Қысқа өткелдер үшін кіші туннель қазушы машина неге идеалды?

Инженерлер жолдар, теміржолдар, өзендер немесе қалалық инфрақұрылымның астында жерасты өткелдерін салу мәселесімен кездескенде, қазу жабдығын таңдау жобаның ең маңызды шешімдерінің біріне айналады. Бір кіші туннель қазу машинасы қысқа аралықтардың салынуы үшін өте тиімді және техникалық тұрғыдан негізделген шешім ретінде пайда болды, мұнда дәстүрлі ашық қазу әдістері немесе тыйым салынған, немесе құны өте жоғары болып табылады. Бұл жабдық тобының қысқа аралықтар үшін нақты қандай себептермен жарамды екендігін түсіну үшін инженерлік шектеулер, объектінің жағдайы мен жұмыс істеу экономикасын жақыннан қарау қажет.

Кішкентай туннель қазушы машинасы — дәлдікпен туннельдерді механикалық түрде қазуға, жер бетіндегі ықпалды бақылауға және сезімтал орталарда құрылымдық тұрақтылықты сақтауға арналған. Метро желілері немесе автожол туннельдері үшін қолданылатын ірі диаметрлі ТБМ-дерден айырмашылығы неде? Компакт қазушы машиналары әдетте 1,0–4,0 метр диаметрлерге арналған, сондықтан олар коммуникациялық өткелдер, су ағызу құбырлары, кабельдік каналдар мен газ-су құбырларын салу үшін идеалды масштабта болады. Бұл мақала кішкентай туннель қазушы машиналарын қысқа аралықтық жер асты өткелдері үшін негізгі құрал ретінде таңдаудың негізгі сипаттамаларын қарастырады.

Қысқа өткелдер үшін компакт қазушы машиналарының инженерлік логикасы

Қысқа жүріс ұзындықтарымен масштабтық сәйкестік

Кез келген туннель қазушы машинасын таңдаудағы ең маңызды факторлардың бірі — машина өлшемі, іске қосу шығыны және қазу ұзындығы арасындағы қатынас. 20-ден 300 метрге дейінгі аралықтар үшін үлкен ТБМ-ді пайдалану экономикалық және логистикалық тұрғыдан негізделмеген. Кіші туннель қазушы машинасы осы нақтылыққа назар аударып жасалған: ол төмен іске қосу талаптарын, жылдам орнату уақытын және қысқа өткелдің физикалық шектеулеріне сәйкес келетін, басқарылатын іске қосу құдығының өлшемдерін ұсынады.

Қысқа өткелдерде ұзақ мерзімді беткі бұзылулар мен үлкен дайындық аймақтарына жиі рұқсат берілмейді. Кіші туннель қазушы машинасы әдетте ені үштен бес метрге дейін болатын компакт құдықтан іске қосылады, бұл тығыз қалалық ортада немесе бар инфрақұрылымға жақын жерлерде істеуге мүмкіндік береді және масштабты қазу жұмыстарын қажет етпейді. Бұл өлшемдік тиімділік — кездейсоқ сипатқа ие емес, ол нақты жобалық шектеулерге қатысты әрі мақсатты түрде құрылған дизайн нәтижесі.

Кіші туннель қазғыш машинасының жұмыс істеу механизмі тез бөлік орнату үшін қысқа жүріс циклдарына бапталған, бұл туннельдің әрбір метріне келетін жалпы қазу жылдамдығын арттырады. Жобалау мерзімдері қысқа болғанда және өту терезелері тар болғанда, бұл жұмыс істеу жылдамдығы тұтас жоба үшін механикаландырылмаған кескіш басы бар құбыр құю немесе дәстүрлі қазу-жарылу әдістері сияқты басқа әдістерге қарағанда маңызды артықшылық болып табылады.

