Өзендердің астында микротоннельдеу машинасының негізгі артықшылығы қандай?

Инженерлер инфрақұрылым жобалары кезінде өзендердің, ылғалды жерлердің немесе басқа да қауіпті су жолдары арқылы өтуді қажет еткенде, негізгі қиындыққа тап болады: қоршаған ортаны бұзбастан, өзендердің қозғалысын тоқтатпастан немесе жұмысшыларды қауіпті ашық жерде жұмыс істеместен, жер асты құбырларын қалай орнату керек. Бұл туралы микро туннельдеу машинасы бұл қиындыққа нақты жауап ретінде пайда болды, ол техникалық және пайдаланушылық артықшылықтарды ұсынады, басқа да қазбасыз әдіс белсенді су жолымен өтетін жолды толықтай қайталай алмайды.

Микротоннельдік машина өзендер астында қандай да бір айқын артықшылық беретінін түсіну үшін оның жер қысымын, қалдықты шығаруды, құбырларды орнатуды және реттелген дәлдікті бір уақытта қалай басқаратынын, сонымен қатар сәтсіздік мүмкіндігінің болмауы керек болатын жағдайларда қалай қолданылатынын қысқаша қарастыру қажет. Бұл мақала микротоннельдік машиналардың өзендер астындағы өткелдерде негізгі артықшылығын терең зерттейді, сонымен қатар бұл технологияны дүниежүзінде гидравликалық тұрғыдан қиын жерасты жобалары үшін қолданылатын негізгі таңдау ететін инженерлік принциптерді, операциялық логиканы және практикалық сценарийлерді қарастырады.

Негізгі артықшылық: белсенді су жолдарының астында толық беттік қысым теңестіру

Жер мен гидростатикалық қысымды бір уақытта қалай басқарады

Микротоннельдік машина өзеннің астында жұмыс істеген кезде ең маңызды артықшылығы — барлық бұрғылау процесі бойына қазылатын жақты да, қоршаған жерді де үздіксіз теңестірілген қысыммен ұстай алу қабілеті. Өзен суы қоршаған топыраққа су тереңдігі мен суға насырылған топырақ жағдайларына байланысты гидростатикалық қысым тудырады. Белсенді жақ қолдаусыз қазылатын жақ құлауы мүмкін, ол беткі қабаттың шөгуіне, өзеннің табанының бұзылуына немесе су ағысының астындағы жердің катастрофалық жоғалуына әкеледі.

Микротоннельдік машина бұл мәселеге жер сілемінің құрамына қарай сулы қоспа арқылы немесе жер қысымын теңестіру арқылы шешім табады. Сулы қоспа арқылы теңестіретін нұсқасы, атап айтқанда, кесу камерасын толтыратын және қазылатын бетке үнемі оң қысым тудыратын қысымды бентонит сулы қоспасын қолданады. Бұл қысым өте дәл есептеледі, ол жоғарыдағы топырақ қабатының жалпы жүктемесі мен өзеннің су бағанынан туындайтын гидростатикалық қысымды теңестіреді; нәтижесінде жер қозғалысын болдырмауға мүмкіндік беретін тұрақты жұмыс ортасы қалыптасады — бұл әсіресе өзеннің табаны астында жиі кездесетін өте суға насырылған немесе бос аллювиалды топырақта да әсерлі болады.

Бұл беттік қысымды басқару қабілеті тек қана конструкциялық сипаттама емес — бұл су ағысын тоқтатпай, ашық қазып немесе уақытша өзеннің ағысын өзгертпей өзен арқылы өтуге мүмкіндік беретін инженерлік негіз. Жерасты суының қысымы жоғарылаған кезде ешбір дәстүрлі траншеялау әдісі осы деңгейдегі бақылауды қайталауға қабілетті емес, сондықтан инфрақұрылым саласындағы геотехникалық дизайн стандарттарында өзен арқылы өту үшін микротуннельдеуші машина көрсетілген.

