Kokie yra pagrindiniai dalykai, apie kuriuos reikia atsižvelgti renkantis mikrotuneliojimo mašiną projektui?

Gruntų ir žemės sąlygų įvertinimas mikrotunelių mašinos parinkimui

Geotechninių tyrimų vaidmuo projektuojant mikrotunelius

Geros mikrotunelių rezultatai prasideda nuo patikimų geotechninių tyrimų. Prieš pasirenkant tinkamą įrangos konfigūraciją, inžinieriai turi įvertinti keletą veiksnių. Jie tikrina dirvožemio stabilumą, matuoja gruntinių vandenų lygį ir nustato kliūtis, kurios gali trukdyti darbui. Visa ši informacija padeda nustatyti, ar išvis įmanomas kasimas, bei kokie atraminiai konstrukciniai elementai bus reikalingi. Tyrimas taip pat atskleidžia svarbias dirvožemio savybes, tokias kaip skersinė stipris ir pralaidumas. Šios charakteristikos svarbiausią vaidmenį atlieka priimant sprendimus dėl geriausiai tinkančios pjovimo galvutės ir apskaičiuojant efektyviai veikiančią tirpalo sistemą.

Geotechninių ataskaitų (GDR ir GBRS) aiškinimas tiksliai planuoti

Geotechniniai baziniai ataskaitos (GBR) paverčia žalią gręžimo informaciją į pritaikomus montavimo nurodymus. Projekto komandos susiejamos gręžinių žurnalus su istoriniais požeminio vandens modeliais, kad nustatytų realistiškus gamybos greičius. Šių dokumentų tinkamas aiškinimas neleidžia brangių neatitikimų tarp mašinos galimybių ir faktinio dirvožemio elgesio.

Tuneliavimo per įvairias dirvožemio rūšis ir dirvožemio-uolienų perėjimus iššūkiai

Mišrios sąlygos reikalauja prisitaikančių mikrotunelių mašinų konfigūracijų, ypač perėjant tarp minkštų dirvožemių ir uolienų. Operatoriai turi suderinti pjovimo įrankių agresyvumą uolienose su tikslia slėgio kontrolė smulkiuose, nestabiliose smėliuose. Tikro laiko stebėsenos sistemos yra būtinos, susiduriant su netikėtais akmenėlių sluoksniais ar artезiniais vandenų srautais tuneliuojant.

Duomenų rinkimas naudojant požeminio tyrimo metodus, siekiant numatyti mašinos našumą

Pažangūs grunto skverbimosi bandymai (CPT) ir slėgio matavimo bandymai kiekybiškai nustato gruntų reakciją tuneliavimo metu. Šie duomenys naudojami prognozuojant stūmimo jėgas ir pasiekiamus pažangos greičius. Naujausi naujovės sujungia 3D žemės sklidimo radaro tyrimus su tradiciniais gręžinių mėginių ėmimu, kad būtų sukurtos aukštos raiškos dirvožemio profiliai mašinų optimizavimui.

Atvejo analizė: mikrotunelių mašinos konfigūracijos pritaikymas prie mišrių grunto sąlygų

Neseniai įrengtas 1 200 metrų ilgio nuotekų kolektorius, kertantis paeiliui besikeičiantį molį ir kalkakmenį, reikalavo trijų pjovimo galvutės modifikacijų tiesiog darbo eigoje. Projektinė komanda 40 % sumažino įrankių dėvėjimąsi naudodama hibridinę diskinių pjūklų/ragų dantų konfigūraciją, išlaikydama 98 % tikslumą atitinkant išlyginimą. Toks lankstus požiūris sumažino prastovas ir leido projekto kaštus išlaikyti 220 000 JAV dolerių žemiau biudžeto, nepaisant sudėtingų geologinių ribų.

Mikrotunelių mašinos galimybių pritaikymas konkretaus projekto reikalavimams

Mažojo tuneliavimo gręžimo mašinos (MTBM) galimybių vertinimas konkrečiems tiesiamiesiems ilgiams ir gyliams

Projekto sėkmė priklauso nuo MTBM techninių charakteristikų suderinamumo su tiesiamuoju parametrais. Mašinos, skirtos tiesiamiesiems ilgesniems nei 1 000 pėdų, reikalauja patikimų stūmimo sistemų, turinčių daugiau nei 2 500 kN stūmos gebą. Gylio reikalavimai nulemia slėgio reitingus – projektams žemiau 40 pėdų reikalingos tirpalo sistemos, išlaikančios 15 psi slėgį, kad būtų stabilizuotos gręžinio sienos.

Ašmenų galvos konfigūracija, paremta dirvožemio ir uolienų sąlygomis

Nesuderinti frezavimo įrankiai padidina dėvėjimosi išlaidas 18–32 % perėjimo geologijoje.

Smulino sistema ir medžiagos atskyrimo efektyvumas skirtingose formacijose

Daug smėlio turinčiose aplinkose reikalingi cikloniniai separatoriai, apdorojantys daugiau nei 300 GPM, o kohezyviems gruntams reikia <15 % bentinito smulino koncentracijos. Projektai trūkinėjusioje uolienoje parodė 22 % didesnį sėkmingumo lygį naudojant polimerais sustiprintą smuliną.

