Πώς να επιλέξετε το κατάλληλο πρόσθετο για μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία πίεσης εδάφους σε αργιλώδη άμμο;

Η επιλογή του κατάλληλου πρόσθετου είναι μία από τις πιο κρίσιμες αποφάσεις που λαμβάνει ένας χειριστής κατά τη λειτουργία μιας μηχανή ανύψωσης σωλήνων με ισορροπία πίεσης γης μέσω αργιλώδους άμμου. Η λανθασμένη επιλογή πρόσθετου μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την κατάσταση του εδάφους, να διαταράξει τη σταθερότητα της πρόσοψης και να οδηγήσει σε ακριβά καθυστερήματα του έργου. Είναι συνεπώς απαραίτητο να κατανοηθεί η σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων του εδάφους και της χημείας του πρόσθετου πριν από την έναρξη οποιασδήποτε διάτρησης.

Η αργιλοπηλώδης άμμος παρουσιάζει μοναδικές προκλήσεις για μια μηχανή ανύψωσης σωλήνων με ισορροπία πίεσης γης . Η χαμηλή της διαπερατότητα, η συνεκτική της δομή και η τάση της να κολλάει στα κοπτικά εργαλεία απαιτούν προσεκτικά επιλεγμένα πρόσθετα για τη διατήρηση σταθερής και εργάσιμης συνοχής του εξορυσσόμενου υλικού εντός της θαλάμου πίεσης. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς να αξιολογήσετε και να επιλέξετε το κατάλληλο πρόσθετο, ώστε κάθε διέλευση με μηχάνημα ισορροπίας εδαφικής πίεσης (EPB) σε αργιλοπηλώδη άμμο να επιτυγχάνει ασφαλή, αποτελεσματική και προβλέψιμη πρόοδο.

Κατανόηση της συμπεριφοράς της αργιλοπηλώδους άμμου σε μια διέλευση EPB

Βασικά χαρακτηριστικά του εδάφους που επηρεάζουν την επιλογή των πρόσθετων

Πριν επιλέξετε οποιοδήποτε πρόσθετο για μηχάνημα διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης, η ομάδα του έργου πρέπει να χαρακτηρίσει λεπτομερώς το αργιλικό ιλύωδες έδαφος. Το αργιλικό ιλύωδες έδαφος έχει συνήθως δείκτη πλαστικότητας μεταξύ 10 και 30, πολύ χαμηλό συντελεστή διαπερατότητας και υψηλή συνοχή. Αυτές οι ιδιότητες σημαίνουν ότι η κεφαλή κοπής της μηχανής διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης συναντά έδαφος που σχηματίζει φυσικά σφαιρίδια, συσσωρεύεται στους δισκοειδείς τομείς και αντιστέκεται στην ελεύθερη ροή μέσω του κοχλιοειδούς μεταφορέα. Χωρίς κατάλληλη επεξεργασία, η μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης δεν μπορεί να διατηρήσει σταθερή εδαφική πίεση στη θαλαμοειδή κοιλότητα, με αποτέλεσμα να υπάρχει κίνδυνος καθίζησης της επιφάνειας ή ξαφνικής έκρηξης.

Η κατανομή του μεγέθους των κόκκων, το φυσικό περιεχόμενο νερού και τα όρια Atterberg είναι οι τρεις σημαντικότερες παράμετροι που πρέπει να μετρηθούν πριν από την έναρξη της εξόρυξης από μηχάνημα διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε αργιλοπηλώδες ιλύς. Ένα έδαφος με περιεκτικότητα σε νερό κοντά στο όριο ρευστότητας είναι ήδη αρκετά μαλακό ώστε η μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης να το επεξεργαστεί με ελάχιστη προσθήκη αφρού. Αντιθέτως, ξηρή ή σκληρή αργιλοπηλώδης ιλύς υποχρεώνει τον χειριστή της μηχανής διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης να εισάγει μεγαλύτερους όγκους πρόσθετων υλικών για να πλαστικοποιήσει αποτελεσματικά το υλικό εξόρυξης.