Неліктен сұйықтық тепе-теңдігі өзен табанының геологиясына артықшылықты қамтамасыз етеді

Өзен табаны әдетте шаңғы, құм, саз және аралас шөгінділерден тұратын аллювиалды шөгінділерден тұрады — бұлар жоғары өткізгіштікке ие және сумен қаныққан. Бұл жағдайлар кез-келген жерасты қазу әдісі үшін геотехникалық тұрғыдан ең қиындықты туғызатын жағдайлардың бірі болып табылады. Сусызданған теңестіру жүйесімен жабдықталған микротоннельдеу машинасы бұл геологияны өңдейді: қысымы бар сусызданған қоспа қиылатын беттен қазылған материалды арнайы сусызданған құбыр арқылы бетке тасымалдайды және бір уақытта қысымдың әсерінен және құлаудан бетті қолдайды.

Суспензия тек қана жер астындағы қалдықтарды тасымалдамайды, сонымен қатар су өткізгіш топырақ бетінде сүзгіш қабат құрады, су кірісін азайтады және қазылу тұрақтылығын сақтайды. Бұл — дәстүрлі айналмалы қазу немесе труба соғу әдістері қайталай алмайтын екі қызмет атқаратын механизм, өйткені осы әдістер су асты қысымына қарсы белсенді беттік қолдау көрсетпейді. Өзендердің астындағы тасты жағдайларда дискілі кескіштері бар қатты тау жыныстарына арналған кескіш басы орнатылған микротуннельдік машина суық тау жыныстары арқылы ілгерілей алады және бір уақытта жабық беттік қысым теңдестіру принциптерін сақтайды, осылайша оның қолданылу аясы аралас бетті немесе толығымен тасты өзен табаны түзілімдеріне дейін кеңейеді.

Дәлме-дәл реттеу мен бағдарлау шектелген өту жағдайларында

Жұмысшылардың қатысуынсыз жұмыс істейтін алыстан басқару жүйелері

Микротоннельдік машина — бұл алыстан басқарылатын жүйе. Оператор туннельге ешқашан кірмей-ақ, беттік қысым, сұйықтық тығыздығы, қиғыш басының бұралу моменті және құбыр өткізгіштің итеруші күші туралы нақты уақыттағы деректерді бақылай отырып, беттік басқару кабинасынан алдыға қозғалысты басқарады. Бұл тек қауіпсіздік функциясы ғана емес — бұл дәлдік артықшылығы да болып табылады. Себебі бағдарлау жүйесі лазерлі теодолит пен машина артқы бөлігіндегі мишеньді немесе ұзақ қашықтықтағы жүрістер үшін барынша көп қолданылатын гироскоптық бағдарлау жүйесін пайдаланады, сондықтан микротоннельдік машина бірнеше жүз метрлік жүрістер кезінде центиметрлік деңгейде реттелген орналасу дәлдігін сақтай алады.

Өзен арқылы өту үшін бұл дәлдік мәжбүрлі. Кіру және шығу қуыстарының орындары белгіленген, ал өтудің геометриясы өзеннің табанының төменгі жағындағы реттеуші тереңдіктерді, экологиялық қорғау аймақтарын және орнатылатын трубаның құрылымдық талаптарын ескеруі керек. Жоспарланған бұрғылау траекториясынан кез келген ауытқу туннельді рұқсат етілгеннен гөрі өзеннің табанына жақындатуы мүмкін, нәтижесінде тасымалдануға байланысты ашылу немесе экологиялық талаптарды бұзуға әкелуі мүмкін. Микротуннельдеу машинасының бағдарлау технологиясы осыны болдырмау үшін арнайы құрылған: гидравликалық басқару домкраттары арқылы қиықтағыш басының бағытын нақты уақытта реттеп, үздіксіз бағытты түзету қамтамасыз етіледі.