Optimalus smulinis gruntui: stabilumo ir tekėjimo pusiausvyra

Tampriosios klampumo ribos yra kritinės:

• Smėlingi dirvožemiai : 25–35 sekundžių Marshio kerpės klampumas
• Uolienų plyšiai : 18–22 sekundės su celiuliozės priedais
  Per tiršti skiediniai mažina pažangos tempą 40 % pralaidžioje dirvoje.

Pramonės paradoksas: aukštos našumo mašinos prieš nepakankamai naudojamas funkcijas trumpose varomosiose sekcijose

Statybininkai dažnai naudoja 500 psi TBMs 200 pėdų varomosioms sekcijoms, kurioms reikia <200 psi talpos – tokia praktika padidina sąnaudas 145 USD/už pėdą dėl nereikalingo kuro sunaudojimo ir komponentų dėvėjimosi.

Vamzdžio skersmuo, varomosios sekcijos ilgis ir stūmimo sistemos suderinamumas

Kaip vamzdžio skersmuo veikia mikrotunelių mašinos parinkimą

Vamzdžio dydis lemia, koks stūmos pajėgumas ir kirpimo galvutės konfigūracija reikalinga mikrotunelių gręžimo mašinai. Dauguma pramonės gairių nustato apie 42 colius kaip mažiausią skersmenį, kuris vis dar leidžia darbuotojams įeiti į vidų ir tvarkyti iškastos medžiagos šalinimo sistemą, kol veikia mašina. Tačiau su didesniais vamzdžiais situacija keičiasi gana smarkiai. Tampa būtini armuoti stūmimo vamzdžiai bei specialios kirpimo galvutės, gebančios įveikti papildomą dirvožemio medžiagos pasipriešinimą. Viena dažnų inžinierių klaidų – parenkamas įrenginys, kurio stūmos jėga nepakankama faktiniams vamzdžių matmenims, su kuriais dirbama. Tai gali sukelti rimtų problemų ateityje, kai gręžimo slėgis viršija apie 3 000 kN, kaip nurodyta 2023 m. Trenchless Technology Institute paskelbto tyrimo duomenimis.

Įrengimo ilgio maksimalizavimas naudojant tinkamas stūmimo sistemas ir variklio strategiją

Hidraulinės pakėlimo sistemos leido statyti tunelius ilgesnius nei 1000 metrų, įtraukiant tarpinius stūmos postus kartu su automatinėmis bentonito tepimo sistemomis. Bandomieji miesto infrastruktūros projektai parodė, kad šios pažangios konfigūracijos sumažina paviršinio trinties nuostolius nuo 18 % iki 22 %, lyginant su tradiciniais gręžimo metodais. Stūmos postų išdėstymas lemia jėgų tolygų paskirstymą per visą tunelio galą, užtikrinant tiesiškumą maždaug +/− 10 mm net ir susiduriant su skirtingų tipų dirvožemio sluoksniais. Tunelių inžinieriai turi rasti optimalų balansą tarp to, kiek nutolę vienas nuo kito yra šie postai, ir nuolatinio jėgos rodmenų stebėjimo, kad būtų išvengta nereikalingo lenkimo ar sukimosi. Dauguma specialistų labai remiasi naujausiais mikrotuneliavimo tyrimų rezultatais, susijusiais su įvairių tepalų veikimu esant slėgiui bei tuo, kokios slėgio reikšmės praktikoje yra pagrįstos.

Tikslumo pasiekimas: orientavimosi sistemos ir tikslumo reikalavimai miesto mikro vamzdynų klojime

Mažų nuokrypių pasiekimas mikro vamzdynų klojime naudojant pažangias orientavimosi sistemas

Šiuolaikinės mikro vamzdynų klojimo mašinos yra aprūpintos lazerinio nukreipimo ir automatinio valdymo sistemomis, kurios jas išlaiko išlygintas ±10 mm ribose – tai labai svarbu kasant po intensyviai naudojamomis miesto gatvėmis, kuriose žemėje jau yra daug esančių komunikacijų. Šių mašinų technologija sujungia giroskopus su momentiniu duomenų analizavimu, kad operatoriai galėtų nuolat atlikti nedidelius pataisymus, kol mašina faktiškai dirba skirtingose dirvožemio sluoksniuose. Pagal paskutiniais metais paskelbtus tyrimus, šios pažangios sistemos sumažino išlyginimo problemas apie 40 procentų, palyginti su senoviškomis rankinėmis technikomis, ypač tada, kai tenka dirbti su sudėtingomis dirvožemio mišiniais, kuriuose yra tiek smėlio, tiek molio.