Жердің үйлесімділігі және тасты кесу қабілеті

Қысқа өткелдер жиі әртүрлі геотехникалық жағдайларға ұшырайды, оның ішінде жұмсақ топырақтар, аралас жер және қатты тасты қабаттар. Тасты жағдайларға арналған кіші тоннель қазушы машинасы қатты сығылу беріктігі бар тасты тесуге қабілетті дискілі қиықшалармен жабдықталған толық бетті қиықша басын қолданады. Бұл толық бетті қию әдісі қозғалыс жылдамдығын тұрақты ұстап, беттің тұрақсыздығы немесе жердің құлау қаупін азайтады, бұл әсіресе қозғалыстағы жолдардың немесе жұмыс істеп тұрған коммуникациялардың астынан өткел жасаған кезде ерекше маңызды.

Тау жыныстарында қолданылатын кіші тоннельдік қазғыш машинасының қиық басының конструкциясы қиық күштерін бет бойынша біркелкі таратуға есептелген, бұл көршілес ғимараттарға немесе жер асты коммуникацияларына тербелістердің берілуін азайтады. Көршілес ғимараттар немесе жер асты коммуникациялары жақын орналасқан қысқа қалалық өтпелерінде бұл тербелістерді бақылау тек өнімділік көрсеткіші емес, сонымен қатар жобаның қауіпсіздігін қамтамасыз ету талабы болып табылады. Тау жыныстарында кіші тоннельдік қазғыш машинасының қиық басының дәлдігі оны соққы немесе жарылу күштеріне сүйенетін басқа әдістерден айырып тұрады.

Тау жыныстарының беріктігінің классификациясы, жарықшақтар арасындағы қашықтық және әсер ету қабілеті кіші тоннель қазғыш машинасының қиылысу басының конфигурациясын анықтайды. Білікті инженерлік топтар өтетін аймақтың геологиясына сәйкес келетін машина таңдалуын қамтамасыз ету үшін осы параметрлерді алаң зерттеуі кезінде бағалайды. Машина дұрыс таңдалған кезде кіші тоннель қазғыш машинасы қымбат тұратын жер құрылымын жақсарту бағдарламаларын қажет ететін қиын тау жыныстары арқылы да сенімді және болжанатын қозғалыс жылдамдығын қамтамасыз етеді.

Қысқа өткел жобаларына арналған операциялық артықшылықтар

Беткі әсердің азаюы және қоғамдық қолайсыздықтар

Қысқа өткелдер жиі беткі бұзылуларға шартты түрде шектеулер қойылатын немесе практикалық тұрғыдан қабылданбайтын аймақтарда орналасады. Сауда аймақтарындағы көшеге өткелдер, экологиялық тұрғыдан сезімтал аймақтардағы өзен өткелдері мен жолаушылар станцияларының жанындағы теміржол өткелдері барлық жоғарыдағы іс-әрекеттерге қатаң шектеулер қояды. Кіші туннель қазғыш машинасы барлық қазу жұмыстарын жер астына шектеп, траншейсіз құрылыс әдістерін қолдануға мүмкіндік беру арқылы осы шектеулерге тікелей шешім ұсынады.

Кіші тоннель қазушы машинасының жұмысының траншейсіз сипаты арқасында қозғалыс жолдарының беткі қабаты, жаяу жүргіншілердің жолдары мен барлық коммуникация желілері қазу процесі бойынша бұзылмайды. Бұл қозғалыс қозғалысының тоқтатылуы үшін шарттық айыппұл төлеуге мәжбүр болатын немесе құрылыс кезінде қызмет көрсетудің үзіліссіз ағысын сақтауға мәжбүр болатын жоба иелері үшін терең коммерциялық маңызға ие. Кіші тоннель қазушы машинасы үшін қажетті тұғырлау және қабылдау құдықтарының компактты аумағы беткі әсер аймағын одан әрі азайтады.

