Яка різниця між микротунельною машиною та традиційними методами тунелювання?

Що таке мікротунельна машина і як вона працює?

Машини для мікротонелювання, або МТМ, як їх часто називають, — це дистанційно керовані системи, спеціально створені для прокладання підземних трубопроводів без викопування траншей. Ці машини риють ґрунт і одночасно проталакують готові труби за допомогою потужних гідравлічних домкратів. Увесь процес починається з так званого стартового колодязя. Звідти різальна головка МТМ заглиблюється в землю, допомагаючи спеціальній системі суспензії, яка підтримує стабільність тунелю та виводить на поверхню весь ґрунт і уламки порід. Оператори цих машин можуть керувати ними в реальному часі завдяки лазерним навігаційним системам, що забезпечує точне дотримання запланованої траєкторії. Згідно з останніми звітами галузі, аналіз рівня неспокою на поверхні показує приблизно 75-відсоткове зниження порівняно з традиційними методами траншейного копання.

Основні компоненти: система наведення, штовхальна рама та різальна головка

Ефективність МТМ визначається трьома компонентами:

• Система керування : Використовує лазери та гіроскопічні сенсори для виявлення відхилень розміром до 5 мм, що дозволяє вносити корективи в траєкторію без переривання роботи.
• Рамка для виштовхування : Створює зусилля до 1200 тонн для протягування труб крізь вириті тунелі з одночасним збереженням структурної цілісності.
• Головка для розкрію : Спроектовано зі знімними дисковими різцями та патрубками для шламу, щоб ефективно працювати в різних типах ґрунту — від м’якої глини до скелястих порід.

Дистанційне керування та оперативний моніторинг для точного виконання робіт

Сучасні тунельні пристрої для буріння тепер оснащені датчиками, підключеними до Інтернету, та розумним програмним забезпеченням, яке відстежує такі параметри, як тиск ґрунту, величину прикладеного зусилля обертання та правильність вирівнювання. Коли оператори отримують ці оновлення в реальному часі на своїх екранах, вони можуть практично миттєво коригувати параметри за необхідності — наприклад, уповільнити роботу різального головки, змінити консистенцію суміші або відрегулювати зусилля просування пристрою. Ця система фактично створює зворотний зв'язок, завдяки якому помилки трапляються рідше, а дорогі проблеми з вирівнюванням усуваються ще до того, як перетворяться на катастрофи. Це має особливе значення під час робіт під дорогами чи поблизу будівель, де навіть незначні похибки згодом можуть спричинити серйозні ускладнення.

Інтеграція з методом протискання труб у безтраншейній будівництві

Коли мікротунельні машини працюють разом із системами протягування труб, вони можуть прокладати підземні комунікації без зайвого копання. Машина рухається вперед крізь ґрунт, тоді як гідравлічні домкрати протягають важкі бетонні або стальні труби безпосередньо за місцем її просування крізь ґрунт і породу. Ефективність цього методу полягає в тому, що немає потреби залучати додаткових робітників для окремого монтажу труб після проведення робіт. Підрядники повідомляють, що проекти завершуються швидше завдяки цій поєднаній техніці, особливо в містах із обмеженим простором і де необхідно мінімізувати перешкоди для руху транспорту. Витрати на робочу силу зазвичай скорочуються на третину або половину порівняно з традиційними методами, що пояснює, чому все більше муніципалітетів переходять на ці сучасні тунельні рішення.

Точність і прецизійність: мікротунелювання порівняно з традиційними земляними роботами

Навігація за допомогою лазера та корекція в реальному часі при мікротунелюванні

Машини для мікротонелювання можуть досягати точності на рівні частки дюйма завдяки системам навігації з лазерним наведенням, які постійно коригують положення різального інструменту. Ці системи обробляють понад п'ятдесят показників даних щосекунди, лише для того, щоб утримувати траєкторію в межах приблизно трьох десятих градуса від заданого курсу. Згідно з деякими дослідженнями ISTT, така конструкція зазвичай забезпечує точність близько 98 відсотків на роботах протяжністю понад тисячу футів. Особливу цінність це набуває тому, що оператори можуть виявити проблеми одразу й усунути їх, поки машина продовжує прокладати тунель, не зупиняючи весь процес. Це стає надзвичайно важливим, коли поруч із тунелем проходять підземні трубопроводи та кабелі, які ми не хочемо пошкодити.

Помилки вирівнювання в традиційних методах тонелювання, що потребують значної участі людини

Традиційна розробка котлованів досі залежить від тих ручних зйомок, які оновлюються приблизно щогодини, що з часом може призводити до накопичення похибок у вирівнюванні. Йдеться приблизно про відхилення на 7,6 см на кожні 150 метрів викопаних робіт. Дослідження, проведене у 2023 році на близько 120 будівельних майданчиках, чітко показало, що працівникам доводилося виконувати додаткові коригування буріння майже в одному з трьох випадків. Кожен такий випадок додавав до вартості проекту ще 18 000 доларів. У глибоких траншеях, де видимість практично відсутня, екіпажі змушені користуватися застарілими даними про положення більшу частину часу. Це лише погіршує проблему точності в міру продовження розробки ґрунту.

