เครื่องยืดท่อขนาดเล็ก จะทําให้การจัดสรรและการควบคุมถูกต้องอย่างไร ระหว่างกระบวนการติดตั้ง

ความสำคัญของความแม่นยำในการจัดแนวในงานเจาะท่อไมโครแบบแจ็คกิ้ง

บทบาทของความเที่ยงตรงในการติดตั้งท่อแบบไม่ต้องขุดดิน

การติดตั้งแบบไม่ขุดดินให้ถูกต้องตั้งแต่แรกหมายความว่าท่อจะมีความแข็งแรงและไม่ไปชนกับสาธารณูปโภคใต้ดินอื่นๆ ตัวอย่างเช่น เครื่องจักรเจาะท่อขนาดเล็กสมัยใหม่สามารถจัดแนวท่อให้มีความแม่นยำภายในระยะประมาณ 25 มม. ตลอดระยะทาง 100 เมตร ได้ด้วยระบบชี้แนวเลเซอร์ในตัวที่ทันสมัย ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการปรับแต่งด้วยมือลงได้ประมาณสามในสี่เมื่อเทียบกับเทคนิคแบบเดิม การศึกษาวิจัยเมื่อปีที่แล้วเกี่ยวกับงานระบายน้ำในเมืองพบข้อมูลที่น่าสนใจว่า หากท่อมีการเบี่ยงเบนจากแนวเกิน 40 มม. จะเพิ่มค่าใช้จ่ายอีกประมาณ 120 ดอลลาร์สหรัฐต่อเมตร เพียงแค่สำหรับการซ่อมถนนและการย้ายบริการสาธารณูปโภคอื่นๆ ออกจากพื้นที่ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงเหล่านี้จึงมีความสำคัญมากในเมืองที่มีความหนาแน่น เพราะความผิดพลาดเพียงเล็กน้อยอาจทำให้อาคารใกล้เคียงและรากฐานของอาคารได้รับความเสียหาย

ปัญหาทั่วไปที่ส่งผลต่อการจัดแนวระหว่างการเจาะท่อขนาดเล็ก

ความแปรปรวนของดิน อุปสรรคที่ฝังอยู่ใต้ดิน และการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ มีส่วนทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของแนวการขุด ดินประเภทเม็ดมีความต้องการการปรับทิศทางมากกว่าดินเหนียวแน่นถึง 23% ในขณะที่สายสาธารณูปโภคที่ไม่มีข้อมูลแผนที่มักจำเป็นต้องเปลี่ยนเส้นทางแบบเรียลไทม์ ผู้ปฏิบัติงานต้องรักษาระดับความเร็วในการจั๊กไว้ระหว่าง 20–50 มม./นาที เพื่อให้มั่นใจว่าระบบควบคุมทิศทางตอบสนองได้ดี โดยไม่ก่อให้เกิดแรงโก่งตัวเกินขนาด

ผลกระทบของสภาพพื้นดินต่อความแม่นยำในการควบคุมทิศทาง

แรงดันน้ำใต้ดินลดประสิทธิภาพการควบคุมหัวตัดลง 30–40% ในชั้นทรายที่อิ่มน้ำ เมื่อเทียบกับสภาพแห้ง ในชั้นดินตะกอนธารน้ำแข็งที่มีหินก้อนใหญ่ การตอบสนองของระบบควบคุมทิศทางต้องรวดเร็วภายใน 15 วินาทีเพื่อป้องกันการเบี่ยงเบนที่ทวีความรุนแรงขึ้น โครงการที่ดำเนินการในที่ราบลุ่มแสดงความมั่นคงของแนวการขุดสูงกว่า 60% เมื่อเทียบกับพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากรอยเลื่อน เนื่องจากองค์ประกอบของชั้นดินมีความสม่ำเสมอกว่า

ค่าความคลาดเคลื่อนของการจัดแนวโดยทั่วไป: ±25 มม. ต่อระยะ 100 เมตร

มาตรฐานอุตสาหกรรมอนุญาตให้มีความเบี่ยงเบนในแนวราบสูงสุดไม่เกิน 0.25% ของความยาวอุโมงค์ ซึ่งเทียบเท่ากับ ±250 มม./กม. อย่างไรก็ตาม การขุดท่อขนาดเล็กด้วยระบบจั๊กกิ้งขั้นสูงสามารถทำได้อย่างสม่ำเสมอในระดับ ±25 มม./100ม. ผ่านทาง:

• เซ็นเซอร์วัดมุมเอียงแบบสามชั้น (ความแม่นยำ ±0.01°)
• ระบบไฮดรอลิกแบบข้อต่อปรับทิศทางได้ พร้อมความละเอียดในการจัดตำแหน่ง 0.5 มม.
• การส่งข้อมูลเรียลไทม์จากหัวตัดไปยังห้องควบคุมที่ความถี่ 5 เฮิรตซ์

ความสามารถเหล่านี้ช่วยให้สามารถต่อท่อโดยตรงได้โดยไม่ต้องปรับข้อต่อเพิ่มเติมใน 92% ของการติดตั้ง ทำให้ระยะเวลาโครงการลดลง 18–22 วันต่อกิโลเมตร

ระบบนำทางหลักสำหรับการควบคุมการจัดแนวแบบเรียลไทม์

ระบบเลเซอร์นำทางและการผสานรวมเข้ากับเครื่องจั๊กกิ้งท่อขนาดเล็ก

ระบบจัดแนวด้วยเลเซอร์ทำงานโดยการยิงลำแสงอ้างอิงไปยังแผ่นเป้าที่ติดตั้งอยู่กับหัวตัด ระบบเหล่านี้สามารถตรวจจับความเบี่ยงเบนเล็กน้อยได้ถึงประมาณ 1 มม. ผู้ผลิตชั้นนำส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้ร่วมกับแจ็คปรับทิศทางแบบไฮดรอลิก ซึ่งจะปรับเส้นทางโดยอัตโนมัติเมื่อมีการเบี่ยงเบนเกินกว่า +/-5 มม. ยกตัวอย่างโครงการระบายน้ำในฮัมบูร์กเมื่อปี 2023 ทีมงานใช้เทคนิคการเจาะท่อขนาดเล็กแบบไมโครไกด์ด้วยเลเซอร์ และสามารถจัดแนวได้เกือบสมบูรณ์แบบ โดยมีความแม่นยำสูงถึง 99.8% ตลอดระยะทาง 850 เมตร ที่ต้องขุดผ่านดินเหนียวหนาแน่น ผลลัพธ์ที่ได้นับว่าน่าประทับใจมากเมื่อพิจารณาจากสภาพแวดล้อมการทำงาน

ไจโรสโคปิกและการนำทางเชิงเฉื่อยสำหรับการติดตามตำแหน่งที่ไม่มีเส้นตรง

ไจโรแคมป์เปอร์สวัดความเร็วเชิงมุมที่ 200 เฮิรตซ์ ช่วยรักษาเส้นทางในขณะขับเคลื่อนโค้ง แม้เมื่อการมองเห็นด้วยเลเซอร์ถูกบดบัง เมื่อใช้ร่วมกับหน่วยวัดเฉื่อย (IMUs) จะให้ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งภายในระยะไม่เกิน 3 ซม. แม้ในมุมเลี้ยว 90° ทำให้มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อเครือข่ายสาธารณูปโภคในเขตเมืองที่ซับซ้อนและต้องการควบคุมระดับความสูงอย่างแม่นยำ

กล้องธีโอดอลิตอิเล็กทรอนิกส์และกล้องเป้าหมายสำหรับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง

ธีโอดอลิตแบบมอเตอร์ขับเคลื่อนติดตามเป้าปริซึมบนเครื่องจักรเจาะผลักดันด้วยความละเอียด 0.5 ลิปดา มุม พร้อมตรวจสอบยืนยันร่วมกับภาพจากกล้องวงจรปิดในท่อ วิธีการตรวจสอบสองชั้นนี้ช่วยลดข้อพิพาทเกี่ยวกับการจัดแนวลงได้ 40% ในโครงการอุโมงค์ขนส่งรายหนึ่งเมื่อเร็วๆ นี้ (รายงานการก่อสร้างใต้ดิน ปี 2022)

กรณีศึกษา: การจัดแนวด้วยเลเซอร์ในโครงการท่อระบายน้ำในเขตเมือง ยาว 300 เมตร

ในเขตเมืองบาร์เซโลนาที่มีการจราจรหนาแน่น ผู้รับเหมาได้ติดตั้งท่อใต้ถนนที่ใช้งานอยู่ 15 เส้น โดยใช้ระบบผสมผสานที่ประกอบด้วย:

• เครื่องส่งเลเซอร์ความยาวคลื่น 635 นาโนเมตร พร้อมโฟกัสอัตโนมัติ
• เซนเซอร์วัดการเอียงแบบหกแกน
• ระบบสมดุลแรงดันของสารละลายแบบเรียลไทม์

แม้จะพบชั้นทรายที่ไม่คาดคิด แต่การขับเคลื่อนยังคงรักษาระดับแนวตั้งได้ ±12 มม. และเสร็จสิ้นก่อนกำหนด 18 วัน การสำรวจหลังการติดตั้งยืนยันว่ามีความเบี่ยงเบนจากพิกัดที่วางแผนไว้น้อยกว่า 0.01%

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์และการส่งข้อมูลในงานเจาะอุโมงค์ขนาดเล็ก

การวางตำแหน่งเซ็นเซอร์วัดมุมเอียง แรงดัน และการโก่งตัวอย่างเหมาะสม

การติดตั้งเซนเซอร์ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาระดับการจัดแนวให้อยู่ในช่วงแคบ ±25 มม. เราติดตั้งเซนเซอร์วัดมุมเอียงไว้ใกล้กับหัวตัด เพื่อให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของมุมเอียงได้ตั้งแต่ประมาณ 0.1 องศา ส่วนการเคลื่อนที่ในแนวข้าง เราจะติดตั้งเซนเซอร์วัดการโก่งตัวทุกๆ ประมาณสองเมตรตามความยาวของเครื่องจักร นอกจากนี้ กระบอกสูบไฮดรอลิกยังมีทรานสดิวเซอร์วัดแรงดันในตัว ซึ่งใช้วัดปริมาณแรงที่ถูกใช้งานระหว่างการทำงาน โดยสามารถวัดค่าได้สูงสุดถึง 3,000 กิโลนิวตัน ก่อนที่จะต้องทำการปรับเทียบ อ้างอิงจากงานวิจัยที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้วโดย InterfaceForce บริษัทที่จัดวางระบบเซนเซอร์ได้อย่างแม่นยำ พบว่ามีปัญหาการจัดแนวลดลงอย่างน่าทึ่ง คือลดลงเกือบ 87% โดยเฉพาะในสภาพดินประเภทที่ดินเกาะตัวกันแน่น

เครือข่ายเซนเซอร์แบบมีสาย เทียบกับแบบไร้สาย สำหรับการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้

สำหรับระยะทางสั้นๆ ที่ต่ำกว่าประมาณ 200 เมตร การเชื่อมต่อแบบมีสายยังคงเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้มากที่สุด เนื่องจากให้ความหน่วงต่ำกว่า 5 มิลลิวินาที อย่างไรก็ตาม เครือข่ายเมชแบบไร้สายได้พัฒนาไปไกลมาก โดยเฉพาะเมื่อรวมเข้ากับมาตรฐาน IIoT (Industrial Internet of Things) สามารถรักษาความแม่นยำของข้อมูลได้ประมาณ 99.7 ถึง 99.8 เปอร์เซ็นต์ แม้ในระยะทางเกือบครึ่งกิโลเมตร ปัจจุบันผู้ประกอบการจำนวนมากเริ่มใช้วิธีผสมผสาน เช่น ใช้สายไฟเบอร์ออปติกสำหรับข้อมูลการควบคุมที่สำคัญที่สุด และใช้ระบบไร้สายสำหรับการวัดค่าที่ไม่จำเป็นต้องมีความแม่นยำสูงมาก รายงาน Tunneling Automation ฉบับล่าสุดปี 2024 ยังเปิดเผยว่า ระบบที่ใช้แนวทางผสมผสาน (hybrid systems) สามารถลดปัญหาสัญญาณได้ประมาณสองในสาม เมื่อเทียบกับโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้เพียงระบบสายในสภาพแวดล้อมที่คล้ายกัน