Инфрақұрылымдық жобалар бойынша қоғамдық қатынастар өзіндік жоба қаупі ретінде барынша кеңінен танылып келеді. Қысқа өткелдер үшін кіші туннельдік қазу машинасын қолдану — бұл қоғамға тиеген кедергілерді азайтуға дайындықтың көрсеткіші болып табылады, ол қызығушылық танытқан тараптардың сенімін нығайтады және қоғамдық протест немесе реттеуші органдардың араласуы салдарынан жобаның кешігу қаупін төмендетеді. Қазіргі заманғы кіші туннельдік қазу машиналарының жұмыс істеу кезіндегі тыныштығы мен төмен вибрация деңгейі осы қоғамға сыйымдылыққа маңызды үлес қосады.

Жобаның толық өмірлік циклы бойынша шығындардың тиімділігі

Қысқа өткелдер жобасында кіші туннельдік қазу машинасын қолдануға экономикалық негізделген шешім тек тікелей қазу шығындарынан асады. Жоба иелері өткелдің жалпы шығынын есептеген кезде олар жолдың қалпына келтірілуі, қозғалыс басқаруы, коммуникациялардың қайта бағытталуы, экологиялық рұқсаттар және кесте бойынша қауптерді ескеруі тиіс. Кіші туннельдік қазу машинасы ашық қазу жұмыстарын мүлдем болдырмау арқылы осы шығын компоненттерінің көпшілігін жоюға немесе қатты төмендетуге мүмкіндік береді.

Кіші туннель қазғыш машинасы үшін жабдықтардың орналастырылуы мен олардың орнынан кетуі бойынша шығындар үлкен диаметрлі ТБМ-дермен байланысты шығындарға қарағанда едәуір төмен. Бастапқы қазықтың салынуы, машина құрамының жиналуы және іске қосылуы әдетте апталар емес, күндер ішінде аяқталады, бұл жобаның басын жылдамдатады және жалпы құрылыс бағдарламасын қысқартады. Қазу операциясы өзі тек бірнеше аптаға созылатын қысқа өткелдер үшін бұл жылдам орналастыру мүмкіндігі шешуші коммерциялық артықшылық болып табылады.

Қысқа қашықтықтағы жүріс кезіндегі ұсталу талаптары да кіші туннель өткізгіш машинасында ірі жабдықтарға қарағанда оңайырақ болады. Қиып алу басын тексеру мен құралдарды ауыстыру мерзімдері абсолютті тұрғыдан алғанда қысқа, сонымен қатар машина геометриясының шектеулілігі ұсталу бригадалары үшін қол жетімділікті жеңілдетеді. Жылжымалы және жылжымайтын кезеңдерді қамтитын қысқа өткелдің толық өмірлік циклы бойынша өндірістік шығындар бағаланған кезде кіші туннель өткізгіш машинасы әртүрлі жер асты жұмыстарын орындау әдістерімен салыстырғанда тұрақты түрде бәсекеге қабілетті құнын көрсетеді.

Қысқа өткелдерге арналған қолайлы техникалық сипаттамалар

Басқару дәлдігі және орналасу бақылауы

Қысқа өткелдердің жоғары дәлдіктегі бағдарлауын талап етеді, себебі қабылдау құрылысы — бұл итеру құдығы, колодец немесе алдын ала дайындалған қабылдау құдығы болса да — орналасуы бойынша шектеулі дәлдікке ие. Кіші тоннельдік қазғыш машинасы қозғалыс барысында тұрақты түрде қазу траекториясын бақылайтын және түзететін бағдарлау жүйелерімен жабдықталған. Лазерлік бағдарлау мен электрондық геодезиялық құралдар операторларға миллиметрлік дәлдікте бағдарлауды сақтауға мүмкіндік береді, сондықтан машина белгіленген дәлдік шектерінде қабылдау нүктесіне жетеді.

Кіші туннель қазғыш машинасының басқару механизмі тұнғыш қазу кезінде жолдың бағытын біртіндеп түзету үшін буынды біріктірулерді немесе басқару гидроцилиндрлерін қолданады. Қатты тау жыныстарында, мұнда қиықтаушы басы жұмсақ жерге қарағанда өз бағытынан ауытқуға қабілетсіз болғандықтан, басқару жүйесі машинаға зиян келтірмей және қоршаған тау жыныстары массасына кернеу тудырмай, траекторияны сақтау үшін жеткілікті түзету күшін тудыруы керек. Тау жыныстарында қолданылатын жақсы жобаланған кіші туннель қазғыш машиналары осы талаптарды қанағаттандыру үшін басқару жауап беру қабілеті мен конструкциялық беріктікті тепе-теңдікте ұстайды.