Πώς αντιδρά η αργιλοπηλώδης ιλύς στους κοινούς τύπους πρόσθετων υλικών

Το αφρός, η γαιώδης πάστα βεντονίτη και οι διαλύματα πολυμερών είναι οι τρεις κύριες κατηγορίες πρόσθετων που χρησιμοποιούνται με μηχάνημα διείσδυσης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε αργιλώδη άμμο. Κάθε τύπος αλληλεπιδρά διαφορετικά με την εδαφική μήτρα. Ο αφρός μειώνει την εσωτερική τριβή του επεξεργασμένου εδάφους και βοηθά το μηχάνημα διείσδυσης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης να διατηρεί σταθερή ροπή. Η γαιώδης πάστα βεντονίτη προσδίδει πλαστικότητα και μειώνει την πρόσφυση στο κεφάλι κοπής του μηχανήματος διείσδυσης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης. Τα διαλύματα πολυμερών τροποποιούν την ιξώδες και βοηθούν στη σταθεροποίηση της πρόσοψης όταν το μηχάνημα διείσδυσης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης συναντά στρώματα με υψηλότερο περιεχόμενο σιλτ. Η επιλογή μεταξύ αυτών εξαρτάται από τα πραγματικά αποτελέσματα δοκιμών εδάφους, όχι από υποθέσεις.

Επιλογή του κατάλληλου πρόσθετου για συνθήκες αργιλώδους άμμου

Η συνθήκη με αφρό ως κύρια στρατηγική πρόσθετου

Η αφρώδης ουσία είναι το πλέον διαδεδομένο πρόσθετο που χρησιμοποιείται κατά τη λειτουργία μηχανήματος διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε αργιλοπηλώδη άμμο. Το σύστημα έγχυσης αφρού στο μηχάνημα διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης εισάγει ένα προ-δημιουργημένο μείγμα από αφρογεννητικό παράγοντα, νερό και συμπιεσμένο αέρα απευθείας στην κεφαλή κοπής. Αυτό μετατρέπει το εξορυγμένο αργιλοπηλώδες άμμο σε ομοιογενή, πλαστική πάστα, την οποία το μηχάνημα διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης μπορεί να διαχειριστεί αποτελεσματικά. Ο λόγος διόγκωσης του αφρού και ο ρυθμός έγχυσής του πρέπει να προσαρμόζονται στη φυσική περιεκτικότητα του εδάφους σε νερό. Για αργιλοπηλώδη άμμο με μέτρια υγρασία, το μηχάνημα διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης απαιτεί συνήθως λόγο διόγκωσης αφρού μεταξύ 5 και 15, με όγκους έγχυσης που αντιστοιχούν περίπου σε 20 έως 40 τοις εκατό του όγκου του εξορυγμένου εδάφους ανά μέτρο προόδου. Οι χειριστές πρέπει να παρακολουθούν συνεχώς τον δείκτη πίεσης της θαλάμου του μηχανήματος διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης για να επιβεβαιώνουν ότι η συνθήκη επεξεργασίας είναι επαρκής και να προσαρμόζουν τη δόση αφρού σε πραγματικό χρόνο.

