Kokie yra privalumai naudojant mikrotunelinius mašinas podužemių statybai?

Minimaliai trikdančios instaliacijos su mikrotunelių įrengimais

Mikrotunelių įrengimai sukėlė revoliuciją požeminėje statyboje, leidžiant tiksliai montuoti su minimaliais paviršiaus sutrikdymais. Šis metodas pašalina būtinybę atlikti išsamias žemės kasimo darbus, todėl yra idealus tankiai apgyvendintose miesto teritorijose, kur reikia minimaliai trikdyti eismą, infrastruktūrą ir visuomenę.

Kaip mikrotuneliavimas sumažina paviršiaus trikdymą miesto zonose

Mikrotuneliavimas veikia visiškai kitaip nei senamadiškas atviras iškastinės duobės metodas. Vietoj to, kad kasdien didžiulius duobes, naudojamos nuotoliniu būdu valdomos tunelių kasybos mašinos, arba trumpiau – TKB. Šios mašinos kasa per dirvą tuo pačiu metu įrengdamos vamzdžius arba kanalus. Praeitais metais miesto infrastruktūros specialistai paskelbė ataskaitą, kurioje nurodyta, kad šis metodas paviršiaus sutrikdymą sumažina apie 85 procentais, lyginant su įprastomis kasimo technikomis. Miestai labai laimi, nes jiems nereikia tiek daug visko ardyti. Daugumą laiko eismas vyksta normaliai, požeminiai vamzdžiai saugūs nuo pažeidimų, o aplinkiniuose kvartaluose sklinda žymiai mažiau triukšmo. Paimkime pavyzdžiui šaligatvio darbus. Naudojant šiuolaikines beįkasinio metodo technologijas, gatvės ilgiau lieka atviros. Verslai gali laikyti atvertas duris, o ne būti uždaryti savaitėms, dėl ko visi dalyviai lieka daug patenkintesni.

GIS ir BIM vaidmuo planuojant mažiausią poveikį turinčias diegimo trasas

Kai kalbama apie geriausių maršrutų požeminiams darbams nustatymą, geografinių informacinių sistemų (GIS) ir pastatų informacinio modeliavimo (BIM) taikymas tampa tikru žaidimo keitėju. Jos padeda suplanuoti tai, kas yra po žeme – įvairias vamzdynų ir kabelių sistemas, dirvožemio tipus bei kitus svarbius aplinkos veiksnius. Inžinieriai gali planuoti gręžimo maršrutus taip, kad išvengtų problemų zonų, tokių kaip senos gyvenamosios vietovės ar intensyviai naudojamos magistralės, kur statybos darbai sukeltų nemažai sunkumų. Tikras stebuklas įvyksta tada, kai šios sistemos operacijų metu gauna realaus laiko duomenis. Pagal paskutiniais metais paskelbtus Geospatial Engineering Journal tyrimus, toks požiūris sumažina atsitiktinius požeminių komunikacijų pažeidimus beveik 92 procentais. Toks tikslumas lemia esminį skirtumą, leidžiant išvengti brangių delsimų ir žalos.

Atvejo analizė: Požeminių komunikacijų montavimas viename dideliame Vakarų pakrantės mieste

Viename iš didelių miestų Vakarų pakrantėje inžinieriai neseniai atnaujino senas nuotekų vamzdyno dalis, esančias po užimta miesto centro gatve, naudodami mikrotuneliavimo techniką. Šis metodas leido išvengti didžiulių kieklių iškastų žemių – apie 17 tūkstančių sunkvežimių krovinių – ir radikaliai sumažino kelio uždarymų trukmę. Vietoj statybos brigadų, kurios tradiciniais kasimo būdais griovtų gatves visus metus, šis plotas buvo uždarytas tik apie dvi savaites. Kai viskas buvo baigta, miesto pareigūnai apklausė gyventojus ir nustatė kažką įspūdingo: beveik visos skundos dėl eismo problemų statybų metu išnyko. 2023 m. Miesto infrastruktūros apžvalga paskelbė šiuos rezultatus, pabrėždama, kaip modernūs inžineriniai sprendimai gali labai pagerinti urbanistines aplinkas, nesukeldami chaoso kasdieniams automobilių vairuotojams.

