เครื่องจักร Rock Pipe Jacking: วิธีการทำงาน ส่วนประกอบสำคัญ และการเลือกระบบที่เหมาะสมสำหรับพื้นแข็ง

Rock Pipe Jacking Machine คืออะไรและใช้ที่ไหน?

เครื่องดันท่อหินเป็นระบบการก่อสร้างแบบไร้ร่องลึกแบบพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อเจาะผ่านการก่อตัวของหินแข็งและติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานของท่อไปพร้อมๆ กันโดยไม่ต้องมีการขุดแบบเปิดจากพื้นผิว แตกต่างจากอุปกรณ์ดันท่อทั่วไปที่ออกแบบมาสำหรับดินอ่อนและสภาพหน้าผสม เครื่องดันท่อหินมีหัวตัดเฉพาะสำหรับหิน ซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งด้วยเครื่องตัดแบบดิสก์ ดอกลาก หรือเครื่องตัดแบบลูกกลิ้งไตรโคน ซึ่งสามารถแตกร้าวและขุดหินด้วยกำลังรับแรงอัดที่ไม่จำกัด (UCS) ตั้งแต่ 30 MPa ในหินทรายที่มีความแข็งปานกลาง จนถึง 300 MPa หรือสูงกว่าในการก่อตัวของหินแกรนิต ควอทซ์ไซต์ และหินบะซอลต์ ระบบแม่แรงจะดันส่วนคอนกรีตเสริมเหล็กหรือท่อเหล็กผ่านวงแหวนเจาะตามความก้าวหน้าของการขุด สร้างท่อถาวรด้านหลังเครื่องจักรในการทำงานอย่างต่อเนื่อง

เครื่องดันท่อหิน — หรือเรียกอีกอย่างว่าเครื่องเจาะอุโมงค์หินขนาดเล็ก ระบบดันท่อฮาร์ดร็อค หรือ MTBM ที่เป็นหิน (เครื่องเจาะอุโมงค์ขนาดเล็ก) — ถูกนำไปใช้งานในแอปพลิเคชั่นสาธารณูปโภคใต้ดินและโครงสร้างพื้นฐานที่หลากหลาย โดยจะต้องลดการรบกวนพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด และสภาพทางธรณีวิทยาขัดขวางการใช้ท่อดันดินแบบธรรมดาหรือวิธีการตัดแบบเปิด การใช้งานหลัก ได้แก่ ท่อเมนแรงโน้มถ่วงใต้ถนนในเมือง ทางหลวง และทางรถไฟที่พลุกพล่าน ท่อส่งน้ำหลักและอุโมงค์รับน้ำดิบผ่านข้อเท็จจริง การข้ามท่อก๊าซและโทรคมนาคมภายใต้เขตสิ่งแวดล้อมที่ละเอียดอ่อน ท่อระบายน้ำพายุผ่านสันเขาหิน และโครงสร้างหลุดออกจากโรงบำบัดน้ำเสีย โดยการวางแนวท่อจะต้องผ่านหินที่มีความสามารถเพื่อไปถึงแหล่งน้ำรับ ความสามารถในการติดตั้งท่อผ่านหินแข็งโดยไม่มีการรบกวนพื้นผิวถือเป็นหนึ่งในความสามารถที่สำคัญที่สุดในงานวิศวกรรมไร้ร่องลึกสมัยใหม่

ระบบ Jack Pipe Jacking ทำงานอย่างไร

การทำความเข้าใจลำดับการปฏิบัติงานของระบบแม่แรงยกท่อหินเป็นรากฐานสำหรับการประเมินการเลือกอุปกรณ์ ข้อกำหนดในการตรวจสอบภาคพื้นดิน และการวางแผนการก่อสร้าง กระบวนการนี้รวมโครงสร้างพื้นฐานพื้นผิว การเตรียมเพลาปล่อย การทำงานของเครื่องจักร และการติดตั้งท่ออย่างต่อเนื่อง เข้ากับขั้นตอนการก่อสร้างที่มีการประสานงาน

การเตรียมเพลาเปิดตัวและการตั้งค่าเครื่องจักร

การดำเนินการดันท่อหินทุกครั้งเริ่มต้นด้วยการสร้างเพลาส่ง - หลุมที่ขุดในแนวตั้งซึ่งมีขนาดเพียงพอสำหรับลดเครื่องดันท่อลง ประกอบโครงแม่แรงหลัก และส่วนท่อเวทีสำหรับการติดตั้ง เพลาส่งต้องมีขนาดเพื่อรองรับความยาวเต็มของส่วนท่อที่ยาวที่สุดที่ติดตั้ง โดยทั่วไปคือ 1,000 ถึง 3,000 มม. บวกกับความยาวตัวเครื่องและระยะชักของเฟรมแม่แรง ผนังคอนกรีตเสริมเหล็กถูกหล่อไว้ที่ด้านหลังของเพลาเพื่อกระจายแรงปฏิกิริยาการดันจำนวนมาก — ซึ่งสามารถไปถึงหลายพันกิโลนิวตันในการขับเคลื่อนด้วยหินที่ขับเคลื่อนระยะไกล — กลับไปสู่พื้นดินโดยรอบ เฟรมแม่แรงหลักประกอบด้วยกระบอกแม่แรงไฮดรอลิก ตัวกั้นท่อ และระบบควบคุม ได้รับการติดตั้งและจัดตำแหน่งให้สอดคล้องกับการออกแบบการไล่ระดับท่อและแอซิมัท โดยใช้อุปกรณ์นำทางด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำก่อนเริ่มการคว้าน