Практичний приклад: укладання трубопроводу в центрі Сіетла за допомогою мікротунельної установки

Під час встановлення буронабивної труби для дощової каналізації довжиною 1200 футів у історичній зоні Паянер-Сквер робітники використовували 48-дюймову мікротунельну машину, щоб підтримувати вертикальне положення з точністю всього 0,2 дюйма. Особливо вражає те, наскільки близько вони прокладали тунель до існуючих комунікацій. Лазерна система наведення протягом усієї операції утримувалася на відстані всього 12 дюймів від діючих газопроводів. Досить дивовижно, враховуючи, що під час будівництва не було жодних перебоїв у постачанні послуг. І, щоб покращити результат, весь процес буріння завершили на цілих 11 днів раніше, ніж це передбачали оцінки галузі за методами традиційного буріння, згідно з ISTT у 2022 році.

Ефективність проекту: порівняння часу та експлуатаційних показників

Швидке розгортання та безперервне буріння за допомогою мікротунельних машин

Підготовка мікротунельних установок до роботи займає близько 3–5 днів, що значно швидше, ніж звичайні 2–3 тижні, потрібні для налаштування традиційного тунельного обладнання. Менші розміри цих машин означають менше підготовчих робіт на місці перед початком, а також безперервну роботу без необхідності залучати працівників для ручного видалення ґрунту та уламків порід. Усе це разом забезпечує постійний просування під землею. Оператори можуть стабільно рухатися вперед, навіть якщо мають справу з важкими ґрунтовими умовами, де показники міцності на стиск становлять близько 30 МПа. Немає потреби зупинятися кожні кілька годин, щоб очистити простір, тому проекти виконуються швидше і з меншою кількістю ускладнень.

Вплив погодних умов і поверхневих перешкод на терміни традиційного тунелювання

Згідно з деякими дослідженнями, проведеними ще в 2022 році, методи прокладання тунелів відкритим способом зазвичай призводять до втрати від 18 до 22 робочих днів щороку через погодні умови, такі як дощ, похолодання та затоплення на поверхні. Коли мова йде про міські проекти, складнощів виникає ще більше. Підрядникам доводиться перенаправляти потоки транспорту, відновлювати пошкоджені дороги та забезпечувати безпечний рух людей навколо великих будмайданчиків. Добра новина полягає в тому, що мікротонелювання дозволяє уникнути всіх цих проблем, оскільки воно виконується під рівнем поверхні, де погодні умови практично не мають значення. Це забезпечує значно стабільніші строки реалізації проектів у міських районах, де кожен день має значення.

Аналітика даних: на 40% швидший завершення проектів (Джерело: ISTT, 2022)

Міжнародне товариство безтраншейних технологій відстежувало 127 проектів прокладання трубопроводів у період з 2019 по 2021 рік, встановивши, що мікротунелювання забезпечує середній термін завершення робіт 18,7 тижня проти 31,1 тижня для традиційних методів. Топові будівельні консалтингові компанії пояснюють цю ефективність роботизованою точністю, яка виключає необхідність переділки — на яку припадає 12% строків реалізації традиційних проектів — та можливістю круглодобового функціонування в обмежених просторах.

Аналіз витрат та довгострокові економічні переваги мікротунелювання

Вищі початкові інвестиції в обладнання для мікротунелювання

Традиційні земляні роботи, як правило, вимагають важкої техніки, яка може коштувати компаніям від півмільйона до одного мільйона доларів. Мікротунелювання використовує зовсім інший підхід, потребуючи таких речей, як гідравлічні домкрати та сучасні лазерні навігаційні системи. Згідно з даними галузевої асоціації ISTT за 2022 рік, початкові витрати на організацію мікротунелювання зазвичай становлять від двох до чотирьох мільйонів доларів. Але ось що цікаво для планувальників, які стежать за бюджетом: значні початкові витрати окуповуються згодом, коли розглядаємо поточні витрати. Витрати на оплату праці значно знижуються, оскільки немає необхідності в постійному контролі. Після завершення робіт не потрібно масштабного відновлення території. І, звичайно, не варто забувати про всі кошти, заощаджені на управлінні перешкодами у русі транспорту під час будівництва. Якщо розглядати загальну картину протягом усього життєвого циклу проекту, ці машини, попри вищу початкову вартість, зрештою виявляються економнішими.

Економія за рахунок зменшення витрат на робочу силу, відновлення та управління рухом

Машини для мікротонелювання зменшують потребу в ручній праці на 60–70%, автоматизуючи укладання труб і видалення ґрунту. Дослідження 2023 року показало, що мінімальне порушення поверхні дозволяє зекономити 200–400 доларів США на погонний метр через скорочення витрат на відновлення. Міста також економлять 1,2–4,5 тис. доларів США щодня, уникнувши закриття доріг і необхідності організації об’їзду.