Ұзақ қашықтықта жұмыс істеу қабілеті және оның кең өзендер арқылы өту үшін маңызы

Қазіргі заманғы микротоннельдік машиналар 300 метрден астам ұзындықтағы жеке тоннельдерді өткізу мүмкіндігіне ие, ал кейбір мамандандырылған конфигурациялар 500 метрден астам ұзындықтағы тоннельдерді өткізуге қабілетті. Ірі қалалық немесе өнеркәсіптік инфрақұрылым жобаларында өзендердің арқылы өтуі үшін осы ұзын тоннельдік қабілет кіріс пен шығыс қуыстарын өзеннің жағалауынан қашық орналастыруға мүмкіндік береді; бұл су алды жағалау зоналары мен селдену жазықтығы құрылымдарына тиеген кедергіні азайтады және толық өзен арқылы өту операциясын біртұтас, үзіліссіз процеске айналдырады.

Аралық қол жеткізу құдықтары немесе аралық әсер ету нүктелерінсіз бір реттік өтуді аяқтау мүмкіндігі — бұл логистикалық және экологиялық тұрғыдан өте практикалық маңызы бар артықшылық. Бұл су ішіндегі құрылыс жұмыстарын жасаудың қажеттілігін жояды, үзіліссіз құбыр өткізгіш орнату жазбасын сақтайды және көптеген орнатуларды қажет ететін тізбекті бұрғылау әдістерімен салыстырғанда жобаның уақыттық мерзімін қатты қысқартады. Реттеуші органдардың қатаң шектеулері немесе экологиялық сақтандыру талаптары бойынша жұмыс істейтін жоба иелері үшін микротуннельдеу машинасының ұзақ өту қабілеті — жобаны жеткізу бойынша шешуші артықшылық.

Өзен арқылы өтетін жобалардағы экологиялық қорғау мен реттеуші органдардың талаптарына сай келу

Су жолының үстіндегі беткі қабаттың ешқандай бұзылуы жоқ

Микротоннельдік машинасының өзен арқылы өтетін жобалар үшін ең бағалы артықшылықтарының бірі — су жолының өзінде беткі құрылымдардың толық жоғалуы. Дәстүрлі ашық қазылатын өзен астындағы құбырларды орнату үшін қорғаныс қамалын салу, уақытша өзеннің ағысын өзгерту немесе су ішіндегі траншея қазу қажет болады — бұлардың барлығы тіршілік ортасының бұзылуы, судың тұмандылығы, шаң-тозаңдың босатылуы және су экожүйелеріне зиян келтіру сияқты ауыр экологиялық салдарға әкеледі. Бұл әсерлер кеңістіктік реттеу органдарының кең көлемді қарауын, экологиялық әсерлерді бағалауды және көптеген заңдық аумақтарда толық тыйым салуды тудырады.

Микротоннельдік машина толығымен су астында, өзеннің табанындағы экологиялық тұрғыдан сезімтал аймақтардың тереңдігінен төмен жұмыс істейді. Өзеннің бетіне, табанына немесе жағалауына ешқандай әсер етпей-ақ өту аяқталады. Бұл траншеясыз әдіс қорғалатын су жолдары, балықтардың көшу коридорлары, сазды аймақтар, ұлттық парктар мен қорғау аймақтарындағы өзендер арқылы өтетін жобалар үшін негізгі таңдау болып табылады. Экологиялық сақталуға сәйкестік бойынша артықшылық қосымша фактор емес — ол жиі өзен арқылы өту жобасының реттеуші органдардан жалпы рұқсат алуын немесе алмауын шешеді.

