Ar žemės slėgio balanso vamzdžių įstatymo mašina gali veikti be bentonito?

Klausimas, ar žemės slėgio pusiausvyros vamzdyno traukimo mašina galintis veikti be bentonito – tai klausimas, kurį dažnai aptaria statybos rangovai, projektų inžinieriai ir tunelių projektuotojai. Bentonito tepimas jau seniai yra įprasta praktika vamzdžių stūmimo operacijose, nes jis sumažina paviršinę trintį palei vamzdžių grandinę ir apsaugo aplinkinę dirvožemio struktūrą. Tačiau yra realaus pasaulio situacijų, kai bentonito pasiekiamumas ribotas, kai gruntinės sąlygos daro jį nebūtina, arba kai aplinkos apsaugos įstatymai riboja jo naudojimą. Suprasti, kada ir ar žemės slėgio balanso vamzdžių stūmimo mašina gali veikti veiksmingai be bentonito, reikalauja aiškaus supratimo apie šios mašinos veikimo principus, tepimo vaidmenį ir dalyvaujančias gruntines sąlygas.

- Ne. žemės slėgio pusiausvyros vamzdyno traukimo mašina suprojektuotas taip, kad palaikytų pusiausvyrą tarp kasantis paviršiaus ir aplinkinės žemės slėgio. Jo pjovimo galvutė ir slėgio kamera veikia kartu, kad valdytų dirvožemio srautą ir užkirstų kelią kasantis paviršiaus žlugimui arba iškilimui. Nors ši pagrindinė funkcija neprivalo būti susijusi su bentonitu, vamzdžių eilės aplinkkaulio tepimo sistema atlieka atskirą, bet vienodai svarbią funkciją. Šių dviejų funkcijų atskyrimas yra būtinas vertinant, ar konkrečiam projektui tinkamas sausasis arba mažo tepimo stumimo metodas.

Kaip veikia Žemės slėgio pusiausvyros vamzdyno traukimo mašina Žemės valdymas be bentonito

Pagrindinė slėgio pusiausvyros mechanizmas

E žemės slėgio pusiausvyros vamzdžių stumimo mašina valdo kasimo veidą palaikydamas subalansuotą žemės slėgį savo pjovimo kamerose. Iškasos ištraukiamos per sraigtinį konvejerį kontroliuojamu tempu, kad veido slėgis liktų stabilus. Šis mechanizmas visiškai nepriklauso nuo bentonito įpurškimo. Stabiliose, sukibusiose dirvožemio rūšyse, pvz., molio ar molingame molio dirvožemyje, žemės slėgio balansavimo vamzdžių įstatymo mašina gali užtikrinti veido stabilumą be jokios bentonito paramos pjovimo galvutėje. Dirvožemis pats suteikia natūralią sukibimą, kuri padeda reguliuoti slėgį.

Trinties jėgos palei vamzdžių grandinę

Bentonito stokos kritinė problema kyla ne pjovimo veiduose, o vamzdžių eilės išorinėje paviršiaus dalyje. Kai žemės slėgio išlyginimo vamzdžių įstumimo mašina juda pirmyn, visą vamzdžių stulpą veikia kūno trintis su aplinkine gruntu. Jei per žiedo formos užpildymo angas neįpurškiamas bentonito tepalas, ši trintis gali padidinti įstumimo jėgas iki tokių lygių, kurios viršija vamzdžių segmentų konstrukcinį stiprumą. Trumpuose įstumimo atvejuose, mažos pralaidumo gruntuose arba labai trumpose vamzdžių eilėse žemės slėgio išlyginimo vamzdžių įstumimo mašina gali šias jėgas įveikti be bentonito. Tačiau ilgesniuose įstumimo atvejuose, smėlinguose gruntuose arba žvyro grunte trinties kaupimasis be tepalo gali tapti rimta eksploatacine kliūtimi.

Sąlygos, kuriomis bentonito gali prireikti ne visada

Trumpi įstumimo atstumai kietuose gruntuose

Projektui būdingos sąlygos labai veikia tai, ar žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašinai reikia bentonito tepalo. Trumpuose įstumimo atvejuose, paprastai trumpesniuose nei 30–40 m, bendroji paviršinė trintis gali likti priimtinose įstumimo jėgos ribose net be tepalo. Kai žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašina dirba kliuostinėje molingosios dirvos aplinkoje su natūraliai žema pralaidumu, dirva dažniausiai susiformuoja aplink vamzdį stabilus žiedinis sluoksnis, o ne suspaudžia jį. Šis natūralus reiškinys sumažina trintį be reikalingumo įpurškiamam tepalui. Inžinieriai, kurie vykdo miesto komunalinių tinklų kertamąsias ties klininėmis vietovėmis, sėkmingai įstūmė vamzdžius naudodami žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašinas be bentonito šiose kontroliuojamose sąlygomis.

Aplinkos ir reglamentavimo apribojimai

Kai kuriuose projektų aplinkose bentonito naudojimas ribojamas dėl grėsmės požeminiam vandeniui užteršti arba šalinimo taisyklių. Jautrios požeminio vandens horizonto zonos, apsaugotos pelkės ar infrastruktūros koridoriai šalia vandens valymo įrenginių gali riboti arba visiškai drausti bentonito injekciją. Šiuo atveju žemės slėgio balanso vamzdžių įvarymo įrenginio projektinė komanda privalo įvertinti alternatyvias tepimo strategijas arba priimti didesnius įvarymo jėgų reikalavimus, suprojektuodama stipresnius vamzdžių sujungimus. Kartais kaip bentonito pakaitalas naudojami polimeriniai tepalai, o labai trumpuose įvarymuose žemės slėgio balanso vamzdžių įvarymo įrenginys gali veikti tik su vandeniu arba be tepalo, jei vamzdžių konstrukcinė našumas tai leidžia.