Συνδυασμός βεντονίτη και πολυμερών πρόσθετων με αφρό

Σε πολλά προφίλ αργιλικής ιλύος, ένα μόνο πρόσθετο δεν είναι επαρκές και η μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης επωφελείται από συνδυασμένη προσέγγιση. Η προσθήκη λάσπης βεντονίτη μέσω των δευτερευόντων ακροφυσίων έγχυσης της μηχανής διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης μειώνει την πρόσφυση στην κεφαλή κοπής και λιπαίνει το δακτυλιοειδές κενό μεταξύ του κορμού της μηχανής και της σειράς σωλήνων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν η μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης αντιμετωπίζει σκληρά στρώματα αργιλικής ιλύος, τα οποία αυξάνουν τη δύναμη ώθησης και την απαιτούμενη ροπή. Διαλύματα πολυμερών μπορούν να προστεθούν μαζί με αφρό όταν η μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης αντιμετωπίζει μεταβατικές ζώνες όπου η περιεκτικότητα σε ιλύ ξαφνικά αυξάνεται. Το πολυμερές βελτιώνει την ισχύ γέλης του επεξεργασμένου εδάφους, προλαμβάνοντας τον διαχωρισμό εντός του κοχλία μεταφοράς της μηχανής διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης και διατηρώντας σταθερό κλίμακα πίεσης στην κοιλότητα.

Η βελτιστοποίηση της δόσης για μια μηχανή προώθησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης, η οποία συνδυάζει πολλαπλά πρόσθετα, απαιτεί συστηματικές δοκιμαστικές εγχύσεις πριν από την κύρια προώθηση. Η ομάδα του έργου θα πρέπει να διεξάγει εργαστηριακές δοκιμές χρησιμοποιώντας έδαφος που έχει ληφθεί από τη διαδρομή και να παρατηρήσει πώς αντιδρά η αναμενόμενη συνοχή των αποβλήτων της μηχανής προώθησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε διαφορετικές αναλογίες πρόσθετων. Τα καταγεγραμμένα αποτελέσματα των δοκιμών επιτρέπουν στον χειριστή της μηχανής προώθησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης να ξεκινήσει την προώθηση με ένα καθορισμένο πρωτόκολλο συνθήκευσης, αντί να αντιδρά ατυχώς υπόγεια.

Παρακολούθηση λειτουργίας και προσαρμογή πρόσθετων

Ενδείξεις σε πραγματικό χρόνο για την απόδοση των πρόσθετων

Μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης παρέχει στους χειριστές διάφορα σήματα σε πραγματικό χρόνο που αποκαλύπτουν εάν το επιλεγμένο πρόσθετο λειτουργεί σωστά σε αργιλώδη άμμο. Η ροπή της κεφαλής κοπής αποτελεί το κύριο κριτήριο: εάν η μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης παρουσιάζει αυξανόμενη ροπή παρά τη σταθερή πίεση στο πρόσωπο, είναι πιθανή η συσσώρευση κολλώδους υλικού και θα πρέπει να αυξηθεί η έγχυση μπεντονίτη. Η σταθερότητα της πίεσης στη θάλαμο αποτελεί το δεύτερο κύριο κριτήριο· μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης που εμφανίζει ανώμαλες διακυμάνσεις πίεσης συχνά λαμβάνει ανεπαρκή αφρώδη συνθήκη. Η συνέπεια της εκροής από τον κοχλιοφόρο μεταφορέα αποτελεί το τρίτο σήμα. Το εκσκαφές από μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης που έχει υποστεί κατάλληλη συνθήκη θα πρέπει να εξέρχεται ως ομοιόμορφη, υγρή και μη κολλώδης πάστα. Η ξηρή ή τμηματική εκροή ενημερώνει τον χειριστή ότι η μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία εδαφικής πίεσης απαιτεί αμέσως μεγαλύτερους όγκους έγχυσης αφρού.