Кездейсоқ қайтарылулар мен жер қойнауының ластану қаупінің төмендеуі

Суспызданған микротоннельдеу операцияларында суспызданған қоспа жүйесі тұйық цикл болып табылады. Қысымды бентониттік суспызданған қоспа беттегі өнеркәсіптік орнатымнан кесу камерасына дейін төмендейді және қайтару үшін арналған арнайы құбырлар арқылы қазылған материалмен бірге қайтады. Бұл тұйық жүйе бақыланбайтын суспызданған қоспаның қайтарылуы — яғни бұрғылау сұйықтығының қоршаған топыраққа немесе су жолына бақыланбайтын түрде шығуы — қаупін қатты төмендетеді; бұл қаупі горизонтальды бағыттағы бұрғылау операцияларында ұқсас жағдайларда танылған қауп.

Себебі микротоннельдік машина құбырды алдын ала қазылған тесіктен өнімдік құбырды артқа тарту арқылы емес, тесу кезінде тікелей құбырды ілгерілетеді — сондықтан саңылау кеңістігі орнатылатын конструкциялық құбырмен дереу толтырылады. Бұл сусмайлықтың миграциясы үшін қолжетімді бос кеңістікті азайтады және сулық сызаттардың геотехникалық қаупін төмендетеді, олар сусмайлықтың өзеннің табанына жетуіне мүмкіндік беруі мүмкін. Қоршаған ортаға қатысты заңды жауапкершілікке қамқорлық жасайтын жоба иелері мен реттеуші органдар үшін микротоннельдік машинасының бұл жұмыс істеу сипаты альтернативті траншейсіз әдістерге қарағанда маңызды қауіп азайту артықшылығын қамтамасыз етеді.

Конструкциялық құбырды орнату және активтің ұзақ мерзімділігі

Дереу конструкциялық тұрақтылық қамтамасыз ету үшін бір уақытта тоннель қазу және құбырды итеру

Микротоннельдік машина тек ғана тесік жасамайды. Ол бұрғылау процесі жүріп жатқан кезде қиықшы машинасының дәл артынан конструкциялық трубалар тізбегін — әдетте темірбетон, болат немесе пластикалық шойын — гидравликалық күшпен ілгерілетеді. Бұл трубаларды итеру әдісі машина ілгерілеп жүрген кезде орнатылған трубаның қоршаған жер үшін уақытша ұстағыш құрылымның бөлігі болып қызмет етуін білдіреді. Жердің жағдайы тез өзгеруі мүмкін және тоннельдің тұрақсыздығы ауыр салдарға әкелетін өзеннің астында бұл қасиет өте маңызды.

Орнатылған труба жер астындағы қуысқа қатты қолдау көрсетеді, осылайша жердің босауын және топырақтың саңылауға ығысуын болдырмаған. Бұл орнатылған трубопроводтың ұзақ мерзімді жұмыс істеуі мен қызмет көрсету мерзіміне тікелей әсер етеді, өйткені труба қоршаған топырақ құрылымына аз ғана әсер ететін бақыланатын жағдайларда орнатылады. Нәтижесінде бұл актив өзінің есептелген қызмет көрсету мерзімі бойынша болжанатын құрылымдық әрекет көрсетеді, ал бұл негізгі өзендер астындағы инфрақұрылымдық өткелдер үшін негізінде 50 жыл немесе одан да көпке созылады.

Жоғары диаметрлі гравитациялық трубопроводтар мен қысымдық магистралдарға қолдануға лайықтылығы

Микротоннельдік машиналар 300 мм-ден 3000 мм-ге дейінгі кең диаметрлік ауқымда ұсынылады, сондықтан олар өзендердің астындағы әртүрлі су құбыры инфрақұрылымы талаптарына сай келеді. Бұған гравитациялық канализациялық негізгі құбырлар, жаңбыр суының шығу құбырлары, сумен қамтамасыз ету үшін арналған негізгі құбырлар, газ құбырлары және өнеркәсіптік технологиялық құбырлар жатады. Гравитациялық жүйелер үшін микротоннельдік машинаның дәл реттеу қабілеті орнатылған құбырдың барлық өткел бойынша жобалық көлбеулікті сақтауын қамтамасыз етеді, бұл гравитациялық ағыс өнімділігі мен су ағызу қызметі үшін өте маңызды.

