อธิบายเครื่องดันท่อสมดุลของสารละลาย: มันทำงานอย่างไรและเมื่อใดจึงควรใช้

สิ่งที่เครื่อง Jacking Slurry Balance Pipe Jacking ทำได้จริง

เครื่องดันท่อสมดุลของสารละลายเป็นระบบอุโมงค์ไร้ร่องลึกที่ใช้ในการติดตั้งท่อใต้ดินโดยไม่ต้องขุดคูเปิดตลอดเส้นทาง แต่เครื่องจะขุดดินจากภายในห้องตัดที่ปิดสนิท ในขณะที่ระบบการไหลเวียนของท่อสารละลายช่วยให้แรงดันสมดุลกับพื้นดินและน้ำใต้ดินโดยรอบ เมื่อหัวตัดเคลื่อนไปข้างหน้า ท่อดันจะถูกดันเข้ามาจากด้านหลัง ทำให้เกิดท่อส่งขณะที่เครื่องจักรเจาะผ่านดิน

ส่วน "ความสมดุลของสารละลาย" ของชื่อหมายถึงวิธีที่เครื่องจักรจัดการความมั่นคงของผิวหน้า แทนที่จะอาศัยการสนับสนุนทางกลเพียงอย่างเดียว ระบบจะใช้วงจรสารละลายแบบปิดที่สร้างแรงดันให้กับห้องขุดเจาะด้วยสารละลายเบนโทไนต์หรือโพลีเมอร์ ซึ่งตรงกับความดันของดินโดยรอบและระดับน้ำ ความสมดุลนี้ช่วยป้องกันไม่ให้หน้าอุโมงค์ถล่มเข้าด้านในหรือพื้นดินด้านบนไม่ยุบตัว ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำงานใต้ถนน ทางรถไฟ แม่น้ำ หรืออาคารที่มีอยู่ซึ่งไม่สามารถรบกวนพื้นผิวได้

ระบบไหลเวียนของสารละลายทำงานอย่างไรทีละขั้นตอน

การทำความเข้าใจวงจรสารละลายเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าเหตุใดเครื่องนี้จึงทำงานได้ดีในสภาพพื้นดินที่ยากลำบาก โดยทั่วไปกระบวนการจะเป็นไปตามวงจรที่สอดคล้องกันตั้งแต่การขุดไปจนถึงการกำจัดของเสีย

• หัวตัดแบบหมุนได้ที่ด้านหน้าของตัวเครื่องจะทำให้ดินและหินแตกตัวขณะเคลื่อนตัวผ่านพื้นดิน
• สารละลายจะถูกสูบเข้าไปในห้องขุดที่ปิดสนิท ผสมกับดินที่ตัดเพื่อสร้างส่วนผสมของของเหลว และใช้แรงกดกับหน้าอุโมงค์ไปพร้อมๆ กัน
• จากนั้นส่วนผสมของดินและสารละลายนี้จะถูกปั๊มกลับผ่านท่อระบายไปยังโรงแยกที่อยู่ที่พื้นผิวหรือในปล่องปล่อย
• โรงงานแยกจะกรองดินและอนุภาคหินที่ขุดออก ทำให้สามารถนำสารละลายที่ทำความสะอาดแล้วกลับมาใช้ซ้ำและหมุนเวียนกลับเข้าไปในเครื่องได้
• เซ็นเซอร์ภายในเครื่องจะตรวจสอบแรงกดบนใบหน้าอย่างต่อเนื่อง โดยปรับอัตราการไหลของของเหลวขาเข้าและขาออก เพื่อรักษาสมดุลที่แม่นยำซึ่งจำเป็นต่อการป้องกันการเคลื่อนที่ของพื้นดิน

กระบวนการวงปิดนี้ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานปรับแรงดันได้แบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องดันท่อเพื่อความสมดุลของสารละลายที่มีมากกว่าวิธีการขุดอุโมงค์แบบอัตโนมัติที่เก่ากว่าและน้อยกว่า

