Kuidas võrreldakse mikrotunnelimašina traditsioonsete tunnelimethoditega?

Mis on mikrotunnelimismasina ja kuidas see toimib?

Mikrotunnelimismasinaid, mida tuntakse ka kui MTM-sid, on kaugjuhtimise süsteemid, mis on ehitatud spetsiaalselt selleks, et paigaldada maapealseid torusid ilma trasside kaevamiseta. Need masinad teevad augu pinnases ja samal ajal suruvad eeltoodud torusid paika kasutades võimsaid hüdraulilisi tõukeseadmeid. Kogu protsess algab nii nimetatud startkaevust. Sellest edasi liigub MTM lõikepea maha, millele abiks on eriline segu (slurry) süsteem, mis hoiab tunneli stabiilsena ja viib maha kogu mulla ja kivimaterjali tagasi pinnasele. Masinate operaatoreid saavad neid tegelikult juhtida reaalajas tänu laserjuhtimissüsteemidele, mis aitab hoida kõike suhteliselt vastavuses esialgse plaaniga. Kui vaadata, kui palju vähem häiri jääb pinnasele, siis uuringud näitavad umbes 75-protsendilist vähenemist võrreldes vanade trasside kaevamise meetoditega, nagu viitavad hiljutised tööstuse aruanded.

Peaosad: Juhtimissüsteem, tõukekarkass ja lõikepea

MTM-i tõhusust määravad kolm komponenti:

• Juhendussüsteem : Kasutab laser- ja giroskoopilisi andureid, et jälgida kuni 5 mm suuruseid kõrvalekaldeid, võimaldades kursi kohandamist ilma operatsioonide katkemiseta.
• Tõukeraam : Genereerib kuni 1200 tonni survet, et torusid kaevandatud tunnelitesse suruda, samal ajal säilitades struktuuri terviklikkuse.
• Lõikukäbe : Konstrueeritud vahetatavate ketastega lõikurite ja seguportidega, et kohaneda erinevate pinnase tüüpidega – pehmetest savidest kivinist formatsoonideni.

Kaugarjuhtimine ja reaalajas jälgimine täpsuse tagamiseks

Modernsed tunneliboorimismasinad on varustatud internetiga ühendatud andurite ja nutikate tarkvaradega, mis jälgivad selliseid aspekte nagu maa surve, rakendatava keeramisjõu suurus ning see, kas kõik on õigesti joondatud. Kui operaatoreid uuendatakse reaalajas ekraanil, saavad nad vajadusel parameetreid peaaegu hetkel kohandada. Võib-olla aeglustada lõiketäit, reguleerida segu konsistentsi või muuta masina taha rakendatavat surujõudu. Süsteem loob põhimõtteliselt tagasisideahela, kus vead esinevad harvemini ja kallid joondamisprobleemid hõlmata enne, kui need katastroofiks muutuvad. See on eriti oluline projektide puhul teede all või hoone läheduses, kus isegi väikesed vead võivad hiljem põhjustada suuri probleeme.

Torude surumise integreerimine puurkaevatud ehituses

Kui mikrotunnelimismasinad töötavad torusüstimissüsteemide kõrval, võivad nad ehitada neid maapealseid kasulikke jooni ilma kõigi kaevamisega seotud probleemideta. Masin liigub edasi pinnase läbi, samal ajal kui hüdraulilised tõuked suruvad raskemetallset betooni- või terastoru just taga, kus see lõikab läbi pinnase ja kivimi. Selle lähenemise nii efektiivseks tegemine on see, et ei ole vaja lisatöölisi hilisemaks eraldi torude paigaldamiseks. Töövõtjad teatavad, et projekte saab selle kombinatsioonitehnika abil kiiremini valmis saada, eriti linnades, kus ruum on piiratud ja liikluse häirimist tuleb minimeerida. Tööjõukulud langevad tavaliselt kolmandiku võrra poolele traditsiooniliste meetodite maksumusest, mis selgitab, miks üha rohkem omavalitsusi pöörduvad nende täiustatud tunnelitehnilahenduste poole.

