Які головні фактори треба враховувати при виборі микротунельної машини для проекту?

Оцінка ґрунтових і геологічних умов для вибору обладнання мікротонелювання

Роль інженерно-геологічних досліджень у проектуванні мікротонелювання

Отримання хороших результатів при мікротонелюванні починається з ретельних геотехнічних досліджень. Перш ніж обрати правильну конфігурацію обладнання, інженерам потрібно врахувати кілька факторів. Вони перевіряють стабільність ґрунту, вимірюють рівень ґрунтових вод і виявляють перешкоди, які можуть завадити роботі. Уся ця інформація допомагає визначити, чи взагалі можливе проведення робіт, та які опорні конструкції будуть потрібні. Дослідження також виявляє важливі характеристики ґрунту, такі як зчеплення та проникність. Ці властивості відіграють важливу роль у виборі найефективнішого типу різального головки та у проектуванні системи шламу для ефективної роботи.

Інтерпретація геотехнічних звітів (GDRs та GBRS) для точного планування

Звіти з геотехнічних базових показників (GBR) перетворюють первинні дані буріння на практичні рекомендації щодо монтажу. Проектні команди зіставляють журнали буріння ґрунту з історичними даними про рівень ґрунтових вод, щоб встановити реалістичні темпи виробництва. Правильна інтерпретація цих документів запобігає дороговказним розбіжностям між можливостями обладнання та фактичною поведінкою ґрунту.

Виклики, пов’язані з прокладанням тунелів через різноманітні типи ґрунтів та переходи між ґрунтом і скелею

Умови змішаного забою вимагають гнучких конфігурацій мікротунельних установок, особливо під час переходу між м’якими ґрунтами та масивом скелі. Оператори мають узгоджувати агресивність різального інструменту в скельних шарах із точним контролем тиску в нестабільних пісках. Системи оперативного моніторингу є критично важливими під час виявлення неочікуваних галечників або напірних водяних потоків під час проходження.

Збирання даних за допомогою досліджень підповерхневих шарів для прогнозування продуктивності обладнання

Сучасні випробування грунту методом конусного проникнення (CPT) та пресіометричні випробування дозволяють кількісно оцінити поведінку ґрунту під навантаженням при будівництві тунелів. Ці дані використовуються в прогностичних моделях для визначення зусиль протискання та можливих швидкостей проходження. Останні інновації поєднують тривимірне георадарне зондування з традиційним відбиранням зразків із свердловин, щоб створювати детальні профілі ґрунту для оптимізації роботи обладнання.

Практичний приклад: адаптація налаштувань мікротунельної установки до умов змішаного ґрунтового масиву

Нещодавній проект прокладання каналізаційної мережі довжиною 1200 метрів через чергування глинистих та вапнякових шарів вимагав трьох змін конфігурації різального головки під час роботи. Команда проекту зменшила знос інструменту на 40% за рахунок використання гібридної конфігурації дискових різців і зубів-дробарок, зберігаючи при цьому точність вирівнювання 98%. Такий адаптивний підхід мінімізував простої та дозволив завершити проект на 220 000 доларів США дешевше запланованого, попри складні геологічні межі.

Відповідність можливостей мікротунельної установки специфічним вимогам проекту

Оцінка можливостей мікротонельної бурової установки (МТБУ) для конкретних довжин і глибин проходження

Успіх проекту залежить від узгодження технічних характеристик МТБУ з параметрами проходження. Установки, призначені для проходження понад 1000 футів, потребують потужних домкратних систем з тяговим зусиллям понад 2500 кН. Вимоги до глибини визначають клас тиску — для проектів на глибині нижче 40 футів потрібні шламові системи, здатні підтримувати тиск 15 psi для стабілізації стінок отвору

Конфігурація різального головки залежно від типу ґрунту та гірських порід

Несумісні різці збільшують витрати на знос на 18—32% у перехідній геології.