Προσαρμογή της στρατηγικής πρόσθετων σε μεταβαλλόμενα στρώματα εδάφους

Οι αργιλώδεις ιλυώδεις στρώσεις σπάνια παραμένουν ομοιόμορφες σε όλη τη διαδρομή διάτρησης. Μια μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης (EPB) μπορεί να συναντήσει περιοχές αμμώδους ιλύος, οργανικές εγκλείσεις ή φλοιούς σκληρής αργίλου, οι οποίες απαιτούν καθεμία διαφορετική αντίδραση όσον αφορά τα πρόσθετα. Η ομάδα που διαχειρίζεται τη μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης (EPB) πρέπει να εξετάζει τα αρχεία γεωτρήσεων πριν από κάθε βάρδια και να προγραμματίζει εκ των προτέρων τις προσαρμογές των πρόσθετων για τις προβλεπόμενες μεταβάσεις στον τύπο του εδάφους. Όταν η μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης (EPB) διασχίζει ένα όριο και εισέρχεται σε μαλακότερες, υγρότερες αργιλώδεις ιλυώδεις στρώσεις, ο όγκος αφρού πρέπει να μειωθεί για να αποφευχθεί η υπερ-συνθήκη και η απώλεια πίεσης στο πρόσωπο διάτρησης. Όταν η μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης (EPB) εισέρχεται σε σκληρότερες στρώσεις, οι δόσεις αφρού και μπεντονίτης πρέπει να αυξηθούν αναλογικά. Η καταγραφή των δεδομένων κατανάλωσης πρόσθετων από τη μηχανή διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης (EPB), σε σχέση με το ρυθμό προόδου και τον τύπο του εδάφους, επιτρέπει συνεχή βελτίωση καθ’ όλη τη διαδρομή διάτρησης.

Συχνές Ερωτήσεις

Τι συμβαίνει αν δεν χρησιμοποιηθεί πρόσθετο σε μηχάνημα οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης κατά τη διέλευση μέσω αργιλικής άμμου;

Χωρίς πρόσθετο, μια μηχανή οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε αργιλική άμμο θα υφίσταται σοβαρή φραξία της κεφαλής κοπής, ανεξέλεγκτη πίεση στην κοιλότητα και εξαιρετικά υψηλή ροπή. Το έδαφος που απομακρύνεται (spoil) εντός της μηχανής οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης θα συμπαχυνθεί σε σκληρό φράγμα που θα μπλοκάρει τον κοχλία μεταφοράς, επιβάλλοντας δαπανηρές παρεμβάσεις και ενδεχομένως προκαλώντας ζημιά στην επιφάνεια πάνω από τη γραμμή διάτρησης.

Πόσο συχνά πρέπει να αναϋπολογίζεται η δόση του πρόσθετου για μηχάνημα οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης σε αργιλική άμμο;

Η δόση για μηχάνημα οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης πρέπει να επανεξετάζεται τουλάχιστον κάθε 5 μέτρα προόδου ή κάθε φορά που ανιχνεύεται ένα νέο στρώμα εδάφους. Η συνεχής καταγραφή της πίεσης στην κοιλότητα, της ροπής και της εμφάνισης του εδάφους που απομακρύνεται (spoil) από τη μηχανή οριζόντιας διάτρησης με ισορροπία εδαφικής πίεσης παρέχει τα δεδομένα που απαιτούνται για την ακριβή αναϋπολογισμό και προσαρμογή των ρυθμών έγχυσης καθ’ όλη τη διάρκεια της διάτρησης.

Μπορεί το νερό μόνο του να ρυθμίσει την αργιλώδη ιλύα για μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία πίεσης εδάφους;

Το νερό μόνο του είναι σπάνια επαρκές για μια μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία πίεσης εδάφους που λειτουργεί σε αργιλώδη ιλύα. Αν και το νερό μπορεί να μαλακώσει ελαφρώς την ξηρή αργιλώδη ιλύα, δεν παρέχει την απαραίτητη πλαστικότητα, λίπανση ή έλεγχο της κολλητικότητας που απαιτεί η μηχανή διάτρησης σωλήνων με ισορροπία πίεσης εδάφους. Συνιστάται πάντα η χρήση ειδικά διατυπωμένης αφρώδους σύνθεσης ή προσθέτου βεντονίτη για την προστασία της μηχανής διάτρησης σωλήνων με ισορροπία πίεσης εδάφους και για να διασφαλιστεί σταθερή και αποτελεσματική πρόοδος.