ปฏิบัติการตัดหินและกำจัดของเสีย

ที่ด้านหน้าของเครื่องดันท่อหิน หัวตัดจะหมุนภายใต้แรงบิดขับเคลื่อนไฮดรอลิก ในขณะที่กำลังเคลื่อนตัวเข้าหาหน้าหินด้วยแรงดันที่ส่งผ่านสายท่อจากเฟรมแม่แรงหลักที่เพลาส่ง ในการกำหนดค่าเครื่องตัดจานแบบจาน วงแหวนจานเหล็กชุบแข็งจะกลิ้งไปกับหน้าหินภายใต้แรงปกติสูง ทำให้เกิดเศษแตกหักจากแรงดึงระหว่างรางเครื่องตัดที่อยู่ติดกัน ซึ่งเป็นหลักการทำลายหินแบบเดียวกับที่ใช้ในเครื่องคว้านอุโมงค์แบบเต็มหน้า ในการกำหนดค่าดอกลากบิต Polycrystalline Diamond Compact (PDC) หรือเครื่องตัดแบบลากปลายคาร์ไบด์จะตัดและขูดหินขณะที่หัวหมุน ทำให้เกิดโคลนที่ละเอียดกว่าเครื่องตัดแบบดิสก์ และทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในรูปแบบที่มีความแข็งปานกลางและมีฤทธิ์กัดกร่อนต่ำกว่าประมาณ 100 MPa UCS การตัดหินและเศษละเอียดที่เกิดขึ้นที่หน้าตัดจะถูกชะล้างไปทางด้านหลังผ่านตัวเครื่องโดยระบบหมุนเวียนของสารละลายโดยใช้เบนโทไนต์หรือสารละลายสูตรน้ำที่สูบภายใต้แรงกดดันไปยังหน้าของการตัด และกลับสู่พื้นผิวผ่านเส้นส่งกลับของสารละลายที่แยกจากกัน ซึ่งมีวัสดุที่ขุดขึ้นมาในระบบแขวนลอย ที่พื้นผิว โรงแยกจะประมวลผลสารละลายไหลกลับ โดยกำจัดส่วนที่เป็นหิน และหมุนเวียนสารละลายที่สะอาดกลับไปยังเครื่อง

การติดตั้งท่อและสถานีแม่แรงระดับกลาง

เมื่อหัวตัดหินเคลื่อนไปข้างหน้า จังหวะคว้านที่เสร็จสิ้นแล้วของกระบอกสูบแม่แรงหลักแต่ละจังหวะจะสร้างพื้นที่ที่ด้านหลังของเพลาสำหรับส่วนท่อใหม่ที่จะลดระดับลง วางตำแหน่งไว้บนรางวาง และเชื่อมต่อกับด้านหลังของสายท่อที่กำลังเติบโตโดยใช้ปลอกเหล็กหรือข้อต่อเดือยและซ็อคเก็ต จากนั้น กระบอกสูบแม่แรงจะถอยกลับ เข้าส่วนท่อใหม่ และเลื่อนสายท่อทั้งหมด รวมถึงเครื่องร็อคที่ปลายนำด้วยความยาวท่อหนึ่ง วงจรของการคว้าน การร่นกลับ และการติดตั้งส่วนท่อใหม่จะดำเนินต่อไปจนกว่าเครื่องจักรจะไปถึงเพลารับที่ปลายสุดของตัวขับเคลื่อน สำหรับการขับเคลื่อนระยะไกลที่การเสียดสีที่ผิวหนังสะสมระหว่างพื้นผิวท่อด้านนอกและหลุมเจาะหินที่อยู่รอบๆ มีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับโครงแม่แรงหลักที่จะเอาชนะได้โดยลำพัง สถานีแม่แรงระดับกลาง (IJS) — ชุดกระบอกไฮดรอลิกที่ติดตั้งภายในสายท่อตามช่วงเวลาที่กำหนด — ให้แรงแม่แรงแบบกระจายเพิ่มเติม เพื่อรักษาความก้าวหน้าไปข้างหน้าโดยไม่เกินความสามารถในการอัดเชิงโครงสร้างของส่วนท่อ

