Как выбрать подходящую добавку для машины для прокладки труб методом горизонтального бурения с уравновешиванием давления грунта в илово-глинистых грунтах?

Выбор правильной добавки является одним из наиболее важных решений, принимаемых оператором при работе машины для прокладки труб методом горизонтального бурения с уравновешиванием давления грунта в машина для подъема труб под земным давлением илово-глинистых грунтах. Неправильный выбор добавки может ухудшить обработку грунта, нарушить устойчивость забоя и привести к дорогостоящим задержкам проекта. Поэтому понимание взаимосвязи между свойствами грунта и химией добавки является обязательным перед началом любого прохода.

Супесчано-глинистый грунт создает уникальные трудности для машина для подъема труб под земным давлением . Его низкая проницаемость, связная структура и склонность прилипать к режущим инструментам требуют тщательно подобранных добавок для поддержания стабильной и удобной в работе консистенции грунта внутри камеры давления. В этом руководстве объясняется, как оценить и выбрать подходящую добавку, чтобы каждый забивной трубопровод с балансировкой давления грунта в супесчано-глинистом грунте обеспечивал безопасный, эффективный и предсказуемый ход.

Понимание поведения супесчано-глинистого грунта при проходке с балансировкой давления грунта

Ключевые характеристики грунта, влияющие на выбор добавки

Перед выбором любого добавочного реагента для земляного балансного тоннелепроходческого щита с продавливанием труб проектная группа должна подробно охарактеризовать супесь. Супесь обычно имеет показатель пластичности в диапазоне от 10 до 30, очень низкий коэффициент проницаемости и высокую сцепляемость. Эти свойства означают, что режущая головка земляного балансного тоннелепроходческого щита с продавливанием труб встречает грунт, который естественным образом комкуется, налипает на дисковые резцы и препятствует свободному перемещению через шнековый конвейер. Без применения улучшающих добавок земляной балансный тоннелепроходческий щит с продавливанием труб не может поддерживать стабильное давление грунта в камере предварительного давления, что создаёт риск оседания поверхности или выброса грунта.

Гранулометрический состав, естественная влажность и пределы Аттерберга — три наиболее важных параметра, подлежащих измерению до начала проходки трубы земляным щитом с балансированием давления грунта в супесчаной глине. Грунт с влажностью, близкой к пределу текучести, уже достаточно мягкий, чтобы земляной щит с балансированием давления грунта мог эффективно работать при минимальном добавлении пены. Напротив, сухая или плотная супесчаная глина вынуждает оператора земляного щита с балансированием давления грунта вводить большие объёмы добавок для эффективного пластичного преобразования грунта.

Реакция супесчаной глины на распространённые типы добавок

Пена, бентонитовая суспензия и полимерные растворы — три основные категории добавок, используемых с землеройной трубоукладочной машиной с балансировкой давления грунта в супесчано-глинистых грунтах. Каждый тип взаимодействует с матрицей грунта по-разному. Пена снижает внутреннее трение обработанного грунта и способствует поддержанию стабильного крутящего момента землеройной трубоукладочной машиной с балансировкой давления грунта. Бентонитовая суспензия придаёт пластичность и снижает адгезию на режущей головке землеройной трубоукладочной машины с балансировкой давления грунта. Полимерные растворы изменяют вязкость и способствуют стабилизации забоя при проходке землеройной трубоукладочной машиной с балансировкой давления грунта слоёв с повышенным содержанием пылевидных частиц. Выбор между этими добавками зависит от результатов фактических испытаний грунта, а не от предположений.

Выбор подходящей добавки для условий супесчано-глинистых грунтов

Использование пены в качестве основной стратегии кондиционирования

Пена является наиболее широко применяемой добавкой при эксплуатации буровой установки с балансированием давления грунта в иловато-глинистых грунтах. Система подачи пены на буровой установке с балансированием давления грунта подает заранее приготовленную смесь пенообразователя, воды и сжатого воздуха непосредственно в забойный щит. Это превращает вынутый иловато-глинистый грунт в однородную пластичную массу, с которой буровая установка с балансированием давления грунта может эффективно работать. Коэффициент расширения пены и скорость ее подачи должны быть откалиброваны с учетом естественной влажности грунта. Для иловато-глинистых грунтов умеренной влажности буровая установка с балансированием давления грунта обычно требует коэффициента расширения пены в диапазоне от 5 до 15, а объем подаваемой пены составляет примерно от 20 до 40 % от объема вынутого грунта на каждый метр проходки. Операторы должны постоянно контролировать показания манометра камеры буровой установки с балансированием давления грунта для подтверждения достаточности грунтоулучшения и оперативно корректировать дозировку пены.

Совместное использование бентонита и полимерных добавок с пеной

Во многих профилях силистых глин одного вида добавок недостаточно, и для землеройно-балансировочной прокладочной машины выгодно применение комбинированного подхода. Добавление бентонитовой суспензии через вторичные инжекционные отверстия землеройно-балансировочной прокладочной машины снижает прилипание грунта к рабочему органу и обеспечивает смазку кольцевого зазора между корпусом машины и трубной колонной. Это особенно важно, когда землеройно-балансировочная прокладочная машина встречает плотные слои силистой глины, что приводит к увеличению толкающего усилия и требуемого крутящего момента. Полимерные растворы могут применяться совместно с пеной при прохождении землеройно-балансировочной прокладочной машиной переходных зон, где содержание ила резко возрастает. Полимер повышает желеобразующую способность обработанного грунта, предотвращая его расслоение внутри шнекового конвейера землеройно-балансировочной прокладочной машины и обеспечивая стабильный градиент давления в камере.