Қысқа өткелдердегі бағдарлау қателерінің салдары ұзын тоннельдерге қарағанда пропорционалды түрде үлкен болады, себебі кіші ауытқулар қашықтық бойынша дәлелденген әрекеттер арқылы бірте-бірте түзетілуі мүмкін. Сондықтан кіші тоннель қазушы машинасының бағдарлау жүйесінің дәлдігі — қысқа өткелдер проектілері үшін екінші деңгейлі емес, алғашқы талаптардың бірі болып табылады. Жоба тобы қатаң орналасу дәлдігі талап етілетін өткелдер үшін кіші тоннель қазушы машинасын таңдаған кезде бағдарлау жүйесінің техникалық сипаттамаларын мұқият бағалауы қажет.

Сегментті ішкі қабырға және дер кезінде жер қолдауы

Тау жыныстарында жұмыс істейтін кіші тоннель қазғыш машинасы әдетте қазу барысында қиық басының артынан дереу дайын бетон бөліктерін немесе труба бөліктерін орнатады. Бұл бір уақытта қазу мен қаптау процесі тоннельдің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін маңызды болып табылатын жердің дереу қолдауын қамтамасыз етеді, әсіресе қысқа өтуде кездесуі мүмкін сынық немесе жарықшақты тау жыныстарында. Қаптау сонымен қатар толықтырылған тоннельдің тұрақты құрылымдық қабығын құрайды, сондықтан көптеген жағдайларда екінші қаптау операциялары қажет емес.

Кішкентай тоннельдік қазғыш машинасының сегментті орнату жүйесі шектеулі кеңістікте тиімді жұмыс істеу үшін әзірленген, мұнда сегментті көтеретін иықтың қол жетімділігі мен айналуы осы машина өлшемі аралығында қолданылатын нақты сегмент геометриясын өңдеуге дәл келтірілген. Су ағыстарының астынан өтетін немесе жоғары су қысымы бар аймақтарда су өтпейтін тұйықталған қосылыстарды қамтамасыз ету үшін сегменттің шектеулерін қатаң бақылау қажет. Тоннельді қазу циклына қаптау қабатын орнатуды интеграциялау — кішкентай тоннельдік қазғыш машинасының қолмен тоннельді қазу әдістеріне қарағандағы негізгі өнімділік артықшылығының бірі.

Көптеген кіші тоннель қазғыш машиналарында қазылған профиль мен орнатылған қаптау сыртқы беті арасындағы сақиналық саңылаудың цементтік ерітіндімен толтырылуы қазу операциясы кезінде үзіліссіз жүргізіледі. Бұл артқы толтыру цементтік ерітіндісі тоннельдің жоғарысындағы жердің шөгуін болдырмауға және қаптауды соңғы орнына бекітуге қолайлы жағдай туғызады. Қалалық аймақтардағы қысқа өтпелер үшін бұл цементтік ерітіндімен толтыру процесі арқылы қамтамасыз етілетін шөгу бақылауы жиі-жиі берілген жер жағдайларында кіші тоннель қазғыш машинасын техникалық тұрғыдан қабылданатын жалғыз шешім ретінде таңдауға себепші болады.

Кіші тоннель қазғыш машинасын қысқа өтпелерге сәйкестендіру критерийлері

Геотехникалық бағалау және машина сипаттамасы

Нақты қысқа өткел үшін дұрыс кіші туннельдік қазғыш машинасын таңдау алдымен трассаның жеткілікті геотехникалық зерттелуінен басталады. Бұрғылау скважиналарының деректері, тау жыныстарының беріктігін сынау, су асты суының бақылануы және геологиялық карта құру — барлығы машина сипаттамасын анықтауға әсер етеді. Тау жыныстарында жұмыс істеуге арналған кіші туннельдік қазғыш машинасы қазылатын аймақтағы тау жыныстарының шекті сығылу беріктігіне, минералдық құрамының абразивтілік индексіне және қазылатын аймақтағы жарықшақтардың дәрежесіне сәйкес келуі тиіс.