เลเซอร์นำทางและการควบคุมพวงมาลัย

การรักษาการจัดตำแหน่งที่ถูกต้องของสายไปป์กับเกรดการออกแบบและแนวราบตลอดทั้งชุดขับเคลื่อนถือเป็นหนึ่งในความท้าทายในการดำเนินงานที่สำคัญที่สุดในการดันท่อหิน ลำแสงเลเซอร์ที่ฉายจากเพลาส่งตัวตามแนวการออกแบบจะส่องสว่างชิ้นงานที่ติดตั้งบนตัวเครื่อง โดยตำแหน่งเป้าหมายเบี่ยงเบนไปจากเส้นกึ่งกลางลำแสงเลเซอร์ที่แสดงบนคอนโซลควบคุมพื้นผิวแบบเรียลไทม์ ผู้ปฏิบัติงานแก้ไขความเบี่ยงเบนของการจัดตำแหน่งโดยการปรับความดันบนกระบอกบังคับเลี้ยวของเครื่องจักรให้แตกต่างออกไป ซึ่งก็คือ รางไฮดรอลิกที่เบนทิศทางของส่วนหัวตัดด้านหน้าที่เชื่อมต่อกันซึ่งสัมพันธ์กับตัวโล่ต่อท้าย ในการก่อตัวของหินแข็งที่มีระยะห่างและการวางแนวข้อต่อที่แปรผันสูง เครื่องจักรสามารถเบี่ยงเบนไปจากการจัดแนวการออกแบบโดยแรงปฏิกิริยาพื้นดินแบบแอนไอโซโทรปิกที่หน้าตัด ซึ่งจำเป็นต้องมีการแก้ไขพวงมาลัยเชิงรุกก่อนที่การเบี่ยงเบนจะสะสมเกินขีดจำกัดความอดทนที่ยอมรับได้ - โดยทั่วไป ±25 ถึง ±50 มม. จากการจัดแนวการออกแบบสำหรับการติดตั้งท่อแรงโน้มถ่วงของท่อระบายน้ำทิ้ง

ส่วนประกอบสำคัญของเครื่อง Rock Pipe Jacking

ระบบแม่แรงท่อหินประกอบด้วยระบบย่อยแบบบูรณาการหลายระบบที่ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในการทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ได้อัตราล่วงหน้าและคุณภาพการติดตั้งที่ต้องการ ส่วนประกอบหลักแต่ละส่วนมีส่วนช่วยในการทำงานที่แตกต่างกันให้กับประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ และการทำความเข้าใจบทบาทของส่วนประกอบเหล่านี้ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการประเมินอุปกรณ์ การวางแผนการบำรุงรักษา และการแก้ไขปัญหาระหว่างการก่อสร้าง

หัวตัดและเครื่องมือคัตเตอร์

หัวตัดเป็นส่วนประกอบที่มีความสำคัญในการใช้งานมากที่สุดของเครื่องดันท่อหิน และการออกแบบจะต้องตรงกับประเภทของหิน ความแข็งแรง การเสียดสี และโครงสร้างข้อต่อที่ระบุในการตรวจสอบทางธรณีเทคนิคโดยเฉพาะ สำหรับการก่อตัวของหินขนาดใหญ่ที่มีความแข็งสูงกว่า 80 MPa UCS หัวตัดแบบจานที่มีวงแหวนจานเหล็กชุบแข็งเส้นผ่านศูนย์กลาง 17 นิ้วหรือ 19 นิ้วที่ติดตั้งอยู่ในตัวเรือนเหล็กหลอมช่วยให้การตัดมีประสิทธิภาพและทนทานที่สุด ระยะห่างของเครื่องตัดดิสก์ โดยทั่วไปคือ 70 ถึง 90 มม. ระหว่างรางเครื่องตัดที่อยู่ติดกัน ได้รับการปรับให้เหมาะกับหินประเภทใดประเภทหนึ่งโดยเฉพาะ เพื่อเพิ่มขนาดชิปและประสิทธิภาพการตัดให้สูงสุด สำหรับหินที่อ่อนกว่าและสภาพหน้าผสมที่เกี่ยวข้องกับทั้งหินและดิน หัวรวมที่ติดตั้งเครื่องตัดจานในโซนหินและเศษลากหรือฟันถังคาร์ไบด์ในโซนดินให้ความคล่องตัวสำหรับโปรไฟล์ทางธรณีวิทยาที่แปรผัน การตรวจสอบการสึกหรอของเครื่องตัด — ไม่ว่าจะผ่านการตรวจสอบโดยตรงระหว่างการบำรุงรักษาตามแผนหรือผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลแรงบิดและอัตราล่วงหน้าอย่างต่อเนื่อง เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากหัวกัดที่ชำรุดหรือหักซึ่งไม่ได้เปลี่ยนทันทีจะลดอัตราการล่วงหน้าลงอย่างมาก และอาจส่งผลให้โครงสร้างของหัวตัดเสียหายได้

หน่วยขับเคลื่อนหลักและระบบไฮดรอลิก

หน่วยขับเคลื่อนหลักหมุนหัวตัดผ่านมอเตอร์ไฮดรอลิกแรงบิดสูงและชุดเกียร์ดาวเคราะห์ที่อยู่ภายในแผงป้องกันเครื่องจักร ข้อกำหนดแรงบิดในการขับเคลื่อนสำหรับเครื่องดันท่อหินนั้นสูงกว่าเครื่องจักรสำหรับดินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันอย่างมาก - เครื่องจักรขุดเจาะหินขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,500 มม. ที่ทำงานบนหินแกรนิต 150 MPa อาจต้องใช้แรงบิดในการขับเคลื่อนอย่างต่อเนื่องที่ 200 ถึง 400 kN·m เทียบกับ 50 ถึง 100 kN·m สำหรับเครื่องจักรดินที่มีขนาดเท่ากัน ชุดจ่ายกำลังไฮดรอลิกบนพื้นผิวจ่ายน้ำมันไฮดรอลิกแรงดันสูงให้กับทั้งมอเตอร์ขับเคลื่อนและกระบอกสูบพวงมาลัยผ่านชุดท่อแรงดันสูงที่ส่งผ่านรูเจาะข้างท่อจ่ายและส่งคืนของเหลว สายไฟ และท่อร้อยสายของระบบนำทาง ความสะอาดของระบบไฮดรอลิก — คงไว้โดยการเปลี่ยนตัวกรองเป็นประจำและการจัดการของเหลวอย่างระมัดระวัง — เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันความเสียหายของวาล์วและมอเตอร์ในวงจรแรงดันสูงที่ทำงานอย่างต่อเนื่องในระหว่างการคว้าน