การประเมินความน่าเชื่อถือของชุดเซนเซอร์ในแอปพลิเคชันที่ใช้ระยะทางไกล

สำหรับการขับเคลื่อนที่มีระยะทางมากกว่า 300 เมตร เซนเซอร์จำเป็นต้องมีอายุการใช้งานอย่างน้อย 10,000 ชั่วโมงระหว่างความล้มเหลว ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม ตัวเรือนที่ล้อมรอบเซนเซอร์วัดมุมเอียงแบบ MEMS ได้รับการออกแบบมาเพื่อดูดซับแรงกระแทกได้สูงสุดถึง 15g เพื่อป้องกันความเสียหาย เซนเซอร์วัดความดันจะผ่านการทดสอบเป็นจำนวน 5,000 รอบ เพื่อให้มั่นใจในความทนทาน จากการพิจารณาผลลัพธ์จริงจากภาคสนามใน 17 เมืองที่มีสภาพภูมิอากาศแตกต่างกัน ระบบที่ใช้เซนเซอร์ส่วนใหญ่มีการสูญเสียประสิทธิภาพเพียงประมาณ 2% หลังจากการทำงานต่อเนื่องไม่หยุดพักเป็นเวลาครึ่งปี ตัวอย่างเช่น ระบบระบายน้ำอัจฉริยะของเมืองมุมไบ ซึ่งได้นำเซนเซอร์สำรองมาติดตั้งทั่วทั้งเครือข่าย การติดตั้งดังกล่าวสามารถรักษาระดับการทำงานเกือบสมบูรณ์แบบ โดยมีเวลาหยุดทำงานเพียง 0.05% เท่านั้น แม้จะทำงานต่อเนื่องวันละ 18 ชั่วโมง

กลไกพวงมาลัยและการควบคุมแบบไดนามิกในเครื่องเจาะท่อขนาดเล็ก

หัวตัดแบบข้อต่อเพื่อการควบคุมทิศทาง

เครื่องจักรเจาะท่อแนวไมโครสมัยใหม่ใช้หัวตัดแบบข้อต่อได้ ซึ่งสามารถหมุนเอียงในแนวตั้งและแนวนอนได้ ±2.5° ช่วยให้สามารถปรับทิศทางได้อย่างแม่นยำระหว่างการขุด เอกลักษณ์ของการออกแบบนี้ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถแก้ไขเส้นทางเมื่อพบสาธารณูปโภคใต้ดินหรือสิ่งกีดขวางโดยไม่ต้องหยุดกระบวนการผลักท่อ

ระบบข้อต่อไฮดรอลิกที่ตอบสนองต่อคำแนะนำแบบเรียลไทม์

กระบอกสูบไฮดรอลิกที่เชื่อมต่อกับ PLCs (ตัวควบคุมตรรกะแบบโปรแกรมได้) จะปรับทิศทางของหัวตัดโดยอัตโนมัติตามข้อมูลนำทาง การศึกษาจากศูนย์เทคโนโลยีเทเลสเลสในปี 2023 แสดงให้เห็นว่า ระบบเหล่านี้ตอบสนองคำสั่งพวงมาลัยด้วยความแม่นยำถึง 98% ภายใน 0.5 วินาที ทำให้รักษาระดับการจัดแนวอยู่ในช่วงความคลาดเคลื่อน ±15 มม.

การปรับระยะเบี่ยงศูนย์กลางที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในใบมีดหมุน เพื่อการแก้ไขเส้นทางอย่างละเอียด

การสมดุลความแข็งแรงของเครื่องจักรกับความยืดหยุ่นในการควบคุมทิศทาง

เครื่องจักรเจาะอัดที่ทันสมัยมาพร้อมโครงสร้างที่เสริมเหล็กกล้าคาร์บอนและข้อต่อแบบยืดหยุ่นในตัว ซึ่งให้ความมั่นคงของโครงสร้างในขณะที่สามารถเบี่ยงตัวได้สูงสุดถึง 1.2° การสมดุลนี้ช่วยลดการทรุดตัวของพื้นดินได้อย่างมาก โดยทั่วไปน้อยกว่า 3 มม. ในพื้นที่เมือง ขณะยังรองรับการปรับทิศทางที่จำเป็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงจุดรับ: การรับประกันความขนานตลอดกระบวนการเจาะอัดท่อ

การเจาะอัดท่อขนาดเล็กสามารถรักษาความแม่นยำของแนวได้ผ่านสามขั้นตอนที่ควบคุมอย่างเข้มงวด

การกำหนดจุดอ้างอิงและการปรับเทียบแนวเริ่มต้น

การสำรวจทางธรณีสัมพันธ์จะกำหนดพิกัดการเริ่มต้นที่มีความแม่นยำระดับมิลลิเมตร ซึ่งสอดคล้องกับแบบแปลนโครงการ โดยจะวางแผ่นคอนกรีตที่มีเครื่องหมายสลักไว้ห่างกันทุกๆ 2 เมตรใกล้ช่องเริ่มต้นเจาะ สร้างเป็นตาข่ายอ้างอิงทางกายภาพ เครื่องวัดมุมเอียงสองแกนจะใช้ปรับเทียบแนวของหัวตัดให้อยู่ในค่าเบี่ยงเบนไม่เกิน ±0.2° ก่อนที่จะเริ่มการดันท่อ