Täpsus ja hoolikus: Mikrotunnelimine vs. Traditsiooniline kaevandamine

Laserjuhtimine ja reaalajas kohandused mikrotunnelimisel

Mikrotunnelimismasinad saavutavad tolli alla jääva täpsuse tänu oma laserjuhtimisele navigatsioonisüsteemile, mis pidevalt kohandab lõikepea asukohta. Süsteemid töötlevad rohkem kui viiskümmend andmepunkti iga sekundi kohta, et hoida kõrvalekaldust umbes kolmandiku kraadi piires. ISTT-i mõne juhtumiuuringu kohaselt tagab selline seade tavaliselt umbes 98-protsendilise täpsuse üle tuhande jalaga pikematel töödel. Selle kõige eriline kasulikkus seisneb selles, et operaatoreid saavad probleemid kohe tuvastada ja parandada, samal ajal kui masin jätkab edasist poorimist – pole vaja kogu protsessi peatada. See on eriti oluline siis, kui läheduses asuvad maapealsed torud ja kaablid, mida me ei soovi kahjustada.

Joondamisvigu nõdvate traditsiooniliste tunnelimeetodite puhul

Vanamoodne ekskaveerimine sõltub endiselt neist käsitsi läbi viidud uuringutest, mida uuendatakse umbes tunni tagant, mis võib põhjustada ajapikku kasvavaid joondusprobleeme. Räägime umbes kolm tolli kõrvalekaldumisest iga 500 jala kaevamise järel. Uuring, milles analüüsiti aastal 2023 umbes 120 erinevat ehitusterrassi, näitas selgelt, et töölised pidid peaaegu ühel kolmandikul juhtudest tegema lisaboormisi parandusi. Iga kord, kui nii juhtus, lisas see projektikuludele 18 000 dollarit. Neis sügavates trassides, kus nähtavus on peaaegu null, on meeskonnad suur osa ajast sattunud kasutama vanu asukohandmeid. See aga muudab täpsusprobleemi veelgi hullemaks, kui kaevamist jätkatakse.

Juhtumiuuring: Torujuhtme paigaldamine kesklinnas Seattle'is mikrotunnelimismasinaga

Pioneer Square ajaloolise ala all 1200 jala pikkuse vihmaveejuhtme paigaldamisel kasutasid töölised 48-tollist mikrotunnelimismasina, et hoida kõike vertikaalselt joondatuna vaid 0,2 tolli piires. Selle eriti muljetavaldavaks tegemine on see, kui lähedale nad jõudsid olemasolevale infrastruktuurile. Laserjuhitud süsteem suutis kogu operatsiooni vältel hoiduda aktiivsetest gaasijuhtmetest vaid 12 tolli kaugusel. Üsna imetlusväärne, arvestades et ehitustööde ajal ei tekkisid üldsegi teenusekatkestusi. Ja kui see poleks piisavalt muljetavaldav, siis kogu borimisprotsess lõppes täpselt 11 päeva varem, kui traditsioonilised meetodid selle oleksid võtnud vastavalt ISTT 2022. aasta hinnangutele.

Projekti efektiivsus: Aja ja toimimise jõudluse võrdlus

Kiirem seadistus ja pidev borimine mikrotunnelimismasinatega

Mikrotunnelimismasinate tööks valmistumine võtab aega umbes 3 kuni 5 päeva, mis on palju kiirem kui tavalised 2 kuni 3 nädalat, mida kulub traditsioonilise tunnelimisvarustuse paigaldamiseks. Nende masinate väiksem suurus tähendab vähem sekkumist rajale enne alustamist ning need jätkavad pidevalt tööd, ilma et oleks vaja töölisi sisse tuua, et käsitsi mulda ja kivisegusid eemaldada. Kogu see protsess tähendab pidevat edasiliikumist maapealse all. Operaatoreid saavad liikuda kindlalt edasi isegi raskete pinnaseolude korral, kui survetugevuse näitajad jäävad ligikaudu 30 MPa piiridesse. Pole vaja iga paari tunni tagant peatuda, et puhastada prügi, mistõttu projektid valmivad kiiremini ja vähema stressiga.