ระบบไหลเวียนของสารละลาย

ระบบสารละลายเป็นระบบไหลเวียนของการดำเนินการดันท่อหิน ซึ่งทำหน้าที่สำคัญของการขนส่งการตัดที่ขุดจากหน้าตัดไปยังโรงแยกพื้นผิว ให้แรงกดรองรับด้านหน้าเพื่อป้องกันการไหลเข้าของน้ำใต้ดินหรือวัสดุที่ไม่เสถียรที่ไม่สามารถควบคุมได้ที่หน้าตัด และหล่อลื่นช่องว่างวงแหวนระหว่างพื้นผิวท่อด้านนอกและโปรไฟล์หินที่เจาะเพื่อลดแรงเสียดทานของแม่แรง ปั๊มจ่ายสารละลายซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นชนิดช่องแบบแรงเหวี่ยงหรือแบบก้าวหน้าที่ติดตั้งบนพื้นผิว จะดันสารละลายสดภายใต้ความกดดันผ่านสายจ่ายไปยังหัวตัด ปั๊มส่งกลับสารละลาย - การใช้งานที่มีความต้องการมากขึ้นเนื่องจากต้องจัดการกับสารละลายหิน - อนุภาค - ภาระที่มีฤทธิ์กัดกร่อน - โดยปกติจะเป็นปั๊มแบบแรงเหวี่ยงที่มีขนาดเพื่อรักษาความเร็วการไหลกลับที่ต้องการเหนือความเร็วการตกตะกอนของเศษอนุภาคหินที่หยาบที่สุดที่กำลังขนส่ง การรักษาความหนาแน่นของสารละลาย ความหนืด และ pH ที่ถูกต้องภายในพารามิเตอร์การออกแบบตลอดทั้งไดรฟ์ถือเป็นความรับผิดชอบของวิศวกรสารละลาย และต้องมีการสุ่มตัวอย่างและการทดสอบทั้งกระแสจ่ายและกระแสไหลกลับเป็นประจำ

โครงแม่แรงหลักและสถานีแม่แรงระดับกลาง

โครงแม่แรงหลักที่ติดตั้งในเพลาส่งกำลังให้แรงผลักดันหลักในการเคลื่อนสายท่อและเครื่องจักรผ่านหิน ประกอบด้วยโครงเหล็กโครงสร้างที่บรรทุกกระบอกไฮดรอลิกสองหรือสี่กระบอกที่มีระยะชัก 1,000 ถึง 2,000 มม. ระบบนำทางแท่นวางท่อเพื่อรักษาแนวตำแหน่งของส่วนท่อที่เข้ามา และคานกระจายหรือแหวนแม่แรงที่กระจายแรงของกระบอกสูบอย่างสม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงของปลายท่อ เพื่อป้องกันความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะจุดที่อาจแตกท่อได้ สถานีแม่แรงระดับกลางที่ฝังอยู่ภายในแนวท่อที่ระยะห่าง 100 ถึง 300 ม. ขึ้นอยู่กับสภาพแรงเสียดทานของพื้นดิน ประกอบด้วยตลับกระบอกไฮดรอลิกบาง ๆ ที่ขยายออกภายในข้อต่อท่อที่ขยายใหญ่ขึ้นที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะ โดยดันสายท่อไปข้างหน้าเพื่อต้านปฏิกิริยาของสายต่อท้าย หลังจากที่ไดรฟ์เสร็จสมบูรณ์ IJS void จะถูกยาแนวและถอดกระบอกสูบออกหรือปล่อยทิ้งไว้ตามการออกแบบระบบ โดยปล่อยให้ไปป์ไลน์อยู่ในการกำหนดค่าที่ติดตั้งขั้นสุดท้าย

ประเภทเครื่องดันท่อหินตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางและสภาพพื้นดิน

เครื่องดันท่อหินได้รับการผลิตขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางและรูปแบบหัวตัดที่หลากหลายเพื่อรองรับขนาดท่อและสภาพทางธรณีวิทยาที่พบในการก่อสร้างใต้ดิน ตารางต่อไปนี้สรุปประเภทเครื่องหลัก ลักษณะการทำงาน และโดเมนการใช้งานทั่วไป