Didėjantis naudojimas miesto infrastruktūros projektuose

Remiantis 2024 m. ataskaita apie tvarias miestų aplinkas, šiuo metu apie 40 procentų JAV miestų naudoja mikro tunelių kasant įvairius požeminius darbus. Kodėl? Todėl, kad tai žymiai geriau padeda išvengti esamų statinių pažeidimo, tuo pačiu efektyviai atliekant darbus. Tai atitinka miestų tvarumo tikslus, nes mažesnis sutrikdymas reiškia greitesnį vietos valdžios leidimą reikalingiems patobulinimams. Paimkime pavyzdį Čikagą – jie faktiškai įtraukė mikro tuneliavimą į ilgalaikį planą senų vamzdynų ir kabelių remontui visame mieste. Tas pats pasakytina ir apie Denverį, kur pareigūnai nori atnaujinti komunalines sistemas, nesutrikdydami verslo ar eismo paviršiniuose keliose.

Mikro tuneliavimo sąnaudų efektyvumas palyginti su tradiciniais metodais

Sumažintos darbo jėgos ir vietos atstatymo sąnaudos

Skaičiai aiškiai atskleidžia mikrotunelių mašinų pranašumus palyginti su senomis atvirosios kasimo metodikomis. Remiantis pramonės apžvalgomis, šioms projektams reikia maždaug 30–50 % mažiau darbuotojų. Tikrasis pinigų taupymas kyla dėl to, kad nereikia kasinėti gatvių ir vėliau jų remontuoti. Pagalvokite – kelio dangos, šaligatviai, net sodai dažnai pažeidžiami kasimo metu. Tyrimai rodo, kad miestai po tradicinio statybos darbų vidutiniškai išleidžia apie 740 000 JAV dolerių šiems taisymams, teigia 2023 m. Ponemon tyrimas. Palyginimui: tradiciniai žemės darbai paprastai reikalauja nuo penkiolikos iki dvidešimties žmonių tik gręžtuvų užpildymui ir kelių asfaltavimui. Tuo tarpu mikrotunelių technologija veikia kitaip – automatizuota gręžimo įranga atlieka didžiąją dalį žemės šalinimo darbų. Vietoje būna tik trys–penki technikai, kurie stebi visą procesą.

Laiko efektyvumas ir greitesnis projekto užbaigimas

Projektai, naudojant mikrovamzdžiavimą, baigiami 40–60 % greičiau dėl nepertraukiamo veikimo ir minimalių rankinių įsikišimų. 2023 m. produktyvumo tyrimas parodė, kad 305 metrų (1000 pėdų) vamzdyno įrengimas su mikrovamzdžiavimu trunka 12 dienų, palyginti su 21 diena atviruoju iškasimo būdu. Šis pagreitėjimas kas mėnesį sumažina nuomos išlaidas ekskavatoriams ir griovimo automobiliams 18 000–25 000 JAV dolerių.

Atvejo analizė: Vandens tiekimo vamzdžio keitimas Toronte palyginus su atviruoju iškasimo būdu

Toronto 12 mln. JAV dolerių vertės vandens tiekimo vamzdžio modernizavimo projektas, naudojant mikrovamzdžiavimą, buvo užbaigtas 8 savaitėmis anksčiau numatyto termino, taip išvengta 2,1 mln. JAV dolerių išlaidų dėl eismo perskyrimo ir verslo pertraukų. Palyginimui, panašus atviruoju iškasimo būdu atliktas projektas tame pačiame mieste patyrė 3,8 mln. JAV dolerių viršvalandžių darbo ir skubios kelio remontų išlaidų po to, kai buvo pažeisti nežymėti telekomunikacijų kabeliai.

Gyvavimo ciklo sąnaudų analizė geresniam pirkimui ir grąžinamumui

Gyvavimo ciklo sąnaudų modeliai rodo, kad mikrotunelių rengimo 20 metų priežiūros išlaidos yra 55 % žemesnės nei tradiciniais metodais. Naudojant orientuoto gręžimo sistemas sumontuotų vamzdžių jungčių nutekėjimų skaičius 60 % mažesnis, todėl remonto dažnumas sumažėja. Statytojai, naudojantys šiuos modelius, praneša apie 22 % didesnį pasiūlos laimėjimo rodiklį komunaliniuose projektuose, nes miestai prioritetą teikia ilgalaikiam infrastruktūros atsparumui, o ne pradinėms išlaidoms.