Дослідження загальних витрат: каналізаційна мережа в Торонто

Прокладання 4,2-кілометрової каналізаційної мережі в Торонто за допомогою машини для мікротонелювання забезпечило загальну економію 22% у порівнянні з традиційними методами розробки траншей. Ключовими факторами стали відсутність непередбачених пошкоджень комунікацій — що дозволило уникнути витрат на ремонт на суму 740 тис. доларів США — та термін виконання робіт, скорочений на 18%. Проект було виконано з точністю вирівнювання 99,8%, що виключило трудомістке переобладнання, характерне для ручних методів.

Вплив на навколишнє середовище та переваги мікротонелювальних машин у плані безпеки

Зменшення порушення поверхні та збереження міських ландшафтів

Коли використовуються мікротунельні машини, вони практично працюють під поверхнею, тому надземні порушення мінімальні. Потрібні лише невеликі отвори на кожному кінці для доступу. Міста це дуже цінують, оскільки їхні дороги залишаються непошкодженими, природні середовища існування тварин не порушуються, і нікому не доводиться витрачати величезні кошти на відновлення пошкоджених доріг чи парків у майбутньому. Розгляньте, що сталося минулого року, коли інженери прокладали труби під болотистою місцевістю, яка перебувала під правовим захистом. Виявилося, що їхні земляні роботи завдали лише 1/5 шкоди порівняно з традиційними методами, коли всюди копають великі траншеї. Крім того, ці машини працюють у герметичній системі, яка запобігає потраплянню бруду та уламків у навколишні ґрунти, що робить їх особливо придатними для місць, де потрібно захищати природу. Хоча ця технологія не ідеальна для всіх ситуацій, більшість екологічних організацій, схоже, цілком задоволені тим, наскільки чистою вона залишає територію під час будівельних робіт.

Зниження викидів вуглецю та сліду техніки

Згідно з дослідженням ISTT за 2022 рік, мікротунелювання сприяє зменшенню викидів вуглекислого газу приблизно на 35 відсотків порівняно з відкритим способом будівництва. Традиційні методи копання потребують великої кількості важкої техніки та постійного переміщення матеріалів, тоді як мікротунелювання працює значно точніше, що призводить до меншого обсягу виробки ґрунту, ніж потрібно, і загалом утворюється менше відходів. Дослідження минулого року також показали досить вражаючі результати стосовно міст із щільною забудовою. Заміна старих дизельних екскаваторів на сучасне електричне обладнання для мікротунелювання може скоротити забруднення частинками майже на 90% у таких тісних міських просторах, де найбільше важливе якість повітря.

Покращена безпека працівників та відповідність вимогам OSHA у безтраншейних проектах

Робота на відстані усуває необхідність перебування людей у небезпечних підземних місцях. З диспетчерських пунктів над землею працівники керують цими малими прохідницькими комплексами, захищеними від раптових обвалень, витоку токсичних газів чи потрапляння під важке устаткування. Згідно з деякими звітами OSHA, які ми бачили останнім часом, з моменту переходу компаній на безтраншейні технології приблизно з 2021 року кількість травм, пов’язаних із копанням траншей, скоротилася майже вдвічі. І не варто забувати про сучасні пристрої моніторингу, які стежать за всім у реальному часі. Вони виявляють ознаки нестабільності ґрунту або відхилення від курсу задовго до того, як хтось потрапить у серйозну небезпеку. Досить вражаюче, якщо подумати про всі потенційні небезпеки під землею.

ЧаП

Яка головна перевага використання мікротонелювальних машин?

Машини для мікротонелювання забезпечують точне прокладання труб з мінімальним порушенням поверхні завдяки сучасним лазерним системам наведення та гідравлічним домкратам, що призводить до швидшого завершення проектів і зниження витрат на робочу силу.

Як машини для мікротонелювання забезпечують безпеку під час роботи?

Оператори керують машиною для мікротонелювання дистанційно, що усуває необхідність перебування працівників у небезпечних підземних умовах. Крім того, системи моніторингу надають дані в реальному часі, щоб запобігти потенційним ризикам.

Чому муніципалітети можуть обирати мікротонелювання замість традиційних методів вигрібування?

Муніципалітети віддають перевагу мікротонелюванню через його економічність, точність і мінімальні порушення міських ландшафтів, що дозволяє забезпечити плавний рух транспорту та зменшити вплив на навколишнє середовище під час будівництва.

Які початкові інвестиції потрібні для мікротонелювання?

Мікротонелювання вимагає початкових інвестицій у розмірі від двох до чотирьох мільйонів доларів на обладнання, таке як гідравлічні домкрати, лазерні навігаційні системи та різальні головки, але забезпечує довгострокову економію.