อธิบายเครื่องดันท่อ: ประเภท วิธีการทำงาน และเมื่อใดจึงควรใช้

เครื่องเจาะท่อคืออะไรและทำงานอย่างไร?

ก เครื่องดันท่อ เป็นอุปกรณ์ก่อสร้างแบบไม่มีร่องลึกสำหรับติดตั้งท่อใต้ดินโดยไม่จำเป็นต้องขุดร่องเปิดตลอดเส้นทาง แทนที่จะรื้อถนน ทางเท้า หรือภูมิทัศน์ เครื่องจักรจะดันหรือ "แม่แรง" ส่วนต่างๆ ของท่อผ่านพื้นดินจากหลุมปล่อยจรวดไปยังหลุมต้อนรับ วิธีการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับท่อระบายน้ำทิ้ง ท่อจ่ายน้ำหลัก ท่อส่งก๊าซ และท่อร้อยสายสาธารณูปโภคที่อยู่ใต้ถนน ทางรถไฟ แม่น้ำ และพื้นที่เมืองที่มีการสร้างหนาแน่น

หลักการทำงานขั้นพื้นฐานเกี่ยวข้องกับโครงแม่แรงไฮดรอลิกอันทรงพลังซึ่งวางอยู่ภายในหลุมปล่อย เฟรมนี้ใช้แรงขับตามแนวแกนที่ควบคุมเพื่อดันส่วนท่อนำซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งด้วยหัวตัดหรือตัวป้องกันผ่านดิน เมื่อวัสดุที่ขุดขึ้นมาถูกเอาออกจากผิวหน้า (ไม่ว่าจะด้วยเครื่องจักรหรือโดยการใช้สารละลาย) ส่วนของท่อใหม่จะถูกเพิ่มเข้าไปด้านหลังส่วนสุดท้าย และกระบวนการดันขึ้นจะดำเนินต่อไปทีละน้อยจนกว่าสายของท่อจะไปถึงหลุมรับที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

ระบบดันท่อสมัยใหม่สามารถควบคุมทิศทางได้อย่างเต็มที่ หมายความว่าผู้ปฏิบัติงานสามารถแก้ไขการจัดแนวและเกรดแบบเรียลไทม์โดยใช้ระบบนำทางด้วยเลเซอร์หรือระบบไจโรสโคปิก ความแม่นยำนี้ทำให้เหมาะสำหรับโครงการที่มีพิกัดความเผื่อต่ำ เช่น การติดตั้งท่อระบายน้ำทิ้งด้วยแรงโน้มถ่วงที่ต้องการความลาดชันที่แน่นอน

ประเภทหลักของเครื่องดันท่อ

อุปกรณ์แม่แรงท่อไม่เหมือนกันทั้งหมด ประเภทเครื่องจักรที่เลือกขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ สภาพดิน ความยาวไดรฟ์ และงบประมาณของโครงการ นี่คือตัวแปรที่ใช้บ่อยที่สุด:

เครื่องเจาะอุโมงค์ขนาดเล็ก (MTBM)

เครื่องเจาะอุโมงค์ขนาดเล็กทำงานจากระยะไกลและออกแบบมาสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก โดยทั่วไปจะมีขนาดตั้งแต่ 150 มม. ถึง 1,500 มม. ผู้ปฏิบัติงานควบคุมเครื่องจากพื้นผิวโดยใช้ห้องควบคุมพร้อมฟีด CCTV และระบบกำหนดเป้าหมายด้วยเลเซอร์ ถนนลาดยางใช้ในการขนส่งการตัดกลับไปยังพื้นผิวผ่านท่อส่งกลับเฉพาะ MTBM มีความแม่นยำสูงและสามารถรองรับดินได้หลากหลายประเภท รวมถึงดินเหนียวอ่อน กรวด และแม้แต่หินด้วยการกำหนดค่าหัวตัดที่เหมาะสม

เครื่องดันท่อสมดุลแรงดันดิน (EPB)

เครื่องจักร EPB ใช้ดินที่ขุดขึ้นมาเอง — ปรับสภาพด้วยโฟม เบนโทไนต์ หรือโพลีเมอร์ — เพื่อสร้างสมดุลให้กับแรงดันพื้นดินที่หน้าตัด สิ่งนี้จะช่วยป้องกันการทรุดตัวของพื้นดินและทำให้เหมาะสำหรับดินอ่อน ดินอุ้มน้ำ หรือดินผสม โดยทั่วไปจะใช้ในสภาพแวดล้อมในเมืองที่ต้องลดการทรุดตัวของพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด แท่นขุดเจาะท่อประเภท EPB มีจำหน่ายสำหรับทั้งอุโมงค์ขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและอุโมงค์ทางเข้าคนขนาดใหญ่