สภาพพื้นดินที่เครื่องถ่วงสมดุลทำงานได้ดีที่สุด

การเลือกวิธีการขุดอุโมงค์ที่เหมาะสมสำหรับโครงการนั้นขึ้นอยู่กับสภาพดินและน้ำตามเส้นทางที่นำเสนอเป็นอย่างมาก เครื่องดันท่อสมดุลของถนนลาดยางมีแนวโน้มที่จะเก่งในสถานการณ์เฉพาะ

ตารางน้ำสูงและดินอิ่มตัว

เนื่องจากระบบสารละลายจะเพิ่มแรงดันให้กับหน้าอุโมงค์ จึงมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินทราย ดินเหนียว หรือมีน้ำขัง ซึ่งแรงดันน้ำใต้ดินอาจทำให้หน้าพังหรือไหลเข้าไปในห้องตัดอย่างควบคุมไม่ได้ ทำให้เป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับโครงการใกล้แม่น้ำ พื้นที่ชายฝั่ง หรือเขตเมืองที่มีระดับน้ำต่ำและมีระดับน้ำสูง

ธรณีวิทยาพื้นดินผสมและแปรผัน

โครงการที่ผ่านส่วนผสมของดินเหนียว ทราย กรวด และเศษหินเป็นครั้งคราวจะได้รับประโยชน์จากความสามารถในการปรับตัวของการดันท่อสารละลาย เนื่องจากหัวตัดและการตั้งค่าความดันของสารละลายสามารถปรับได้เมื่อสภาวะเปลี่ยนแปลงไปพร้อมๆ กับการขับเคลื่อน ความยืดหยุ่นนี้ช่วยลดความเสี่ยงในการติดขัดระหว่างอุโมงค์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของพื้นดินโดยไม่คาดคิด

ไดรฟ์ระยะไกลและเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่

ระบบปรับสมดุลของสารละลายมักถูกเลือกสำหรับการขับเคลื่อนอุโมงค์ที่ยาวขึ้นและมีเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่ใหญ่ขึ้น เนื่องจากการหมุนเวียนของสารละลายอย่างต่อเนื่องช่วยจัดการแรงเสียดทานและการกำจัดของเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการลำเลียงด้วยกลไกในระยะทางที่ขยายออกไป

เครื่องสมดุลสารละลายเทียบกับเครื่องปรับสมดุลแรงดันดิน

เครื่องดันท่อที่ใช้กันทั่วไปสองประเภทคือระบบสมดุลของสารละลายและระบบสมดุลแรงดันดิน (EPB) และผู้รับเหมามักจะจำเป็นต้องชั่งน้ำหนักความแตกต่างก่อนที่จะตัดสินใจเลือกหนึ่งสำหรับโครงการ

ผู้รับเหมาหลายรายเลือกก เครื่องดันท่อสมดุลสารละลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการควบคุมน้ำบาดาลเป็นปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญของโครงการ แม้ว่าจะต้องใช้พื้นที่ผิวมากขึ้นและการตั้งค่าการสนับสนุนที่เกี่ยวข้องมากกว่าทางเลือก EPB ก็ตาม

ข้อกำหนดด้านอุปกรณ์ที่จำเป็นและการตั้งค่าไซต์งาน

การเรียกใช้การดำเนินการดันท่อสมดุลของสารละลายนั้นเกี่ยวข้องมากกว่าแค่ตัวเครื่องจักรเอง ระบบที่สมบูรณ์ต้องใช้ส่วนประกอบสนับสนุนหลายอย่างที่ทำงานร่วมกันในไซต์งาน