ข้อกำหนดการตรวจสอบทางธรณีเทคนิคสำหรับการดันท่อหิน

ไม่มีปัจจัยอื่นใดที่มีอิทธิพลต่อการเลือกเครื่องดันท่อหิน ข้อกำหนดของเครื่องมือตัด และต้นทุนโครงการมากไปกว่าคุณภาพและความสมบูรณ์ของโปรแกรมการตรวจสอบทางธรณีเทคนิคที่ดำเนินการก่อนการประกวดราคาและการก่อสร้าง การดันท่อหินในพื้นที่ที่มีลักษณะไม่เหมาะสมเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของต้นทุนโครงการที่เกินงบประมาณ ความล่าช้าของกำหนดการ และความเสียหายของอุปกรณ์ในการก่อสร้างแบบไร้ร่องลึกทั่วโลก

การทดสอบความแข็งแรงของหินและการขัดถู

การทดสอบกำลังอัดแบบไม่จำกัด (UCS) ของตัวอย่างแกนหลักที่เป็นตัวแทนจากการจัดตำแหน่งไดรฟ์ที่เสนอนั้นเป็นข้อกำหนดพื้นฐานขั้นต่ำสำหรับการเลือกเครื่องดันท่อหิน ควรนำเสนอค่า UCS จากชิ้นงานทดสอบหลายชิ้นในเชิงสถิติ ไม่ใช่เพียงค่าเฉลี่ยเดียว เพื่อบันทึกความแปรปรวนที่จะส่งผลต่อการคาดการณ์อัตราล่วงหน้าและการประมาณการใช้เครื่องตัด การทดสอบความต้านทานแรงดึงของบราซิล (BTS) ช่วยเสริมข้อมูล UCS โดยการระบุลักษณะพฤติกรรมการแตกหักของแรงดึงของหิน ซึ่งควบคุมประสิทธิภาพการบิ่นของเครื่องตัดดิสก์ การขัดถูของหิน — วัดปริมาณผ่านดัชนีการขัดถู Cerchar (CAI) หรือค่าสัมประสิทธิ์การขัดถู LCPC — มีความสำคัญพอๆ กัน เนื่องจากคาดการณ์อัตราการสึกหรอของเครื่องตัดได้โดยตรงและความถี่ของการแทรกแซงการเปลี่ยนเครื่องตัดที่จำเป็นระหว่างการขับเคลื่อน การทดสอบการเสียดสีบนตัวอย่างแกนกลางจากทางเดินขับจริง แทนที่จะเผยแพร่ค่าจากวรรณกรรมทางธรณีวิทยาทั่วไป ถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากค่าการเสียดสีอาจแตกต่างกันอย่างมากภายในการก่อตัวของหินเดี่ยว ขึ้นอยู่กับปริมาณควอตซ์ ขนาดของเกรน และระดับของสภาพอากาศ

การกำหนดลักษณะของมวลหิน

นอกเหนือจากความแข็งแรงของหินที่สมบูรณ์แล้ว ลักษณะโครงสร้างของมวลหิน เช่น ระยะห่างของข้อต่อ การวางแนวของข้อต่อ ระดับของสภาพอากาศ การปรากฏตัวของโซนรอยเลื่อน และสภาพน้ำใต้ดิน ส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของเครื่องจักรและความเสี่ยงในการปฏิบัติงาน มวลหินที่มีรอยต่ออย่างใกล้ชิดหรือแตกหักอย่างหนักอาจทำให้เกิดความไม่มั่นคงของหัวตัดและหน้าพังทลายได้ แม้ว่าความแข็งแรงของหินจะสูงมากก็ตาม โซนรอยเลื่อนหลักหรือโซนแรงเฉือนที่ข้ามการจัดตำแหน่งไดรฟ์ทำให้เกิดความเสี่ยงในการเปลี่ยนจากฮาร์ดร็อคที่มีความสามารถไปเป็นรอยเซาะร่องและวัสดุที่ถูกบดอย่างกะทันหัน ซึ่งอาจต้องใช้พารามิเตอร์การทำงานของเครื่องจักรที่แตกต่างกันอย่างมาก คุณลักษณะทางอุทกธรณีวิทยา รวมถึงการวัดแรงดันน้ำใต้ดิน การทดสอบการซึมผ่าน และการประเมินการไหลเข้าที่อาจเกิดขึ้น เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการออกแบบพารามิเตอร์แรงดันรองรับผิวหน้าและความจุของระบบสารละลาย และสำหรับการประเมินความเสี่ยงของเหตุการณ์น้ำไหลเข้าระหว่างการตรวจสอบเครื่องตัดและการดำเนินการเปลี่ยนทดแทนที่จำเป็นต้องลดความดันผิวหน้าเครื่องจักร

วัสดุท่อที่ใช้ในการดำเนินการดันท่อหิน

ส่วนท่อที่ติดตั้งด้านหลังเครื่องดันท่อหินทำหน้าที่สองบทบาท คือ สร้างโครงสร้างพื้นฐานของท่อส่งแบบถาวร และทำหน้าที่เป็นเสาโครงสร้างซึ่งแรงดันทั้งหมดจะถูกส่งจากโครงแม่แรงหลักและสถานีแม่แรงระดับกลางไปยังหัวตัดที่หน้าขับเคลื่อน วัสดุท่อจึงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการบริการระยะยาวของไปป์ไลน์และความต้องการเชิงโครงสร้างระยะสั้นของกระบวนการติดตั้ง

