, където почвата неочаквано става по-твърда.

Проверка на окончателната позиция в приемния шахт

Лазерни скенери в приймачните камери потвърждават точността на монтажа в рамките на 24 часа след пробиването. При шахти под 500 метра крайните позиции обикновено са в рамките на 0,05% от проектното подравняване, когато се измерват с инструменти от клас 1 за геодезия. Документацията по изпълнение сравнява телеметрията на машината с ръчна проверка и отстранява разликите под 5 мм, за да се отговаря на регулаторните изисквания.

ЧЗВ

Какво е микротрошонно пресоване?

Микропробиването на тръби е безтраншейен метод за монтиране на тръбопроводи, при който се използват специализирани машини, за да бутат тръбите през почвата с висока точност.

Защо е важна точността на подравняването при микропробиване на тръби?

Точността на подравняването гарантира правилния монтаж на тръбите, без да се наруши работата на околните подземни комуникации и съоръжения.

Какви са често срещаните предизвикателства при запазване на подравняването?

Често срещаните предизвикателства включват променливост на почвата, скрити препятствия, вибрации на оборудването и налягане от подпочвените води, които влияят върху ефективността на управлението на рязещата глава.

Каква е ролята на сензорите при микропроходното прокарване на тръби?

Сензори като тези за наклон, налягане и огъване са от съществено значение за наблюдението и поддържането на точността на подравняването по време на процеса на инсталиране на тръби.