Mikrotunelių rengimo mašinų aplinkosauginė nauda ir darnumas

Mažesnis anglies dioksido kiekis dėl sumažėjusio įrangos ir medžiagų vežimo

Neseniai atlikta 2023 m. pramonės apžvalga rodo, kad mikrotunelių įrengimo mašinos gali sumažinti statybos metu išmetamą anglies dvideginį apie 40 %, palyginti su tradicinėmis atviromis iškastuvų metodikomis. Kodėl? Todėl, kad reikia žymiai mažiau kasimo darbų ir medžiagos neturi keliauti ilgus atstumus. Taip pat žymiai sutrumpėja naudojamos įrangos sąrašas – jis sumažėja tarp 60–70 %. Vietoje to, kad visur kasti ilgas griovius, darbininkams reikia sukurti tik įėjimo ir išėjimo vietas. Be to, šios mašinos veikia uždaroje sistemoje, kuri neleidžia dirvožemiui užteršti aplinkos. Tai reiškia, kad vėliau nereikės brangios valymo procedūros, o mūsų vertingas požeminis vanduo lieka apsaugotas nuo kenksmingų medžiagų.

Jautrių ekosistemų išsaugojimas: Floridos pelkės perkirtimo atvejo analizė

Neseniai vykdytame infrastruktūros projekte Floridoje buvo parodyta, kiek mikrotuneliavimas gali būti naudingas aplinkai, kai jie įrengė 1,2 mylių ilgio vamzdyną po apsaugomis pelkėmis, neliesti augalų viršuje. Paprastai tokie darbai reikalautų išdžiovinti apie 15 akrų pelkės, tačiau naudojant jų nukreiptos gręžimo techniką, pavyko išlaikyti apie 93 % vietinių augalų gyvybę, kaip parodė tyrimai po baigtų statybų. Didžiausias pranašumas? Nebuvo jokio nuosėdų nutekėjimo, kuris terštų artimiausias upes, todėl vanduo liko pakankamai švarus, kad atitiktų tuos JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) standartus, kuriuos šiuolaikinė visuomenė vertina.

Energijos suvartojimo ir ekologinių naudų balansavimas mikrotuneliavimo operacijose

Mikrotuneliavimas iš tikrųjų naudoja apie 20–30 procentų daugiau energijos kiekvienam pėdos ilgio vienetui, palyginti su įprastomis žemės kasimo metodikomis. Tačiau atsižvelgiant į visus veiksnius ilgesniu laikotarpiu, aplinkosaugos privalumai vis dar yra akivaizdūs. Praeitos savaitės tyrimai parodė, kad šios technologijos nauda ekosistemų išsaugojimui ir emisijų mažinimui kompensuoja papildomai sunaudotą energiją vos per tris iki penkerių metų po statybos pabaigos. Šiuolaikinės įmonės taip pat diegia stebėsenos sistemas, kurios padeda taupyti energiją. Jos reguliuoja gręžimo greitį priklausomai nuo to, ką aptinka po žeme, dėl ko bendras energijos suvartojimas sumažėjo apie 15 procentų.

Atsakingo vystymosi tendencijos komunaliniame požeminiame statybe

Pagal naujausius infrastruktūros ataskaitas, miestai šiuo metu 68 % lietaus vandens valdymo projektų teikia pirmenybę mikrotuneliavimui. Šis poslinkis atitinka JT Tvaraus vystymosi tikslą Nr. 11 (Tvarūs miestai) ir skatina beįkasinio metodo naudojimą, kuris mažina miesto šiltnamio efektą, išsaugant brandžių medžių kronas komunalinių tinklų modernizavimo metu.

Didelis tikslumas, valdymas ir saugumas mikrotuneliavimo projektuose

Lazerio vedamos sistemos ir realaus laiko stebėjimas tiksliai gręžimui

Naujausi mikrotunelių įrenginiai užtikrina nepaprastą tikslumą dėka lazerinių navigacijos sistemų, kurios juos išlaiko tik 10 milimetrų nuokrypio nuo suplanuoto maršruto. Šios sistemos glaudžiai bendradarbiauja su stebėjimo skydeliais, kurie vienu metu seka apie 20 skirtingų veiksnių, tokių kaip pjovimo galvutės taikoma jėga, tyros mišinio slėgio lygis ir vamzdžių tiesumas. Operatoriai beveik iš karto gali pastebėti problemas ir atitinkamai koreguoti darbą. Pagal naujausius tyrimus, tokia sistema sutaupo lėšų, nes neleidžia brangių klaidų atsirasti, ypač svarbu kasant po intensyviai naudojamais miestais, kur susidūrimas su senais vamzdžiais ar kabeliais būtų katastrofiškas tiek statybos ekipoms, tiek vietiniams gyventojams.