Система пульпи та ефективність розділення матеріалу в різних формаціях

У середовищах із високим вмістом піску потрібні циклонні сепаратори, що переробляють понад 300 GPM, тоді як для зв'язних ґрунтів необхідна концентрація бентонітового розчину менше 15%. Проекти у тріщинуватих породах демонструють на 22% вищий рівень успішності при використанні полімерно-покращених розчинів.

Оптимальний розчин для ґрунтових умов: баланс стабільності та плинності

Порогові значення в'язкості мають критичне значення:

• Піщані ґрунти : в'язкість воронки Марша 25—35 секунд
• Тріщини в породі : 18—22 секунди з добавками целюлози
  Надмірно загущені розчини зменшують швидкість проходження на 40% у проникливому ґрунті.

Парадокс галузі: високопродуктивні машини проти недостатнього використання функцій на коротких ділянках

Підрядники часто використовують ГЩЩ потужністю 500 psi для ділянок довжиною 200 футів, які потребують <200 psi — така практика збільшує витрати на 145 $/фут через надмірне споживання палива та знос компонентів.

Діаметр труби, довжина проходження та сумісність системи домкратів

Як діаметр труби впливає на вибір мікротунельної установки

Розмір труби відіграє важливу роль у визначенні необхідної потужності тиску та конфігурації різального пристрою для мікротунельної машини. Більшість галузевих рекомендацій встановлюють базовий мінімальний діаметр близько 42 дюймів як найменший, що все ще дозволяє робітникам перебувати всередині та керувати системою видалення породи під час роботи машини. Однак у разі роботи з більшими трубами ситуація значно змінюється. Потрібними стають армовані домкратні труби та спеціальні різальні головки, здатні подолати додатковий опір ґрунтового матеріалу. Поширеною помилкою інженерів є вибір обладнання, яке не має достатньої потужності тиску для реальних розмірів труб, з якими вони працюють. Це може призвести до серйозних проблем у майбутньому, коли тиск при проходженні перевищує приблизно 3000 кН, що зазначено в дослідженні, опублікованому Інститутом безтраншейних технологій ще в 2023 році.

Максимізація довжини укладання за допомогою відповідних домкратних систем та стратегії просування

Гідравлічні домкратні системи дозволили прокладати тунелі довжиною понад 1000 метрів шляхом встановлення проміжних силових станцій разом із автоматичними системами бентонітового змащування. Польові випробування в міських інфраструктурних проектах показали, що такі сучасні конструкції зменшують втрати на тертя поверхні приблизно на 18–22% порівняно з традиційними методами буріння. Спосіб розташування цих силових станцій має вирішальне значення для рівномірного розподілу навантажень по передньому фронту тунелю, забезпечуючи точність у межах ±10 мм, навіть при проходженні через різні типи ґрунтових шарів. Інженерам-тунельникам необхідно знайти оптимальний баланс між відстанню між станціями та постійним контролем показників навантаження, щоб уникнути небажаного вигину чи скручування. Більшість фахівців значною мірою покладаються на останні дані досліджень мікротунелювання щодо ефективності різних змащувальних матеріалів під тиском та практично доцільних рівнів тиску.

Досягнення точності: системи наведення та вимоги до точності в умовах мікротонелювання в містах

Досягнення високої точності в мікротонелюванні за допомогою сучасних систем наведення

Сучасні установки для мікротонелювання оснащені лазерним наведенням та автоматичним керуванням, що дозволяє утримувати їх положення в межах приблизно 10 мм у будь-який бік — це має велике значення під час роботи під оживленими міськими вулицями, де під землею проходять численні існуючі комунікації. Технології всередині цих машин поєднують гіроскопи з миттєвим аналізом даних, завдяки чому оператори можуть постійно вносити невеликі корективи під час руху пристрою крізь різні шари ґрунту. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року, ці сучасні системи зменшують проблеми з вирівнюванням приблизно на 40 відсотків порівняно з традиційними ручними методами, особливо у складних ґрунтах, що містять як пісок, так і глину.