Ilmastiku ja pinnase häiringute mõju traditsiooniliste tunnelite ehitusaegadele

Uurimuse kohaselt, mille tegid tagasi aastal 2022, raisatakse avatud lõikega tunnelitegus tavaliselt igal aastal 18 kuni 22 tööpäeva ilmastikuolukordade tõttu, nagu vihm, külmetus ja pinnase üleujutused. Linnaprojektide puhul tekib veelgi rohkem probleeme. Töövõtjad peavad tegelema liiklussuunade ümbersuunamisega, kahjustatud teede parandamisega ning inimeste turvalise liikumisega suurte kaevanduspiirkondade ümber. Hea uudis on, et mikrotunnelitegus saab neist kõigist probleemidest mööda, kuna see toimub maapealse all, kus pinnaolud ei mängi mingit rolli. See tagab palju sujuvama projekti ajakava linnapiirkondades, kus iga päev loeb.

Andmeanalüüs: 40% Kiiremad Projekti Lõpetamise Määrad (Allikas: ISTT, 2022)

Rohkete Tehnoloogiate Rahvusvaheline Ühing jälgis aastatel 2019–2021 127 torujuhtprojekti ja leidis, et mikrotunnelimine saavutas keskmise tähtaega 18,7 nädalat, võrreldes traditsiooniliste meetoditega 31,1 nädalaga. Tippjuhtimisnõustajad seostavad selle tõhususe robotite täpsusega, mis kõrvaldab ümber tegemise – mis moodustab 12% traditsioonilistest projekti ajagraafikutest – ning 24/7 töövõimekusega kitsendatud ruumides.

Mikrotunnelimise kuluanalüüs ja pikaajalised majanduslikud eelised

Kõrgem algne investeering mikrotunnelimise varustusse

Tavaline kaevandustöö hõlmab tavaliselt rasket tehnikat, mis võib maksma minna kuskil pool miljoni kuni ühe miljoni dollari ulatuses. Mikrotunnelitegijus käsitatakse asja täiesti teisiti, kasutades hüdraulilisi tõsteid ja neid imetlusväärseid laser-navigatsioonisüsteeme. Andmetel rahvusvahelisest tunneliehituse tööstuse organisatsioonist ISTT 2022. aastal maksab mikrotunnelitegimise alustamine tavapäraselt alguses kaks kuni neli miljonit dollarit. Kuid siin tekib huvitav olukord eelarve planeerijate jaoks. Suur algne kulukulu tasub end pikas perspektiivis välja, kui vaadata jooksvalt kulusid. Tööjõukulud vähenevad märkimisväärselt, kuna pidevat jälgimist ei nõuta nii palju. Ka taastustööd lõpetamise järel ei ole nii ulatuslikud. Ja ärgem unusta raha säästmist liikluse seguste haldamisel ehitusajal. Kui hinnata kogu pilti projekti eluea jooksul, osutuvad need masinad tegelikult isegi odavamaks, kuigi nende esialgne hind on kõrgem.

Sääst automaatse toru paigaldamise ja mulla eemaldamisega seotud käsitsi töö, taastus- ja liikluse haldamise vähendamisel

Mikrotunnelimismasinaid kasutatakse 60–70% käsitsi töö vähendamiseks automaatse toru paigaldamise ja mulla eemaldamisega. A 2023. aasta uuring näitas, et pinnase häiringute vähendamine säästab 200–400 USA dollarit meetri kohta. Linnad säästavad ka 1200–4500 USA dollarit päevas, vältides teesulge ja ümbersõidu haldamist.

Kogukulude näidiskujuht: Ärikeskkonna torujuhe Torontoos

4,2 km pikkune ärikeskkonna torujuhe Torontoos, mis paigaldati mikrotunnelimismasinaga, andis 22% kogusäästu traditsioonilise maavaevutusega võrreldes. Olulised tegurid olid ootamatute sidepuhke puudumine – see vähendas remondikulusid 740 000 dollari võrra – ning 18% kiirem valmimine. Projekti täpsus joonduses oli 99,8%, vältides kallis tühitarbimist, mis on tavapärase käsitsi meetodi puhul levinud.