Rizikos ir praktinės rekomendacijos veikiant be bentonito

Padidėję įvarymo jėgos ir vamzdžių konstrukcinė rizika

Žemės slėgio balanso vamzdžių įstatymo mašinos valdymas be bentonito žymiai padidina įstatymo jėgas, ypač esant ilgesniems nei 40 metrų įstatymo atstumams. Padidėjusios jėgos padidina vamzdžių sujungimų pažeidimo riziką, žiedų zonose susidarančius įtrūkimus ir galimą nustatymo netikslumą. Žemės slėgio balanso vamzdžių įstatymo mašina taip pat gali patirti padidėjusį pjovimo galvutės sukimo momentą dėl aplinkinės dirvožemio trinties. Projektų inžinieriai turėtų apskaičiuoti maksimalią leistiną įstatymo jėgą pasirinktam vamzdžių medžiagai ir palyginti ją su prognozuojamomis trinties apkrovomis prieš sprendžiant, ar bentonitą neįtraukti. Didelėms apkrovoms skirti armuotų betoninių vamzdžių įstatymo vamzdžiai turi didesnę toleranciją, tačiau net šie turi aiškiai apibrėžtas ribas, kurių žemės slėgio balanso vamzdžių įstatymo mašina negali viršyti.

Grunto sutrikimo ir nusėdimo problemos

Be žiedinės tepimo sistemos žemės slėgio išlyginimo vamzdžių įstumimo mašina gali sukelti didesnį gruntų sutrikimą palei vamzdyno kelią. Bentonitas užpildo žiedinę erdvę, susidariusią tarp iškastos skylės ir išorinio vamzdžio paviršiaus, neleisdama grunto judėjimui ir sumažindamas paviršiaus nusėdimą. Kai žemės slėgio išlyginimo vamzdžių įstumimo mašina juda be šio užpildymo, žiedinė erdvė gali nuolat griūti, kas sukelia netolygų paviršiaus nusėdimą virš įstumimo ašies. Miestuose, kur yra jautrių paviršiaus konstrukcijų, kelių ar po žeme nutiestų komunikacijų, šis pavojus negali būti ignoruojamas. Net jei veido slėgio valdymas yra puikus, bentonito žiedinio užpildymo nebuvimas reiškia, kad žemės slėgio išlyginimo vamzdžių įstumimo mašina gali sukelti anulinius gruntų judėjimus, kurie tiesiogiai nesusiję su veido slėgio kontrolės procesu.

Sprendimas priklauso nuo dirvožemio tipo ir įstumimo parametrų

Galutinis sprendimas dėl bentonito pašalinimo iš žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašinos veiklos turi būti grindžiamas struktūrizuota geotechnine analize. Pagrindiniai parametrai apima įstumimo ilgį, vamzdžio skersmenį, dirvožemio klasifikaciją, gruntinio vandens lygį ir leistiną įstumimo jėgą. Žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašina veikia geriausiai be tepalo trumpuose įstumimuose per mažos pralaidumo lipniuosius dirvožemius su minimaliu gruntiniu vandeniu. Ilguose įstumimuose, smėlinguose dirvožemiuose arba mišrių paviršių sąlygomis jos naudojimas be bentonito kelia įžvelgiamą riziką. Kvalifikuotas inžinierius, įvertinęs šiuos duomenis, nustatys, ar žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašina gali saugiai tęsti darbus su sumažintu ar visiškai pašalintu tepalu konkrečiam projektui.

Dažniausiai užduodami klausimai

Ar žemės slėgio balanso vamzdžių įstumimo mašina gali palaikyti veido stabilumą be bentonito?

Taip. Žemės slėgio balansavimo vamzdžių įstumimo mašina veido stabilumą kontroliuoja naudodama slėgio kamerą ir šaukštų konvejerio sistemą, todėl ji nesiremia bentonitu. Veido stabilumas priklauso nuo subalansuoto žemės slėgio, o ne nuo tepimo. Bentonito pagrindinė funkcija – sumažinti paviršiaus trintį palei vamzdžių eilę, o ne prie pjovimo galvutės.

Koks yra maksimalus varomosios linijos ilgis, kai bentonito nenaudojimas yra protingai saugus?

Nėra visuotinio apribojimo, tačiau daugelis specialistų vamzdžių įstumimo darbams su žemės slėgio balansavimo mašina kietuose dirvožemiuose iki 30–40 metrų ilgio laiko galimais atvejais, kai tepimas gali būti sumažintas arba visiškai pašalintas. Virš šio ilgio įstumimo jėgos kaupimasis paprastai daro bentonitą ar kitą tepiklį būtina sąlyga, kad būtų išvengta vamzdžių pažeidimų.

Ar yra alternatyvų bentonitui žemės slėgio balansavimo vamzdžių įstumimo mašinos varomosios linijos tepimui?

Taip. Aplinkai jautriuose regionuose kaip alternatyva naudojamos polimerų pagrindu parengtos tirpios ir biologiniu būdu skylančios tepalų medžiagos. Šios skystos medžiagos atlieka tą pačią žiedinės srities tepimo funkciją kaip bentonitas žemės slėgio balansavimo vamzdžių įstatymo mašinoms, tuo pat metu atitikdamos griežtesnius aplinkosaugos reikalavimus. Jų tinkamumas priklauso nuo gruntų tipo, gruntinio vandens cheminės sudėties ir konkrečios statybos vietos reguliavimo sistemos.