Точність обладнання як функція лазерного наведення та моніторингу в реальному часі

Лазерні передавачі, які працюють на двох осях, використовуються для позначення місць, де елементи повинні бути вирівняні на початку тунелів, тоді як радар з проникненням у ґрунт одночасно сканує підземелля на наявність перешкод. Оператори обладнання спостерігають за всім процесом через інформаційні панелі, підключені до хмари, які показують точне розташування машин порівняно з детальними 3D-планами, що використовуються. Уся ця система перевірки забезпечує високу точність навіть за умов постійних змін у ґрунті. Ми бачили, як це добре працює на практиці — найновіші проекти залишалися в межах 97 відсотків від запланованих маршрутів протягом усієї роботи в складних міських районах, насичених трубами та кабелями.

Аналіз тенденцій: Зростаючий попит на субсантиметрову точність у мікротунелюванні в містах

Міста все більше зосереджуються на точності до міліметра, коли йдеться про захист існуючої інфраструктури. Зверніть увагу на цифри: приблизно 72% міських тунельних контрактів сьогодні передбачають відхилення не більше ніж 5 мм, що значно більше, ніж лише 48% у 2018 році. Чому це важливо? На практиці показано, що будівельні проекти, які використовують автоматизовані системи навігації, потребують приблизно на 30% менше виправлень у процесі. Це має велике значення особливо поблизу чутливих ділянок, таких як метроабо волоконно-оптичні лінії, де помилки можуть бути коштовними. Підрядники, які працюють на відстані 2 метрів від таких споруд, найбільше виграють від таких жорстких допусків.

Керування ефективністю витрат та ризиками під час розгортання мікротунельних пристроїв

Поєднання первинних інвестицій із довгостроковим зростанням ефективності

При виборі мікротонельної машини підрядникам потрібно враховувати витрати, що виходять далеко за межі простої ціни. У галузі існує класична дилема: машини, оснащені сучасними системами наведення, безумовно, зменшують поточні експлуатаційні витрати з часом, але вони мають значно вищу початкову ціну. Йдеться про додаткові 12–18 відсотків інвестицій на початку порівняно з базовими моделями. Це підтверджують і цифри. Останній галузевий аналіз 2023 року показав, що проекти, які використовували ці точні ТБМ з керованим бурінням, завершували роботу на 32 відсотки швидше. Ця перевага у швидкості компенсує вищі початкові витрати, оскільки скорочуються витрати на робочу силу та усунення помилок у майбутньому.

Приховані витрати через невідповідність мікротонельної машини та ґрунтових умов

Невідповідність між машиною та ґрунтом призводить до ланцюгових витрат:

• Штрафи за реактивність ґрунту : Абразивні ґрунти можуть збільшити частоту заміни різального головки в 4 рази
• Запобігання проблемам із ґрунтовими водами : Проекти в районах із високим рівнем ґрунтових вод, що використовують ненапірні ТБМ, витрачають на 18—25% більше коштів на водовідлив
  Згідно з доповіддю ASCE про стан інфраструктури за 2022 рік 23% проектів мікротонелювання перевищують бюджет через недостатню інтерпретацію геотехнічних даних, що підкреслює необхідність ретельного дослідження ґрунтових умов.

Дані: середнє перевищення вартості на 23% через недостатні геотехнічні дані (ASCE, 2022)

Геологічні оцінки перед початком будівництва запобігають дорогим змінам під час реалізації проекту. Проекти, які застосували стандарти ASTM D420-18 для відбору зразків ґрунту, скоротили непланові простої обладнання на 41% порівняно з тими, де використовували базові дослідження ділянки.

ЧаП

Що таке мікротунелювання?

Мікротонелювання — це безтраншейний метод будівництва, який використовується для прокладання трубопроводів під існуючою інфраструктурою з мінімальним порушенням поверхні.

Чому геотехнічне дослідження важливе при мікротонелюванні?

Геотехнічне дослідження допомагає оцінити стабільність ґрунту та рівень ґрунтових вод, що має критичне значення для вибору відповідного обладнання та проектування опорних конструкцій.

Як діаметр труби впливає на вибір машини?

Діаметр труби впливає на вантажопідйомність і конфігурацію головки різця, необхідні для успішного виконання операцій мікротунелювання.