เครื่องดันท่อโล่สารละลาย

เครื่องจักรเหล่านี้เพิ่มแรงดันให้กับหน้าตัดด้วยสารละลายเบนโทไนต์ ซึ่งรองรับพื้นในขณะเดียวกันก็ขนตัดกลับไปยังพื้นผิวผ่านท่อ จากนั้นสารละลายจะถูกนำไปแปรรูปในโรงงานแยกบนพื้นผิว ทำความสะอาด และหมุนเวียนซ้ำ เครื่องจักรถนนลาดยางมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นดินที่ไม่มั่นคง ทรายที่หลุดร่อน และใต้ระดับน้ำ มีแนวโน้มที่จะเร็วกว่าระบบที่ใช้สว่านบนไดรฟ์ที่ยาวกว่า

กuger Boring Machines

กuger boring is a simpler, cost-effective form of pipe jacking used in dry, stable soils. A rotating auger inside the casing pipe carries the cuttings back to the launch pit. These machines are typically used for shorter drives and smaller diameters. They are not steerable, which limits their use to projects where alignment precision is less critical.

เครื่องกระแทกท่อ

การกระแทกท่อใช้ค้อนลมหรือไฮดรอลิกติดอยู่ที่ด้านหลังของท่อเหล็ก แรงกระแทกทำให้ท่อเคลื่อนผ่านพื้นโดยไม่ต้องหมุนหรือตัด ดินจะถูกแทนที่หรืออัดแน่น วิธีนี้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ทำให้เหมาะสำหรับการข้ามใต้คันดิน ถนน และทางรถไฟในดินที่เป็นเม็ดหยาบ อย่างไรก็ตาม ไม่มีความสามารถในการบังคับเลี้ยว และเหมาะที่สุดสำหรับการขับทางตรงระยะสั้นๆ

ส่วนประกอบสำคัญของระบบ การดันท่อ

ก pipe jacking setup is more than just the boring machine at the front. The full system includes several integrated components working together:

• โครงแม่แรง: เครื่องอัดไฮดรอลิกหลักที่ติดตั้งอยู่ในหลุมปล่อยจรวด มันใช้แรงผลักกับสายท่อ เฟรมแม่แรงได้รับการจัดอันดับตามความสามารถในการรับแรงขับ โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 50 ตันไปจนถึงมากกว่า 2,000 ตันสำหรับตัวขับเคลื่อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
• หัวตัด / โล่: องค์ประกอบนำที่ด้านหน้าของสายท่อที่ใช้ขุดดิน การออกแบบแตกต่างกันไป — เครื่องตัดดิสก์แบบหมุนได้สำหรับหิน แผงป้องกันแบบเปิดหน้าสำหรับพื้นดินอ่อน หรือห้องที่มีแรงดันสารละลายสำหรับดินที่ไม่เสถียร
• ท่อแม่แรง: ท่อคอนกรีต เหล็ก หรือ GRP (พลาสติกเสริมแก้ว) ที่ออกแบบเป็นพิเศษ สร้างขึ้นเพื่อให้ทนทานต่อแรงดันโดยไม่แตกร้าว โดยทั่วไปแล้วจะมีข้อต่อที่กลึงอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจัดตำแหน่งและกันน้ำเข้า
• สถานีแม่แรงระดับกลาง (IJS): ในการขับเคลื่อนที่ยาวขึ้น ความเสียดทานตามแนวท่ออาจเกินความจุของโครงแม่แรงหลักได้ ยูนิต IJS ได้รับการติดตั้งตามช่วงเวลาภายในสตริงไปป์เพื่อให้แรงผลักดันเพิ่มเติมจากภายใน ซึ่งช่วยขยายความยาวของไดรฟ์ที่ทำได้อย่างมาก
• ระบบหล่อลื่น: เบนโทไนท์หรือสารละลายโพลีเมอร์ถูกฉีดผ่านช่องต่างๆ ในผนังท่อเพื่อลดการเสียดสีที่ผิวหนังตามแนวช่องว่างวงแหวนระหว่างท่อกับดินโดยรอบ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการขับรถระยะไกลและในดินเหนียว
• ระบบนำทาง: ก laser beam projected from the launch pit to a target inside the machine provides continuous alignment data. More sophisticated projects may use gyroscopic or Total Station-based guidance for curved alignments.
• ระบบกำจัดของเสีย: นี่อาจเป็นท่อส่งสารละลาย เครื่องเจาะ สายพานลำเลียง หรือระบบรถเข็นโคลนสำหรับอุโมงค์ทางเข้า โดยขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องจักร