Қысымдық су өткізгіштер үшін жер астындағы тесу әдісімен орнатылған трубалардың құрылымдық бекемдігі мен бақыланатын орнату процесі қосылыстар мен қосылу нүктелерінің жобалау бойынша қысым класы талаптарына сай келуін қамтамасыз етеді. Диаметр мен труба түрлері бойынша осындай көптеген мүмкіндіктер арқылы бір ғана жабдық платформасы — микротуннельдеу машинасы — өзен арқылы өтетін кез келген су өткізгішті орнату әдісі ретінде қолданыла алады, бұл инфрақұрылым иелері үшін күрделі өткел бағдарламаларын басқаруда сатып алу мен жобалауды жеңілдетеді.

Жер астындағы өзен ортасындағы жұмыс істеу қауіпсіздігі мен жұмысшыларды қорғау

Жұмысшылардың қысылған ауа әсеріне ұшырауы мен суға толу қаупін болдырмау

Тарихи тұрғыдан алғанда, өзендердің астындағы туннельдерді салу кезінде жұмысшылар су басу қысымына қарсы тұру үшін қысылған ауада жұмыс істеуі керек болды — бұл практика декомпрессиялық ауру мен баротравма сияқты ауыр денсаулық қаупімен байланысты. Микротуннельдеу машинасы бұл қауіпті толығымен жояды. Себебі жүйе алыстан басқарылады және қиылатын бет механикалық қысым теңдігі арқылы, ауа қысымы арқылы емес басқарылады, сондықтан қалыпты жұмыс істеу кезінде жұмысшылар қысымды аймаққа ешқашан кірмейді.

Бұл қашықтан басқарылатын операциялық модель сонымен қатар жұмысшыларға тұйықталған жер асты кеңістігінде қатты су тасқыны оқиғаларының жету қаупін жояды. Өзендердің астында жердің күтпеген жағдайлары, жабдықтардың ақауы немесе гидравликалық сызаттар салдарынан қатты су кірісінің пайда болу ықтималдығы — бұл нағыз қауіпсіздік мәселесі. Тоннель қазу операциялары кезінде барлық қызметкерлерді жер бетінде ұстау арқылы микротоннельдік машина бұл қауіп тобын жобаның қауіпсіздік тіркелімінен негізінен жояды. Бұл фактор құрылыс қауіпсіздігін реттейтін әлемдегі заңнамалар тұйық кеңістікте және гипербарлық жұмыстарды орындауға қойылатын талаптарды қатаңдатқан сайын барынша маңызды болып келеді.

Қауіптерді басқару үшін жер бетіндегі басқару және нақты уақытта бақылау

Микротоннельдік машина басқару жүйесі операторға беттік қысым, тітіркендіру күші, айналдырушы момент, сұйықтық ағысының жылдамдығы, сұйықтық тығыздығы және бағыттау орны сияқты әрбір маңызды жұмыс көрсеткіші бойынша үздіксіз, нақты уақыттағы деректерді қамтамасыз етеді. Бұл деректер ағымы операторға жердің өзгеріп отырған жағдайларын уақытылы анықтауға және олар қатты оқиғаларға айналғанға дейін қолданысқа асыруға мүмкіндік береді. Жердің қатты қозғалысы немесе беттік қысымның ауытқуы өте ауыр салдарға әкелуі мүмкін болатын өзеннің астында бұл бақылау қабілеті тікелей жұмыс істеу қауіпсіздігінің артықшылығы болып табылады.

Қазіргі заманғы микротоннельдік машиналардың басқару платформалары сондай-ақ жұмыс істеу кезіндегі барлық операциялық деректерді тіркеу арқылы толық орнату жазбасын құрады, ол сапа бақылау мақсаттары үшін қарауға болады және геотехникалық орнату талаптарына сәйкестікті растау үшін дәлел ретінде қолданылады. Бұл құжаттамалау мүмкіндігі жобаның сапасын басқаруды қолдайды және инфрақұрылым иелеріне нақты орнатылған жағдайлар туралы толық жазбаны ұсынады — бұл өзен арқылы өтетін газ-мұнай құбырының ұзақ мерзімді жөндеу мен басқаруы үшін өте құнды актив.