• ท่อแม่แรงคอนกรีตเสริมเหล็ก (RCJP): ท่อคอนกรีตเสริมเหล็กที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษ ตามมาตรฐาน ASTM C1628, ISO 9664 หรือมาตรฐานเทียบเท่า เป็นวัสดุท่อที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการดันท่อหินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 600 มม. RCJP ผลิตขึ้นด้วยวงแหวนปลายเหล็กที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำซึ่งมีพื้นผิวลูกปืนสำหรับการส่งแรงแม่แรง และรับประกันการกระจายน้ำหนักที่สม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงท่อ กำลังรับแรงอัดคอนกรีตสำหรับท่อแม่แรงมักจะตรงหรือเกิน 60 MPa เพื่อต้านทานแรงกดสัมผัสสูงที่ข้อต่อท่อภายใต้ภาระการแม่แรง พื้นผิวกลับด้านภายในที่เรียบของท่อรองรับการไหลของสารละลายในระหว่างการก่อสร้างและให้ประสิทธิภาพไฮดรอลิกที่จำเป็นสำหรับการใช้งานท่อระบายน้ำทิ้งด้วยแรงโน้มถ่วงหลังจากการทดสอบเดินเครื่อง
• ท่อแม่แรงดินแก้ว: ท่อดินเหนียวแก้ว (VCP) มีความทนทานต่อสารเคมีที่โดดเด่นต่อก๊าซบำบัดน้ำเสียที่มีฤทธิ์รุนแรง น้ำทิ้งทางอุตสาหกรรม และน้ำใต้ดินที่เป็นกรด ทำให้เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการใช้งานท่อน้ำทิ้งด้วยแรงโน้มถ่วงในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนสูง ซึ่งปัญหาการเสื่อมสภาพของท่อคอนกรีตเป็นปัญหา ท่อแม่แรง VCP ผลิตขึ้นด้วยข้อต่อปลอกหุ้มเหล็กกล้าที่กราวด์อย่างแม่นยำ และสามารถรับน้ำหนักการแม่แรงที่อนุญาตที่ 2,000 ถึง 8,000 kN ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและการจำแนกความหนาของผนัง
• ท่อเหล็กแม่แรง: ท่อเหล็กเชื่อมที่มีการป้องกันการกัดกร่อนภายนอกและซับในภายในใช้สำหรับการติดตั้งแม่แรงท่อหิน โดยที่ท่อจะทำงานภายใต้แรงดันภายใน — ท่อส่งน้ำหลัก ท่อส่งน้ำหลัก และท่อส่งก๊าซ — หรือในกรณีที่โปรไฟล์เจาะต้องการความคลาดเคลื่อนตำแหน่งที่แน่นมาก ซึ่งได้รับประโยชน์จากความแข็งของโครงสร้างที่สูงขึ้นและส่วนของผนังที่บางกว่าของท่อเหล็ก ส่วนท่อเหล็กจะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมภายในเพลาส่งก๊าซระหว่างการติดตั้ง ซึ่งช่วยลดการสูญเสียแรงอัดของข้อต่อที่เกี่ยวข้องกับข้อต่อท่อคอนกรีตและท่อดินเหนียว และลดแรงเสียดทานระหว่างสายท่อและโปรไฟล์หินที่เจาะ
• GRP (พลาสติกเสริมแก้ว) ท่อแม่แรง: ท่อแม่แรง GRP ให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม แรงเสียดทานของผนังต่ำ และพื้นผิวไฮดรอลิกภายในเรียบในผลิตภัณฑ์ที่มีน้ำหนักเบาซึ่งช่วยลดข้อกำหนดในการจัดการเพลา ท่อแม่แรง GRP ได้รับการระบุอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานท่อระบายน้ำทิ้งในสภาพพื้นดินที่มีฤทธิ์กัดกร่อน และมีจำหน่ายในเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 300 มม. ถึง 2,400 มม. พร้อมการรับน้ำหนักแม่แรงที่อนุญาตซึ่งได้รับการรับรองผ่านโปรแกรมทดสอบโครงสร้างอิสระ

ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราล่วงหน้าและต้นทุนโครงการในการยกท่อหิน

อัตราล่วงหน้าที่ทำได้โดยเครื่องดันท่อหิน ซึ่งวัดเป็นหน่วยเมตรของท่อที่เสร็จสมบูรณ์ซึ่งติดตั้งต่อกะหรือต่อวัน เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของกำหนดการโครงการและต้นทุนต่อหน่วย และเป็นพารามิเตอร์ที่ซับซ้อนที่สุดในการคาดการณ์อย่างแม่นยำในขั้นตอนการประกวดราคา เนื่องจากมีตัวแปรโต้ตอบมากมายที่มีอิทธิพลต่อในทางปฏิบัติ