การดันท่อกับการขุดร่องแบบเปิด: การเปรียบเทียบโดยตรง

สำหรับหลายโครงการ วิศวกรต้องตัดสินใจระหว่างการขุดเจาะแบบเปิดทั่วไปกับการดันท่อแบบไม่มีร่องลึก ต่อไปนี้คือวิธีที่ทั้งสองวิธีผสมผสานกันระหว่างปัจจัยสำคัญของโครงการ:

สภาพดินและการเลือกเครื่องจักร

การตัดสินใจที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในโครงการแม่แรงวางท่อคือการจับคู่เครื่องจักรที่เหมาะสมกับสภาพพื้นดินที่เป็นอยู่ การใช้หัวตัดหรือประเภทชิลด์ไม่ถูกต้องอาจส่งผลให้ผิวหน้าไม่มั่นคง เครื่องจักรติดขัด การสึกหรอมากเกินไป หรือโครงการล้มเหลว การตรวจสอบทางธรณีเทคนิคอย่างละเอียดก่อนเริ่มงานไม่ใช่ทางเลือก แต่เป็นสิ่งจำเป็น

ดินเหนียวอ่อนและตะกอน

ดินเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะยกตัวและบีบตัวได้ง่าย โดยเฉพาะใต้ถนนในเมืองหรือใกล้กับโครงสร้างที่มีอยู่ เครื่องจักร EPB ที่มีกระบังหน้าแบบปิดทำงานได้ดีที่นี่ เนื่องจากมีการสนับสนุนด้านหน้าอย่างต่อเนื่องและลดการเคลื่อนที่ของพื้น ดินที่ถูกปรับสภาพในสกรูลำเลียงทำหน้าที่เป็นตัวกันกระแทกแรงดัน

ทรายและกรวดใต้โต๊ะน้ำ

ดินเม็ดละเอียดไม่เสถียรและต้องใช้เครื่องผสมสารละลายหรือ EPB ที่มีแรงดัน ระบบสารละลายมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษที่นี่ เนื่องจากสารแขวนลอยเบนโทไนต์แทรกซึมเข้าไปในช่องว่างของรูพรุนอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างเค้กกรองที่มั่นคงบนหน้าอุโมงค์ การแยกน้ำออกควรได้รับการประเมินเป็นทางเลือกหรือมาตรการเสริมเสมอ

สภาพใบหน้าผสม

การขับเคลื่อนที่ต้องเผชิญกับทั้งหินและดินอ่อนภายในหน้าตัดเดียวกันถือเป็นเส้นทางที่ท้าทายที่สุด เครื่องจักรหลายโหมดที่สามารถสลับระหว่าง EPB และการทำงานของสารละลาย หรือหัวตัดแบบผสมกราวด์ที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์เฉพาะที่มีทั้งเครื่องตัดจานและเครื่องขูด ถูกนำมาใช้ในสถานการณ์เหล่านี้

ร็อค

การดันท่อแบบฮาร์ดร็อคใช้หัวตัดที่ติดตั้งใบมีดทังสเตนคาร์ไบด์แบบเดียวกับที่ใช้กับ TBM เต็มหน้า หินบิ่นและแตกหักแทนที่จะตักออก อัตราการสึกหรอสูงและต้องมีการตรวจสอบหัวตัดเป็นระยะ ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงการเข้าถึงทางเข้าโดยคนหรือเพลาการเข้าถึงระดับกลางบนระบบขับเคลื่อนที่ยาวมาก

การจำกัดความยาวของไดรฟ์และวิธีขยาย

ก fundamental constraint in pipe jacking is the maximum achievable drive length before the friction forces on the pipe string exceed what the jacking frame can overcome. In ordinary conditions and without lubrication, drive lengths might be limited to 80–150 meters. However, with modern techniques and equipment, drives of 500 meters or more are achievable.

กลยุทธ์หลักในการขยายความยาวของไดรฟ์ ได้แก่:

• การหล่อลื่นเบนโทไนท์: การฉีดสารหล่อลื่นผ่านช่องต่างๆ ในผนังท่อจะช่วยลดแรงเสียดทานของผิวหนังได้อย่างมาก บางครั้งอาจถึง 50% หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับประเภทของดินและปริมาณการใช้งาน
• สถานีแม่แรงระดับกลาง: วงแหวนไฮดรอลิก IJS ได้รับการติดตั้งตามช่วงเวลาที่วางแผนไว้ภายในสายท่อ พวกมันจะถูกเปิดใช้งานตามลำดับเพื่อดันส่วนของท่อไปข้างหน้า ช่วยลดภาระที่จุดใดจุดหนึ่งในระบบ
• หัวตัดขนาดใหญ่: การใช้หัวตัดที่ใหญ่กว่าท่อ OD เล็กน้อย (ทำให้เกิดช่องว่างเป็นรูปวงแหวน) ช่วยลดแรงเสียดทานจากการสัมผัสตลอดแนวเชื่อมต่อระหว่างท่อและดินทั้งหมด
• เฟรมแม่แรงความจุสูง: การอัพเกรดเป็นเฟรมแม่แรงหลักที่ใหญ่ขึ้นช่วยเพิ่มความสามารถในการรับแรงขับสำรองเพื่อรองรับแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด

วัสดุท่อที่ใช้ในการดันท่อ

ท่อที่ใช้ในการดำเนินการดันได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมโดยเฉพาะเพื่อให้ทนทานทั้งแรงดันระหว่างการติดตั้งและภาระบริการตลอดอายุการใช้งานของท่อ วัสดุท่อที่ใช้กันมากที่สุดคือ:

• ท่อคอนกรีตเสริมเหล็ก (RCP): วัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับท่อระบายน้ำแบบแรงโน้มถ่วงและน้ำฝน มีจำหน่ายในเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 300 มม. ถึง 3,000 มม. พร้อมวงแหวนปลายเหล็กสำหรับการถ่ายโอนแรงแม่แรง กำลังรับแรงอัดสูงแต่ต้องใช้ความระมัดระวังในการจับเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าว
• ท่อเหล็ก: ใช้สำหรับท่อส่งแรงดัน เช่น ท่อน้ำหลัก และท่อแก๊ส ทนทานต่อแรงแม่แรงสูงและสามารถเชื่อมเป็นชิ้นส่วนได้ มักเคลือบภายในและภายนอก (เคลือบโพลีเอทิลีนหรือฟิวชั่นบอนด์) เพื่อป้องกันการกัดกร่อน
• พลาสติกเสริมแก้ว (GRP/RTRP): น้ำหนักเบาและทนต่อการกัดกร่อน ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีสารเคมีหรือดินที่รุนแรง ท่อ GRP ต้องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการดันเพื่อรับมือกับแรงอัดโดยไม่เกิดการโก่งงอ
• ท่อเหล็กดัด: ใช้สำหรับท่อเมนแรงดันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า แข็งแรง ทนทาน และทนต่อแรงกดภายใน ข้อต่อต้องได้รับการดัดแปลงสำหรับการดันเพื่อรองรับแรงขับตามยาว
• ท่อคอนกรีตโพลีเมอร์ (PCP): ก composite material offering excellent chemical resistance and smooth internal surface. Used for aggressive sewer environments where standard concrete would corrode over time.

การใช้งานทั่วไปของอุปกรณ์แม่แรงท่อ

เครื่องดันท่อถูกนำมาใช้งานในภาคโครงสร้างพื้นฐานที่หลากหลาย ความสามารถในการทำงานใต้โครงสร้างและพื้นผิวที่มีอยู่โดยไม่มีการหยุดชะงักครั้งใหญ่ ทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในงานวิศวกรรมโยธาสมัยใหม่:

• ทางแยกถนนและทางหลวง: การติดตั้งท่อระบายน้ำ ท่อระบายน้ำ และท่อร้อยสายสาธารณูปโภคใต้ถนนสายหลักและมอเตอร์เวย์โดยไม่รบกวนการจราจร
• ทางลอดทางรถไฟ: การสร้างทางเดินเท้าหรือทางข้ามสาธารณูปโภคใต้ทางรถไฟที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งการขุดพื้นผิวจะทำไม่ได้หรือเป็นอันตราย
• ทางข้ามแม่น้ำและทางน้ำ: การติดตั้งท่อใต้แม่น้ำหรือปากแม่น้ำในบริเวณที่ HDD หรือ Open-cut ไม่สามารถทำได้เนื่องจากข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมหรือความลึก
• ระบบระบายน้ำทิ้งในเมือง: การวางท่อระบายน้ำแบบแรงโน้มถ่วงด้วยการควบคุมเกรดที่แม่นยำในสภาพแวดล้อมในเมืองที่มีความหนาแน่น ซึ่งการรบกวนพื้นผิวเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้
• กirport Infrastructure: การติดตั้งท่อระบายน้ำและท่อสาธารณูปโภคใต้ทางวิ่งและทางขับโดยไม่กระทบต่อการปฏิบัติการบิน
• แหล่งอุตสาหกรรม: การกำหนดเส้นทางท่อผ่านโรงงานและสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่ ซึ่งข้อจำกัดด้านเหนือศีรษะหรือความต่อเนื่องของกระบวนการขัดขวางการขุดเจาะพื้นผิว