การตรวจสอบความก้าวหน้าและแก้ไขการเบี่ยงเบนระหว่างรอบการดันท่อ

เซ็นเซอร์วัดมุมเอียงจะส่งข้อมูลตำแหน่งประมาณทุกๆ ครึ่งนาทีขณะที่งานคืบหน้าตามแนวเส้นทาง ผู้ปฏิบัติงานในห้องควบคุมจะเห็นแผนที่เส้นทางการเคลื่อนที่แบบเรียลไทม์บนหน้าจอ และจะได้รับสัญญาณเตือนเมื่อเกิดการเบี่ยงเบนจากแนวที่กำหนดเกิน 10 มิลลิเมตร เมื่อสถานการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้น แม่แรงไฮดรอลิกจะทำงานเพื่อปรับแก้เล็กน้อยระหว่าง 0.5 ถึง 3 องศา ในระยะประมาณสองช่วงของท่อ ซึ่งโดยทั่วไปมีความยาวประมาณ 2 ถึง 3 เมตร การปรับแก้เหล่านี้ช่วยให้งานดำเนินไปข้างหน้าได้อย่างต่อเนื่อง โดยไม่สูญเสียความคืบหน้าไปมากเกินไป หากพิจารณาจากสถานการณ์ในสนามในขณะนี้ ความพยายามในการก่อสร้างล่าสุดสามารถรักษาระดับความแม่นยำได้ประมาณ 98.7 เปอร์เซ็นต์ ด้วยระบบ PLC อัจฉริยะเหล่านี้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบเหล่านี้มีประสิทธิภาพสูงในการจัดการกับจุดที่ยากลำบาก เช่น เมื่อพื้นดินแข็งขึ้นอย่างไม่คาดคิด

ตรวจสอบตำแหน่งสุดท้ายที่ชานชาลาปลายทาง

เครื่องสแกนเลเซอร์ในห้องรับปลายเจาะจะยืนยันความแม่นยำของการติดตั้งภายใน 24 ชั่วโมงหลังจากที่เจาะทะลุผ่าน สำหรับงานขับดันระยะทางไม่เกิน 500 เมตร ตำแหน่งสุดท้ายมักจะเบี่ยงเบนไม่เกิน 0.05% เมื่อเทียบกับแนวการออกแบบ โดยใช้เครื่องมือสำรวจระดับมาตรฐาน Class 1 ในการวัด ข้อมูลการก่อสร้างจริงเปรียบเทียบข้อมูลจากระบบวัดระยะทางของเครื่องจักรกับการตรวจสอบด้วยมือ เพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่ต่ำกว่า 5 มม. ให้เป็นไปตามมาตรฐานข้อบังคับ

คำถามที่พบบ่อย

ไมโครไพพ์แจ็คกิ้งคืออะไร?

ไมโครพายแจ็คกิ้งเป็นวิธีการติดตั้งท่อโดยไม่ต้องขุดดิน ซึ่งใช้เครื่องจักรเฉพาะทางในการดันท่อผ่านดินอย่างแม่นยำ

เหตุใดความแม่นยำในการจัดแนวจึงสำคัญในงานไมโครพายแจ็คกิ้ง

ความแม่นยำในการจัดแนวทำให้มั่นใจได้ว่าท่อถูกติดตั้งอย่างถูกต้อง โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายหรือรบกวนสาธารณูปโภคใต้ดินและโครงสร้างต่างๆ ที่อยู่รอบข้าง

อุปสรรคทั่วไปที่พบในการรักษาระดับความแม่นยำของการจัดแนวคืออะไร

อุปสรรคทั่วไป ได้แก่ ความแปรปรวนของดิน สิ่งกีดขวางใต้ดิน การสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ และแรงดันน้ำใต้ดินที่มีผลต่อประสิทธิภาพการควบคุมทิศทางของหัวตัด

เซนเซอร์มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการเจาะท่อขนาดเล็ก

เซนเซอร์ต่าง ๆ เช่น เซนเซอร์วัดมุมเอียง เซนเซอร์วัดแรงดัน และเซนเซอร์วัดการเบี่ยงเบน มีความสำคัญต่อการตรวจสอบและรักษาระดับความแม่นยำของการจัดแนวตลอดกระบวนการติดตั้งท่อ