Mikrotunnelimismasinate keskkonnamõju ja ohutuslikud eelised

Vähendatud pindhäiring ja linnamaastike säilitamine

Kui kasutatakse mikrotunnelimismasinaid, toimivad need põhimõtteliselt maapinna all, nii et ülal asuvat ala häiritakse vaid väga vähe. Vajalikud on vaid pisikesed augud mõlemas otsas ligipääsuks. Linnad hindavad seda eriti, kuna nende tänavad jäävad puutumatuks, looduskeskkonnad ei lähe segi ja hiljem pole vaja suuri rahasummadega remondida kahjustatud teid või parke. Vaadake, mis juhtus möödunud aastal, kui insenerid paigaldasid torusid õiguslikult kaitstud niidu alla. Selgus, et nende kaevamine tekitas vaid 1/5 ulatusega segadust võrreldes traditsiooniliste meetoditega, kus kõikjal kaevatakse suured trassi. Lisaks töötavad need masinad suletud süsteemis, mis takistab mustuse ja jäätmete sattumist ümbritsevatesse muldadesse, mistõttu sobivad need eriti hästi kohtadesse, kus tuleb loodust kaitsta. Kuigi see tehnoloogia ei ole sobiv igas olukorras, näivad enamik keskkonnakaitserühmad siiski üsna rahul olevat sellega, kui puhtalt see hoiab asju ehitusprojektide ajal.

Väiksemad süsinikuheited ja masinate mõju

Mikrotunnelimine toodab umbes 35 protsenti vähem süsinikku võrreldes avatud kaevamismeetoditega, nagu näitas ISTT-u 2022. aasta uuring. Traditsioonilised kaevamismeetodid nõuavad paljusid suuri masinaid ja pidevat materjalide liigutamist, samas kui mikrotunnelimine toimib palju täpsemalt, mistõttu on vaja vähem mahakaevamist ja tekib kokku vähem jäätmeid. Märgimisväärsed tulemused ilmnesid ka eelmisel aastal tehtud uuringutes, mis keskendusid tihedalt asustatud linnade aladele. Vanade diislikindluse asemel uute elektriliste mikrotunnelimismasinatega asendamine võib neis tihedates linnapiirkondades, kus õhukvaliteet on eriti oluline, vähendada partiklite saasteainete heitmist peaaegu 90%.

Töötajate ohutuse parandamine ja OSHA nõuete kohaldamine toruta projektides

Kaugjuhtimisel töötamine eemaldab vajaduse inimeste töötamiseks ohtlikes maapealsetes kohtades. Maapinnal asuvatest juhtimisruumidest juhivad töölised neid pisikesi tunneliboorimismasinaid, säilitades turvalisuse enne kui tekivad äkitsed kokkujäärused, mürgiste gaaside lekke või raskete masinate osade vahele sattumine. Mõnede meie hiljuti nähtud OSHA raportite kohaselt on vigastusi, mis on seotud kaevatöödega, umbes poole võrra vähem, kui ettevõtted on üle läinud nendele kaevamisvabadele meetoditele alates umbes 2021. aastast. Ja ärme unusta neid imetsevaid jälgimisseadmeid, mis hoiavad silma peal kõigil asjadest reaalajas. Need tuvastavad ebakindla pinnase või selle märke, kui midagi hakkab kõrvale kalduma, palju varem, kui keegi jõuab tõsisesse ohtu. Tegelikult on see päris muljetavaldav, kui mõelda kõigist potentsiaalsetest ohtudest maapealse all.

KKK

Mis on mikrotunnelimismasinate peamine eelis?

Mikrotunnelimismasinaid kasutatakse torude paigaldamiseks täpselt ja minimaalse pinnase häiringuga tänu edasijõudnud laserjuhtimissüsteemidele ja hüdraulilistele tõukuritele, mis viib kiiremale projekti lõpetamisele ja vähendab tööjõukulusid.

Kuidas tagavad mikrotunnelimismasinad ohutuse töö käigus?

Operaatored juhivad mikrotunnelimismasinaid kaugjuhtimisel, mis eemaldab vajaduse viibida ohtlikes alamsetes keskkondades. Lisaks pakuvad jälgimissüsteemid reaalajas uuendusi, et ennetada võimalikke ohte.

Miks võiksid omavalitsused eelistada mikrotunnelimist traditsioonilistele kaevamismeetoditele?

Omavalitsused eelistavad mikrotunnelimist selle majanduslikkuse, täpsuse ja minimaalse mõju linnamaastikule tõttu, mis võimaldab sujuvamat liiklust ja vähendab keskkonnamõju ehitustööde ajal.

Milline algne investeering on mikrotunnelimiseks vajalik?

Mikrotunnelimine nõuab algset investeeringut hülgi kahest kuni neljast miljonist dollari, varustuse nagu hüdraulilised taldriked, laseri navigatsioonisüsteemid ja lõikepead, kuid pakub pikaajalisi sääste.