ข้อพิจารณาด้านสุขภาพ ความปลอดภัย และสิ่งแวดล้อม

แม้ว่าการดันท่อจะปลอดภัยกว่าการขุดแบบเปิดโดยเนื้อแท้ในหลาย ๆ ด้าน เช่น มีร่องลึกน้อยลง มีปฏิสัมพันธ์กับการจราจรน้อยลง ลดความเสี่ยงที่จะพังทลายลง แต่ระบบดังกล่าวได้นำเสนอชุดข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัยของตัวเองซึ่งต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวัง

หลุมปล่อยตัวและหลุมต้อนรับเป็นพื้นที่จำกัด และต้องได้รับการจัดการภายใต้กฎข้อบังคับเกี่ยวกับพื้นที่อับอากาศ ผู้ปฏิบัติงานที่เข้าไปในหลุมจะต้องติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับก๊าซ, PPE ที่เหมาะสม และระบบดึงข้อมูลฉุกเฉิน โครงแม่แรงและระบบไฮดรอลิกทำงานภายใต้แรงที่สูงมาก โดยต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานที่มีความสามารถและการตรวจสอบอุปกรณ์เป็นประจำ

สำหรับระบบที่ใช้สารละลาย โรงแยกเบนโทไนต์จะสร้างสารละลายของเสียที่ต้องกำจัดตามกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมในท้องถิ่น การเทน้ำที่ปนเปื้อนเบนโทไนต์ลงในท่อระบายน้ำพายุหรือทางน้ำถือเป็นสิ่งผิดกฎหมายในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ ถังตั้งถิ่นฐาน ระบบรีไซเคิล และเส้นทางการกำจัดที่มีใบอนุญาตที่เหมาะสม ถือเป็นข้อบังคับในสถานที่ปฏิบัติตามข้อกำหนด

เสียงและการสั่นสะเทือนจากการทำงานของแม่แรง — โดยเฉพาะการชนท่อ — จะต้องได้รับการตรวจสอบใกล้กับตัวรับที่มีความละเอียดอ่อน เช่น โรงเรียน โรงพยาบาล และที่อยู่อาศัย การตรวจสอบการสั่นสะเทือนและการจำกัดเวลาทำงานมักถูกกำหนดให้เป็นเงื่อนไขใบอนุญาตในเขตเมือง

วิธีการเลือกผู้รับเหมาเจาะท่อให้เหมาะสม

การเลือกผู้รับเหมาที่เหมาะสมสำหรับโครงการแม่แรงวางท่อมีความสำคัญพอๆ กับการเลือกเครื่องจักรที่เหมาะสม สิ่งสำคัญที่ต้องประเมินเมื่อประกวดราคาหรือแต่งตั้งผู้รับเหมาเฉพาะทาง ได้แก่:

• ประสบการณ์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในสภาพดินเฉพาะและช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่เกี่ยวข้องกับโครงการของคุณ
• บันทึกการเป็นเจ้าของและการบำรุงรักษาอุปกรณ์แม่แรงท่อที่จะใช้ - เครื่องจักรที่เช่าจากบุคคลที่สามอาจทำให้เกิดความไม่แน่นอนในการให้บริการได้
• ก clear methodology statement covering pit design, ground support, face management, lubrication plan, guidance system, and contingency for unexpected conditions.
• ข้อเสนอการติดตามการตั้งถิ่นฐานสำหรับการขับเคลื่อนในเมืองใกล้กับโครงสร้างที่มีอยู่ โดยมีระดับทริกเกอร์และการดำเนินการตอบสนองที่กำหนดไว้
• ข้อมูลอ้างอิงจากโครงการเปรียบเทียบที่แล้วเสร็จในช่วง 3-5 ปีที่ผ่านมา โดยควรมีรายละเอียดการติดต่อเพื่อตรวจสอบ
• บันทึกด้านสุขภาพและความปลอดภัย — ขออัตราเหตุการณ์ที่รายงานได้ของ RIDDOR และตรวจสอบประกาศการบังคับใช้ล่าสุด

การประกวดราคาที่ถูกที่สุดมักไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดในการดันท่อ ผู้รับเหมาที่ไม่มีประสบการณ์หรืออุปกรณ์ที่เหมาะสมกับเงื่อนไขเฉพาะของคุณอาจทำให้มีค่าใช้จ่ายในความล่าช้า การแก้ไข และการเรียกร้องค่าสินไหมทดแทนมากกว่าการประหยัดเบื้องต้นจากราคาสัญญา