Кескіш басының конструкциялық параметрлері, оның ішінде кескіштердің қашықтығы, кескіштің диаметрі және кескіш басының айналдырушы моментінің өткізу қабілеті, жалпы қабылданған болжамдарға емес, геотехникалық деректерге негізделуі тиіс. Қатты тау жыныстары арқылы өтетін кіші тоннель қазғыш машинасы үшін кескіш басының айналдырушы моментінің кем болуы алға қарай қозғалыс жылдамдығының төмендеуіне, кескіштердің артық тозуына және потенциалды машина зақымдануына әкеледі. Ал керісінше, айналдырушы моментінің артық болуы капиталдық шығындарды негізсіз көтереді. Жер учаскесіне тән деректерге негізделген қатаң техникалық сипаттама әзірлеу процесі ең тиімді және техникалық тұрғыдан сенімді нәтиже береді.

Су астындағы өзендердің немесе жоғары су көрсеткіші бар аймақтардың тасты қабаттары арқылы ұзындығы аз туннельдік қазғыш машинасын таңдаған кезде су асты суларын басқару – негізгі геотехникалық ескерту болып табылады. Машина қазу кезінде су кіруін болдырмау үшін жеткілікті тұрақты тұйықталған қысымды басқару немесе герметикті қиғыш басының конструкциясын қамтуы керек. Бұл талап машина түрін таңдауға және өтуді орындау үшін қабылданған операциялық реттілікке әсер етеді, сондықтан кез келген қысқа өту жобасы үшін геотехникалық бағалау машина таңдауының ажырамас бөлігі болып табылады.

Логистика, Құрылыс алаңының жоспарлануы және қазылған шұңқырдың дизайны

Көпіршік орнының физикалық шектеулері кіші туннель қазғыш машинасын орнату мүмкіндігіне және қазу операциялары үшін қажетті қолдау инфрақұрылымының жобасына тікелей әсер етеді. Тұрғызу құдығының өлшемдері жиналған машина ұзындығын, артқы жабдықтарды және итеруші реакциялық раманы орналастыруға болатындай болуы керек. Кіші туннель қазғыш машинасы үшін бұл талаптар әдетте компактты қазылым ішінде қанағаттандырылады, бірақ соңғы сатыдағы жобалау қарама-қайшылықтарын болдырмау үшін жоспарлау сатысында нақты орын өлшемдерін растау қажет.

Қалдықтарды жою логистикасын да кіші туннель қазушы машинасының жұмыс цикліне сәйкес жоспарлау қажет. Тасты жағдайларда қиық-құйрықтың басымен өндірілген тау жыныстары шегелер арқылы немесе вакуумдық тарту жүйелері арқылы туннельден сыртқа шығарылады, ал оларды жою бағытын қазу басталмас бұрын растау қажет. Сегменттерді жеткізу үшін автокөліктерге, цементтік ерітінділерді енгізу жабдықтарына және техникалық қызмет көрсету персоналына қатысу мүмкіндігін құрылыс алаңының жоспарына қазу операциясына немесе көршілес қозғалыс ағымдарына кедергі келтірмей енгізу қажет.

Кіші туннельдік қазғыш машинасының өткелі үшін қабылдау құдығының жобасы жер бетінің тұрақтылығын бұзбай, машина өткелін қабылдау үшін жеткілікті конструкциялық қабілеттілікті қамтамасыз етуі тиіс. Қабылдау құрылымы ретінде алдын ала дайындалған болат сақина, арматураланған темірбетонды құдық немесе машина келу геометриясы мен алаң шарттарына бейімделген арнайы қабылдау рамасы қолданылуы мүмкін. Қазғыштық жұмыстарды орындаушы және гражданлық құрылыс мамандары арасындағы ұқыпты ынтымақтастық қабылдау құдығының кіші туннельдік қазғыш машинасын дұрыс уақытта және дұрыс геометриялық орналасумен қабылдауға дайын болуын қамтамасыз етеді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Кіші туннельдік қазғыш машинасының типтік диаметр ауқымы қандай?