ความแข็งแรงของหินและอัตราการสึกหรอของเครื่องตัด

อัตราล่วงหน้าจะลดลงเมื่อ UCS ของหินและค่าการเสียดสีเพิ่มขึ้น เนื่องจากหินที่แข็งและมีฤทธิ์กัดกร่อนมากขึ้นต้องใช้พลังงานในการตัดต่อหน่วยปริมาตรที่ขุดมากขึ้น และทำให้เครื่องมือตัดสึกหรอเร็วขึ้น ในหินแกรนิตที่มีค่า CAI สูงกว่า 4.0 วงแหวนใบมีดตัดแบบดิสก์แต่ละอันอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนหลังจากเคลื่อนไปได้ไกลเพียง 20 ถึง 50 เมตร โดยกำหนดให้ต้องหยุดระบบขับเคลื่อนเพื่อตรวจสอบและเปลี่ยนใบมีดเป็นระยะๆ การแทรกแซงการเปลี่ยนหัวกัดแต่ละครั้งเกี่ยวข้องกับการลดแรงดันที่หน้าตัด การเข้าไปในเครื่องจักรจากเพลาส่ง — หรือผ่านช่องคนเข้าในเครื่องจักรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ — การเปลี่ยนหัวกัดที่สึกหรอ และปิดผนึกเครื่องจักรก่อนที่จะเริ่มคว้านต่อ เวลาที่ไม่เกิดประสิทธิผลในการบำรุงรักษาเครื่องตัดอาจคิดเป็น 40 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ของระยะเวลาขับเคลื่อนทั้งหมดในสภาพหินที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และการประมาณส่วนประกอบของกำหนดการนี้อย่างแม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสร้างแบบจำลองต้นทุนโครงการที่สมจริง

ความยาวไดรฟ์และการวางแผนสถานีแม่แรงระดับกลาง

เมื่อความยาวของตัวขับเพิ่มขึ้น แรงเสียดทานของแม่แรงจะสะสมตามความยาวสัมผัสของสายท่อกับรูเจาะหินที่อยู่รอบๆ ซึ่งจะเพิ่มแรงผลักดันทั้งหมดที่จำเป็นในการขับเคลื่อนเครื่องจักรอย่างต่อเนื่อง การหล่อลื่นภายนอกท่อด้วยเบนโทไนต์หรือสารละลายโพลีเมอร์ที่ฉีดผ่านช่องต่างๆ ในผนังท่อจะช่วยลดแรงเสียดทานนี้ได้อย่างมาก การหล่อลื่นที่มีประสิทธิภาพสามารถลดค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีจาก 0.3–0.5 เป็น 0.1–0.2 — แต่ไม่ได้กำจัดหมดสิ้นไป สถานีแม่แรงระดับกลางต้องมีการวางแผนและวางตำแหน่งก่อนการก่อสร้างเพื่อให้แน่ใจว่าคอลัมน์ท่อไม่เคยเข้าใกล้ขีดจำกัดการรับแรงอัดที่อนุญาต การวิเคราะห์การวางตำแหน่ง IJS ต้องพิจารณาถึงการผสมผสานในกรณีที่แย่ที่สุดระหว่างความต้านทานพื้นผิวสูงสุด การเสียดสีที่ผิวหนังสูงสุด และความจุเชิงโครงสร้างของส่วนท่อที่อ่อนแอที่สุดในสาย รวมถึงส่วนท่อที่อยู่ติดกับตำแหน่งตลับ IJS ซึ่งพื้นที่หน้าตัดอาจลดลง

การจัดการน้ำบาดาลและการควบคุมสารละลาย

น้ำบาดาลที่ไหลเข้าสู่โปรไฟล์อุโมงค์เจาะลดอัตราการล่วงหน้าลงอย่างมาก โดยการเจือจางสารละลายทำงานให้ต่ำกว่าความหนาแน่นเชิงฟังก์ชันและเกณฑ์ความหนืด ทำให้โรงแยกสารละลายสารละลายทำงานหนักเกินไปด้วยปริมาณน้ำที่มากเกินไป และสร้างความท้าทายด้านความมั่นคงของพื้นผิวในระหว่างการบำรุงรักษาเครื่องตัด การบำบัดพื้นดินก่อนการขุดซึ่งรวมถึงการอัดฉีดสารเคมี การอัดฉีดแบบซึมผ่าน หรือการอิ่มตัวของอากาศอัดของมวลหินที่อยู่ข้างหน้าเครื่องจักร สามารถลดการไหลของน้ำใต้ดินให้อยู่ในระดับที่สามารถจัดการได้ในเขตหินที่แตกหักซึ่งซึมผ่านได้ ซึ่งระบุผ่านการตรวจสอบทางธรณีเทคนิค การจัดการความหนาแน่นของสารละลายจำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่องและการปรับเบนโทไนต์หรือโพลีเมอร์ที่เติมลงในสารละลายจ่าย เพื่อรักษาแรงดันรองรับบริเวณหน้าเหนือแรงดันน้ำใต้ดินตลอดทั้งไดรฟ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการหยุดตามแผนใดๆ ที่การไหลเวียนของสารละลายหยุดลง และต้องรักษาส่วนรองรับด้านหน้าแบบพาสซีฟไว้โดยคอลัมน์สารละลายคงที่