Įrangos tikslumas kaip funkcija nuo lazerinio taikymosi ir realaus laiko stebėsenos

Lazerio siųstuvai, veikiantys dviejose ašyse, naudojami žymėti tinkamą orientyrų padėtį tunelių priekinėje dalyje, tuo pačiu metu žemės skenuojantis radaras tyrinėja požeminę erdvę, kad aptiktų bet ką, kas galėtų sutrukdyti darbui. Įrangą valdantys specialistai stebi viską per debesiją prijungtas informacines pultus, kurie rodo tiksliai, kur mašinos yra esamos, lyginant su detalėmis 3D planais, kuriuos jie naudoja. Ši visa kontrolės sistema užtikrina tikslumą net tada, kai dirva po žeme nuolat keičiasi. Praktikoje tai veikia itin gerai – naujausių darbų rezultatai parodė, kad buvo išlaikyta ne mažiau kaip 97 procentų numatyto maršruto, net sudėtingose miesto zonose, pilnose vamzdynų ir kabelių.

Tendencijų analizė: didėjantis poreikis subcentriniam tikslumui urbanistiniame mikrotuneliavime

Vis daugiau dėmesio miestuose skiriama detalumui iki milimetro, siekiant apsaugoti seną infrastruktūrą. Pažvelkite į skaičius: šiuo metu apie 72 % miestų tunelių statybos sutarčių nustato ne daugiau kaip 5 mm nuokrypį, o 2018 m. tai buvo tik 48 %. Kodėl tai svarbu? Praktika rodo, kad statant projektus, kuriuose naudojamos automatinės navigacijos sistemos, reikia maždaug 30 % mažiau taisomųjų darbų. Tai ypač svarbu jautriose vietovėse, tokiuose kaip metro tuneliai arba šviesolaidiniai tinklai, kur klaidos gali kainuoti brangiai. Tie rangovai, kurie dirba ne toliau kaip 2 metrus nuo tokių konstrukcijų, labiausiai naudosis tokiais siaurais leidžiamaisiais nuokrypiais.

Mažo skersmens vamzdynų tiesimo mašinų diegimo sąnaudų efektyvumo ir rizikos valdymas

Pradinės investicijos ir ilgalaikės efektyvumo naudos subalansavimas

Renkantis mikrotunelių įrenginį, rangovams reikia atsižvelgti į išlaidas, kurios yra žymiai didesnės nei tiesiog kaina. Šioje srityje egzistuoja klasikinė dilema: įrenginiai, aprūpinti pažangiomis navigacijos sistemomis, ilgainiui tikrai sumažina būsimas eksploatacijos išlaidas, tačiau jie nuo pat pradžių turi žymiai aukštesnę kainą. Kalbame apie 12–18 procentų didesnes pradines investicijas, palyginti su paprastesniais modeliais. Skaičiai tai patvirtina. Naujausias 2023 m. pramonės analizė parodė, kad projektai, naudojantys šiuos tikslumo valdymo TBM, darbus užbaigė 32 procentais greičiau. Šis greičio pranašumas padeda kompensuoti didesnes pradines išlaidas, nes mažiau išleidžiama darbo jėgai ir vėlesniams klaidų taisymams.

Paslėptos išlaidos, kai mikrotunelių įrenginys nesuderinamas su dirvožemio sąlygomis

Nesuderinami įrenginių ir dirvožemio deriniai sukelia augančias išlaidas:

• Dirvožemio aktyvumo baudos : Abrazyvus dirvožemius gali padidinti pjovimo galvutės keitimo dažnumą iki 4 kartų
• Grindinio vandens kontrolė : Projektai aukšto požeminio vandens lygio zonose, naudojant nespūdintiems tunelių gręžtuvams, išleidžia 18–25 % daugiau lėšų drenavimui
  ASCE 2022 metų infrastruktūros ataskaita pabrėžia, kad 23 % mikrotunelių projektų viršija biudžetą dėl nepakankamo geotechninių duomenų aiškinimo, todėl svarbu atlikti išsamų požeminį tyrimą.

Duomenų taškas: 23 % vidutinis sąnaudų perviršis dėl nepakankamų geotechninių duomenų (ASCE, 2022)

Geologiniai vertinimai prieš statybą neleidžia brangių netikėtų projekto koregavimų. Projektai, kurie taikė ASTM D420-18 standartus dirvožemio ėminių paėmimui, sumažino nenuspėtą įrangos prastovą 41 % lyginant su projektų, naudojančių paprastus vietos tyrimus, rezultatais.

DUK

Kas yra mikrotunelėjimas?

Mikrotuneliavimas – tai bevietis statybos metodas, naudojamas vamzdynams montuoti po esama infrastruktūra, su minimaliais paviršiaus sutrikdymais.

Kodėl geotechninis tyrimas yra svarbus mikrotuneliavime?

Geotechninis tyrimas padeda įvertinti dirvožemio stabilumą ir požeminio vandens lygį, kas yra būtina tinkamos įrangos parinkimui ir atraminių konstrukcijų projektavimui.

Kaip vamzdžio skersmuo veikia mašinos pasirinkimą?

Vamzdžio skersmuo įtakoja traukos gebą ir pjūklų galvutės konfigūraciją, reikalingą sėkmingoms mikro vamzdynų tiesimo operacijoms.