• เพลาปล่อยและเพลารับมีขนาดเหมาะสมและค้ำยันเพื่อรองรับแรงแม่แรงและการใส่หรือการสกัดของเครื่องจักร
• โครงแม่แรงหลักและระบบดันไฮดรอลิกที่สามารถดันสายท่อไปข้างหน้าเพื่อป้องกันการเสียดสีกับพื้นและความต้านทานของหัวตัด
• โรงแยกสารละลายบนพื้นผิว โดยทั่วไปจะรวมถึงถังตกตะกอน ไฮโดรไซโคลน และบางครั้งก็มีเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อกำจัดอนุภาคละเอียด
• ปั๊มถนนลาดยางและท่อส่งน้ำที่เชื่อมต่อเครื่องจักรกับโรงแยกขนาดอย่างเหมาะสมกับความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของอุโมงค์ที่จะติดตั้ง
• สถานีแม่แรงระดับกลางเพื่อการขับเคลื่อนที่ยาวขึ้น ซึ่งกระจายแรงผลักดันไปตามสายท่อเพื่อลดความเครียดในส่วนใดส่วนหนึ่ง
• ระบบนำทางและสำรวจ ซึ่งมักจะใช้เลเซอร์หรือไจโรสโคปิก เพื่อรักษาตำแหน่งการเจาะให้อยู่ในแนวและเกรดที่วางแผนไว้ตลอดทั้งระบบขับเคลื่อน

การวางแผนพื้นที่เพียงพอสำหรับโรงงานแยกและพื้นที่ปล่องตั้งแต่เนิ่นๆ ของโครงการเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากการประมาณความต้องการพื้นที่พื้นผิวต่ำเกินไปเป็นสาเหตุที่พบบ่อยของความล่าช้าเมื่อการระดมพลเริ่มต้นขึ้น

ความท้าทายในการปฏิบัติงานทั่วไปและวิธีที่ทีมงานจัดการ

แม้จะมีการวางแผนอย่างรอบคอบ ทีมงานที่ใช้เครื่องดันท่อสมดุลยังต้องเผชิญกับความท้าทายที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในโครงการส่วนใหญ่

การควบคุมคุณภาพสารละลาย

การรักษาความหนาแน่นและความหนืดของสารละลายที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากสารละลายที่บางเกินไปจะไม่รองรับผิวหน้าของอุโมงค์ได้อย่างเหมาะสม ในขณะที่สารละลายที่หนาเกินไปอาจทำให้ปั๊มและท่อระบายอุดตันได้ ทีมงานจะทดสอบความหนาแน่นของสารละลายที่ไซต์งานเป็นประจำ และปรับอัตราส่วนสารเติมแต่งเบนโทไนต์หรือโพลีเมอร์เพื่อรักษาส่วนผสมให้อยู่ในช่วงเป้าหมาย

การจัดการการกำจัดของเสียที่ขุดขึ้นมา

ดินที่แยกออกจากวงจรสารละลายยังคงต้องถูกขนส่งออกไปหรือกำจัดทิ้งตามกฎข้อบังคับของท้องถิ่น และในพื้นที่เขตเมือง ชิ้นส่วนด้านลอจิสติกส์นี้อาจกลายเป็นปัญหาคอขวดได้หากไม่ได้วางแผนควบคู่ไปกับกำหนดการขุดอุโมงค์

แรงเสียดทานในการดันท่อเหนือไดรฟ์ยาว

เมื่อสายท่อยาวขึ้น แรงเสียดทานตามความยาวจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้ระบบแม่แรงตึงได้ ทีมงานมักใช้ระบบฉีดสารหล่อลื่นตามข้อต่อท่อและรวมสถานีแม่แรงระดับกลางเพื่อรักษาแรงผลักดันให้อยู่ในขอบเขตที่ปลอดภัยตลอดความยาวของชุดขับเคลื่อน

การจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ในเชิงรุก ผ่านการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอและเหตุฉุกเฉินที่วางแผนไว้ล่วงหน้า ช่วยให้โครงการยกท่อสมดุลของสารละลายเป็นไปตามกำหนดเวลา และลดโอกาสที่ระบบจะหยุดทำงานซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงในช่วงกลางไดรฟ์