Оптимизация дозировки для земляного щита с балансировкой давления при проходке трубопровода методом подземного продавливания с использованием нескольких добавок требует проведения систематических пробных инъекций до ввода основного привода в работу. Проектная команда должна провести лабораторные испытания с использованием грунта, отобранного на трассе, и оценить, как консистенция выбуренной породы при работе земляного щита с балансировкой давления реагирует на различные соотношения добавок. Документированные результаты пробных инъекций позволяют оператору земляного щита с балансировкой давления начать проходку с заранее определённым протоколом подготовки грунта, а не принимать решения наугад в подземных условиях.

Операционный мониторинг и корректировка добавок

Показатели эффективности добавок в режиме реального времени

Машина для продавливания труб с балансировкой давления грунта предоставляет операторам несколько сигналов в реальном времени, позволяющих оценить, правильно ли работает выбранный добавочный реагент в супесчано-глинистом грунте. Основным показателем является крутящий момент на рабочем органе: если крутящий момент машины для продавливания труб с балансировкой давления грунта возрастает при стабильном давлении на забое, это, скорее всего, свидетельствует о нарастании адгезионных отложений, и объем инжекции бентонитовой суспензии следует увеличить. Вторым ключевым показателем является стабильность давления в камере: нестабильные колебания давления в камере машины для продавливания труб с балансировкой давления грунта часто указывают на недостаточную обработку грунта пеной. Третий сигнал — однородность выгрузки из шнекового конвейера. Грунт, прошедший надлежащую обработку в машине для продавливания труб с балансировкой давления грунта, должен выходить в виде ровной, влажной и нелипкой пасты. Сухая или комковатая выгрузка говорит оператору о необходимости немедленного увеличения объема инжекции пены.

Адаптация стратегии применения добавок к изменяющимся слоям грунта

Песчано-глинистые грунты редко сохраняют однородность на протяжении всего прохода. Машина для прокладки труб методом балансирования земляного давления может столкнуться с локальными зонами песчаного суглинка, органическими включениями или прослойками твёрдой глины, каждая из которых требует индивидуального подхода к подаче добавок. Команда, управляющая машиной для прокладки труб методом балансирования земляного давления, должна изучать данные буровых журналов перед каждой сменой и заранее планировать корректировку подачи добавок с учётом ожидаемых изменений грунта. При переходе машины для прокладки труб методом балансирования земляного давления в более мягкие и влажные песчано-глинистые грунты объём пены следует уменьшить, чтобы предотвратить чрезмерную обработку грунта и потерю давления на забое. При входе машины для прокладки труб методом балансирования земляного давления в более плотные слои дозировки пены и бентонита должны быть увеличены пропорционально. Регистрация данных о расходе добавок машиной для прокладки труб методом балансирования земляного давления в сопоставлении со скоростью продвижения и типом грунта позволяет непрерывно совершенствовать технологию на протяжении всего прохода.

Часто задаваемые вопросы

Что произойдет, если в машине для прокладки труб методом балансирования давления грунта, проходящей через супесь, не использовать добавку?

При отсутствии добавки машина для прокладки труб методом балансирования давления грунта, работающая в супеси, столкнется с серьезным забиванием рабочего органа, неконтролируемым давлением в камере и чрезвычайно высоким крутящим моментом. Грунт в машине для прокладки труб методом балансирования давления грунта уплотнится в жесткую пробку, которая перекроет шнековый конвейер, что потребует дорогостоящих вмешательств и создаст риск повреждения поверхности над трассой.

Как часто следует пересчитывать дозировку добавки для машины для прокладки труб методом балансирования давления грунта в супеси?

Дозировку для машины для прокладки труб методом балансирования давления грунта необходимо пересматривать как минимум каждые 5 метров продвижения или при обнаружении нового слоя грунта. Непрерывная регистрация давления в камере, крутящего момента и внешнего вида грунта, поступающего из машины для прокладки труб методом балансирования давления грунта, обеспечивает необходимые данные для точного пересчета и корректировки скорости подачи добавки на протяжении всего процесса проходки.

Может ли вода сама по себе обеспечить необходимую консистенцию илилового глинистого грунта для трубоукладчика с балансировкой давления грунта?

Вода сама по себе редко бывает достаточной для трубоукладчика с балансировкой давления грунта, работающего в илистом глинистом грунте. Хотя вода может несколько размягчить сухой илистый глинистый грунт, она не обеспечивает необходимой пластичности, смазки и контроля адгезии, требуемых трубоукладчиком с балансировкой давления грунта. Всегда рекомендуется использовать специально разработанную пену или добавку на основе бентонита для защиты трубоукладчика с балансировкой давления грунта и обеспечения стабильного и эффективного продвижения.