Кіші туннель қазушы машина әдетте 1,0–4,0 метр диаметр ауқымында жұмыс істейді, бірақ кейбір классификациялар жоба талаптары мен салалық әдет-ғұрыптарға байланысты оны 4,5 метрге дейін кеңейтеді. Бұл өлшем ауқымы машинаға үлкен ТБМ (туннель қазушы машина) жабдығы жобаның масштабына қарағанда өте үлкен болатын коммуникациялық туннельдер, су құбыры өткелдері, кабельдік каналдар, су ағызу құбырлары және кіші қызмет көрсету туннельдері үшін жақсы сәйкес келеді.

Кіші туннель қазушы машина бір өткелде қатты тау жыныстары мен жұмсақ жерді де өңдей ала ма?

Көптеген қысқа өткелдер әртүрлі жер беті жағдайларын қамтиды, оның ішінде жұмсақ топырақтан, ауа-райы әсерінен қиратылған тастың және бүтін қатты тастың ауысуы кіреді. Кейбір кіші тоннель қазғыш машиналары аралас жақтау жағдайларын өңдей алатындай әмбебап қиықтағыш басы конфигурацияларымен жасалған, бірақ машина басым жер беті типіне сәйкес келген кезде өнімділік тиімділігі ең жоғары болады. Геологиясы өте айнымалы өткелдер үшін бір машина түрі барлық болжанатын жағдайларды өңдей ала ма немесе белгілі аймақтарда жерді өңдеу қажет пе – соны анықтау үшін толық геотехникалық бағалау қажет.

Кіші тоннель қазғыш машинасымен қысқа өткелді орындауға әдетте қанша уақыт кетеді?

Кіші туннель қазғыш машинасын қолданып жасалатын қысқа өтудің ұзақтығы бірнеше факторға тәуелді, оларға жүріс ұзындығы, тау жыныстарының беріктігі, машина диаметрі және сегменттерді орнату мен қалдық жыныстарды шығару сияқты қолдау операцияларының тиімділігі жатады. Орташа тау жыныстарында 50–200 метр аралығындағы өтудің өзінде қазу кезеңі бірден төрт аптаға дейін созылуы мүмкін. Жабдықтардың орналасуы, қазық құдығын салу, машина құрамын жинау және іске қосу жұмыстары жалпы жобалық мерзімге қосымша апталар қосады, олар бағдарламалық жоспарлауға ерте кезеңнен бастап ескерілуі тиіс.

Қалалық аймақта кіші туннель қазғыш машинасын қолданып жасалатын қысқа өтуде негізгі жер бетінің отыруына қатысты қандай қауп-қатерлер туындайды?

Қалалық аумақтағы қысқа өткелдердегі жер бетінің шөгу қаупын машина құрылысының ерекшеліктері мен жұмыс істеу протоколдары арқылы басқаруға болады. Үздіксіз артқы толтыру цементтеуі, бақыланатын қима қысымы және дәл басқару жүйелерімен жабдықталған кіші туннель қазушы машинасы қолмен туннель қазу әдістеріне қарағанда жер бетінің шөгу қаупын әлдеқайда азайтады. Біртекті, жарықсыз тау жыныстарында шөгу қаупы әдетте төмен деңгейде болады. Ал жер бетіне жақын орналасқан жұмсақ немесе жарықты тау жыныстарында туннель қазу басталмас бұрын өткел аймағындағы барлық ғимараттар мен коммуникацияларды қорғау мақсатында шөгу бақылау бағдарламалары мен нақты уақытта жауап беру протоколдарын құру қажет.