Жиі қойылатын сұрақтар

Неге микротоннельдік машина өзен арқылы өтетін құбырларды салу үшін горизонталь бағытталған бұрғылауға қарағанда тиімдірек?

Микротоннельдік машина қысымды суға насырылған топырақта горизонталь бағытталған бұрғылау кезінде пайда болатын қателіктерге байланысты сұйықтықтың кері қайтуы мен жердің құлауы қаупін болдырмау үшін үздіксіз белсенді жақтау ұсынады. Сонымен қатар, ол жоғары дәлдіктегі бағдарлау қабілетін қамтамасыз етеді және құбырларды тарту операциясын қажет етпей, тікелей құрылыс құбырын орнатады; ал тарту операциясы құбырлар желісіне кернеу тудыруы мүмкін. Бұл сипаттамалар су ағысының астындағы жердің ең жоғары деңгейде бақылануын талап ететін топырақ жағдайлары, экологиялық сезімталдық немесе нормативтік талаптар кезінде оның қолданылуын қажет етеді.

Микротоннельдік машина өзеннің астындағы тасты жағдайларда тиімді жұмыс істей ала ма?

Иә. Тасты жағдайларға арналған микротоннельдеу машинасы қатты тас қабаттарын бұзу және қазу үшін дискті кескіштер немесе созылмалы кескіштермен жабдықталған арнайы кескіш басын қолданады. Сусыз қоспаның тепе-теңдік қысымын реттеу аралас және толық тасты жағдайларда да жұмыс істей береді, ал итеру жүйесі тұрақты тастың арқылы өту үшін жеткілікті итеруші күш қамтамасыз етеді. Бұл микротоннельдеу машинасын шағын шаңғы топырақтан сынық немесе бүтін тасқа дейінгі әртүрлі өзен табаны геологиясына қолдануға мүмкіндік береді.

Микротоннельдеу машинасы өтудің кезінде әдетте өзен табанының қанша тереңдігінде жұмыс істейді?

Микротоннельдік машинасының өзеннің астында орнатылуы үшін ең аз жабылу тереңдігі әдетте геотехникалық есептеулер, нормативті талаптар және су салоны жүйесінен гидравликалық сызат пайда болу қаупі негізінде анықталады. Көптеген инфрақұрылымдық өткелдер жобасында өзеннің ең терең жеріндегі су ағысының әсерінен пайда болған тереңдікке қарағанда ең аз 3–5 метр жабылу тереңдігі көрсетіледі, ал ірі өзендердің өткелдерінде 10 метр немесе одан да терең орнату жиі кездеседі. Нақты тереңдік жобаның геотехникалық инженері тарапынан топырақ жағдайлары, өзеннің сипаттамалары мен құбырлардың конструкциялық талаптары негізінде анықталады.

Өзеннің астында микротоннельдік машина қолданылып қандай типтегі құбырлар орнатылуы мүмкін?

Микротоннельдік машина жеткізу күші мен сақиналық саңылау талаптарына сай келетін темірбетонды, болат, шыны-такырлы пластикті, құрылысқа арналған басқа да трубалық материалдарды орнатуға қабілетті. Труба түрін таңдау қолданылуына — гравитациялық канализация, қысымдық магистрал, жаңбыр суы немесе өнеркәсіптік трубопровод — сондай-ақ труба диаметріне, топырақ жағдайларына және жеткізу қашықтығына байланысты. Өзендердің арқылы өтуі үшін құрылымдық беріктігі мен жер асты ортасында ұзақ қызмет ету қабілетіне байланысты ең көп таңдалатын материалдар болат пен темірбетон болып табылады.