Nuotolinio valdymo veikimas mažina darbuotojų veiksnį pavojingoms sąlygoms

Iš saugių paviršiaus vietų operatoriai valdo mikrotunelių įrenginius, todėl niekam nereikia būti pavojingose tunelių galuose, kur gali kilti problemų. Saugos tyrimai rodo, kad šis metodas sumažina avarijų tikimybę beveik du trečdalius, susiduriant su sudėtingomis dirvožemio sąlygomis ar vandens sunktymosi problemomis. Šie skaičiai pateikiami pramonės saugos ataskaitose, kuriose ilgainiui stebimi tokie incidentai. Tikro laiko šifruoti duomenys leidžia inžinieriams reguliuoti gręžimo įrenginio greitį ir koreguoti tirpalo mišinį pagal poreikį, tuo pat metu stebint, ką duoda žemės stabilumo jutikliai apie potencialius poslinkius po žeme.

Atvejo analizė: Laseriu vadovaujama instaliacija San Fransisko seisminiame zone

Neseniai baigtas projektas po San Fransisko finansiniu rajonu reikalavo įrengti žemės drebėjimui atsparias komunikacijas per mišrią geologinę aplinką. Lazero sistemos išlaikė 99,4 % tikslumo tiesinimąsi per 1,2 km, judėdamos ne toliau kaip 2 metrai nuo veikiančių BART tunelių ir istorinių pamatų. Operacija buvo užbaigta šešiomis savaitėmis anksčiau numatyto termino, be jokių saugos incidentų ar paslaugų sutrikimų.

Dirbtinio intelekto integracija ir daugiafunkcės saugos procedūros padidina patikimumą

Pažangūs dirbtinio intelekto algoritmai dabar gali numatyti įrangos techninės priežiūros poreikį 72 valandas prieš sugedimą, sumažindami nenuspėjamus prastovus 43 % 2023 m. bandymų programose. Tryskartinės saugos sistemos – įskaitant automatinio slėgio nuleidimo vožtuvus ir avarinius tunelių sandarinimo mechanizmus – užtikrina sluoksniuotą apsaugą nuo potvynių ar mechaninių gedimų, užtikrindamos nuolatinį projekto saugumą net sudėtingomis hidrogeologinėmis sąlygomis.

Mikrotunelių kasybos mašinų universalumas skirtingose geologinėse sąlygose

Inžinerinė lankstumas gruntui, uolienoms ir mišriai kertantiems paviršiams

Mikrotunelių gręžimo mašinos gana gerai susidoroja su sunkiomis požeminėmis sąlygomis, tokiomis kaip minkšti molio sluoksniai, maišyti su sudužusiais uolienų formavimais. Jų veikimo principas iš tiesų yra gana protingas – dauguma jų turi reguliuojamus pjovimo įrenginius ir tirpalo sistemas, kurios palaiko stabilumą skirtingose dirvožemio rūšyse. Tai yra labai svarbu, nes tradiciniai kasimo metodai tiesiog negali susidoroti su visomis šiomis dirvožemio sudėties kaitomis. Pagal praėjusiais metais paskelbtą tyrimą „Journal of Geotechnical Engineering“, statybos aikštelės, kurios pereina prie šių pažangios tuneliavimo sistemų, mažina savo lygiagretumo klaidas apie du trečdalius, palyginti su senovišku grioviu kasimu. Tai taip pat reiškia rimtus taupymus. Vienas rangovas, su kuriuo kalbėjomės, minėjo, kad sutaupo apie keturiasdešimt tūkstančių dolerių kiekvienam kilometrui, iškastam sudėtingose geologinėse vietovėse, kur uolienos yra suskeldėjusios ar dirvožemiai netikėtai juda.