การเลือกเครื่อง Jacking Pipe Rocking ที่เหมาะสมสำหรับโครงการของคุณ

การเลือกการกำหนดค่าเครื่องดันท่อหินที่ถูกต้องสำหรับโครงการเฉพาะจำเป็นต้องมีการประเมินสภาพพื้นดิน รูปทรงของท่อส่งก๊าซ ข้อจำกัดของไซต์งาน และการยอมรับความเสี่ยงของโครงการอย่างเป็นระบบ กรอบเกณฑ์ต่อไปนี้เป็นแนวทางในการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ และช่วยให้เจ้าของโครงการและผู้รับเหมาระบุข้อกำหนดทางเทคนิคที่สำคัญที่ต้องระบุในข้อกำหนดการประกวดราคาและการส่งผู้รับเหมา

• UCS หินสูงสุดและการเสียดสี: ค่า UCS และ CAI สูงสุดจากการตรวจสอบทางธรณีเทคนิคจะกำหนดความสามารถในการรับแรงกดของหัวตัดขั้นต่ำ เส้นผ่านศูนย์กลางของใบมีดตัดแบบจาน และพิกัดภาระของแบริ่ง และข้อกำหนดเฉพาะของเกรดเหล็กของเครื่องตัดที่ต้องการ เครื่องจักรที่ระบุสำหรับหิน 150 MPa จะมีโครงสร้างไม่เพียงพอสำหรับไดรฟ์ที่พบกับควอทซ์ไซต์ 250 MPa โดยไม่คำนึงถึงการคาดการณ์อัตราล่วงหน้า — การโอเวอร์โหลดเชิงโครงสร้างของโครงสร้างรองรับหัวตัดถือเป็นโหมดความล้มเหลวที่รุนแรงและมีราคาแพง
• ความแปรปรวนทางธรณีวิทยาและความเสี่ยงแบบผสม: การขับเคลื่อนผ่านโปรไฟล์ที่แปรผันทางธรณีวิทยา — รวมถึงการเปลี่ยนระหว่างโซนฮาร์ดร็อคและโซนที่มีสภาพอากาศ, สนามโบลเดอร์ในเมทริกซ์ดิน หรือชั้นหินแข็งและอ่อนที่ซ้อนกัน — ต้องใช้หัวตัดที่ออกแบบมาสำหรับสภาพหน้าผสมด้วยทั้งเครื่องตัดดิสก์และดอกลาก/ฟันถัง แทนที่จะเป็นโครงร่างเครื่องตัดหินล้วนๆ ที่ไม่สามารถจัดการกับโซนอ่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• ความยาวไดรฟ์และแรงแม่แรงสูงสุด: การขับเคลื่อนระยะไกลที่สูงกว่า 300 ม. จำเป็นต้องมีความจุของสถานีแม่แรงระดับกลางที่สร้างไว้ในการออกแบบระบบตั้งแต่เริ่มแรก และโครงแม่แรงหลักจะต้องให้ระยะชักและแรงที่เพียงพอเพื่อสร้างโมเมนตัมการขับเคลื่อนเริ่มต้นผ่านการก่อตัวของหินที่มีความต้านทานสูง ก่อนที่หน่วย IJS จะเข้ารับหน้าที่กระจายแรงผลัก
• ภาระหนักและความไวต่อพื้นผิวขั้นต่ำ: ไดรฟ์ตื้นที่มีหินรับภาระเหนือเครื่องจักรจำกัด มีความเสี่ยงที่จะเกิดการระเบิดที่ผิวหน้า — ของเหลวที่มีแรงดันไหลออกสู่พื้นผิวอย่างควบคุมไม่ได้ — และจำเป็นต้องมีการจัดการแรงดันที่หน้าอย่างระมัดระวัง และอาจลดอัตราการก้าวหน้าของเครื่องจักรในระหว่างส่วนที่ไวต่อพื้นผิวที่สำคัญที่ผ่านใต้โครงสร้างพื้นฐานหรือทางน้ำ
• การตรวจสอบคนเข้าและเครื่องตัดระยะไกล: ตัวขับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่าประมาณ 900 มม. จะทำให้มนุษย์ไม่สามารถเข้าไปในเครื่องจักรได้อย่างปลอดภัยเพื่อตรวจสอบและเปลี่ยนเครื่องตัด โดยต้องใช้เครื่องมือที่มีอายุการใช้งานของหัวกัดที่ขยายออกไป ซึ่งออกแบบมาเพื่อให้ขับเคลื่อนได้เต็มที่โดยไม่มีการแทรกแซง หรือการดึงพื้นผิวของหัวตัดไปที่เพลาปล่อยเพื่อเปลี่ยนหัวกัด ความแตกต่างนี้ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อข้อกำหนดของเครื่องมือ การวางแผนฉุกเฉิน และข้อจำกัดด้านความยาวของไดรฟ์ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องจักรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า ซึ่งการบำรุงรักษาเครื่องตัดทางเข้าโดยคนสามารถทำงานได้
• ความพร้อมของการสนับสนุนทางเทคนิคในพื้นที่: เครื่องดันท่อหิน are complex precision equipment operating in remote underground environments where equipment failure has disproportionate cost and schedule consequences. Machine manufacturer technical support response time, local spare parts availability, and the depth of the operating contractor's maintenance capability should all be evaluated as risk factors alongside the purely technical performance specifications when selecting equipment for a critical-path underground pipeline project.