Atvejo analizė: Nuotekų vamzdyno montavimas per kalnus Šveicarijoje

Paimkime Alpių kanalizacijos projektą Šveicarijoje kaip pavyzdį, kaip lanksčios gali būti šios metodikos. Inžinieriai naudojo mikrotunelių įrangą, kad išgręžtų kalkakmenio sluoksnius, sumaišytus su ledyno priemaišomis, šlaitu, kurio nuolydis buvo apie 15 procentų. Kas leido tai sėkmingai atlikti? Įrenginys buvo įrengtas lankstaus valdymo sistema, kuri nuolat koregavo pjovimo galingumą, kai keitėsi sąlygos po žeme. Jiems pavyko išlaikyti tiesumo nuokrypį ne didesnį kaip 2 procentai beveik 1,2 kilometrų ilgio tunele, visiškai nesutrikdydami pažeidžiamos alpinės ekosistemos paviršiuje. Nuo to laiko panašūs projektai atsirado Andų kalnuose ir Himalajų regionuose, kur bendruomenėms reikia geresnio sanitarinio aprūpinimo, tačiau jos nenori sugadinti savo gamtinių aplinkų.

Pasaulinė taikymo sritis ir reljefui pritaikytos mašinų korekcijos

Operatoriai dabar naudoja reljefui optimizuotas konfigūracijas:

• Karbido galvutėmis įrengti pjovikliai abrazyviškiems ugnieskalniams uolienoms vulkaniniuose regionuose
• Išplečiami skydo segmentai alyvinėse lygumose, linkusioms prie dirvožemio sulydymo
• Kriogeniniai purvo priedai, skirti amžinai užšaldytam dirvožemiui užtikrinti stabilumą Arkties teritorijose

Šie pritaikymai leidžia projektams atitikti ISO 14688-2 dirvožemio klasifikavimo standartus šešiuose žemynuose, o Azijos potvynių ploto įrenginiai ypač sėkmingai išlaiko < 10 mm/m išlyginimo tikslumą sočiųjų dumblų srityje.

Ateities projektai su moduliniais mikro tunelių kūrimo technologijomis

Kokybės įrangos gamintojai šiuolaikiniais laikais siūlo modulinius komplektus, leidžiančius darbininkams keisti pjovimo galvutes, valdymo sistemas ir dumsų siurblius per maždaug 8 valandas arba šiek tiek daugiau. Statytojai tai vertina, nes jie gali greitai pritaikyti savo įrangą tiesiog statybvietėje, kai dirvožemio sąlygos projekto metu pasikeičia netikėtai. Skaičiai tai patvirtina – 2024 metų pramonės ataskaitos rodo, kad dėl tokios lankstumo keitimo išlaidos sumažėjo apie 74 %. Miestai, kuriuose yra seni vamzdžiai ir tuneliai bei dirvožemis linkęs judėti, vis dažniau renkasi mikrotuneliavimo metodus savo infrastruktūros modernizavimui. Tai visiškai suprantama, nes niekas nenori ardyti gatvių, kad pataisytų po žeme neišvengiamai atsiradusias problemas.

DUK

Kas yra mikrotunelėjimas?

Mikrotuneliavimas yra beįkasinis statybos metodas, kuris apima nuotoliniu būdu valdomų tunelių kasimo mašinų naudojimą vamzdynų arba kanalizacijos laidų montavimui minimaliai trikdyant paviršių ir be didelių žemės darbų.

Kaip mikrotuneliavimas sumažina paviršiaus sutrikdymą?

Mikrotuneliavimas sumažina paviršiaus trikdymą, vengiant didelio masto žemės darbų, būdingų atvirojo kasimo metodams, palaikant eismo srautą ir mažinant triukšmą miesto teritorijose.

Ar mikrotuneliavimo mašinos naudingos aplinkai?

Taip, jos ženkliai sumažina anglies dvideginio išmetimą ir energijos suvartojimą, išsaugo jautrias ekosistemas ir mažina dirvožemio užterštumo riziką, todėl yra aplinkai draugiškas pasirinkimas.

Ar mikrotuneliavimą galima naudoti visose dirvožemio sąlygose?

Taip, mikrotuneliavimo mašinos turi pritaikomų savybių įvairioms dirvožemio sąlygoms, įskaitant lanksčias pjovimo galvas ir tirpalo sistemas, kurios leidžia prisitaikyti prie skirtingų geologinių sąlygų.

Ar mikrotunelėjimas yra ekonomiškas?

Mikrotuneliavimas yra ekonomiškesnis dėl sumažintų darbo jėgos poreikių, greitesnio projekto įgyvendinimo, minimalių vietos atkūrimo sąnaudų ir žemesnių eksploatacijos metu kylančių priežiūros išlaidų, palyginti su tradiciniais metodais.