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      微隧道項目的規劃,建設

      2021-02-19 00:00:00

      成功完成微隧道安裝(或任何隧道項目)的路徑早在di一條管道被推入地下之前就已經開始。施工前階段的關鍵組成部分包括計劃,


      收集數據,土壤/巖石測試以及巖土數據和招標文件的呈現。授予獎項后,承包商的任務是根據預期的地面條件選擇最合適的微型隧道掘進機(MTBM)系統以及泥漿分離設備。

      在施工階段,承包商必須遵循公認的zui佳實踐。在本文中,作者討論了將微隧道項目推向成功之路的一些最關鍵的考慮因素。

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      微隧道設計

      規劃

      首先要考慮的是確定管線和等級。這聽起來很簡單,但是要確定管線的位置,需要對地面條件以及微隧道設備及其功能有深入的了解,以節省成本并避免在施工過程中出現問題。以下是規劃線和成績的一些建議:


      尋求當地對過去建設項目的了解。如果您可以從擬議站點附近完成的項目中獲取以前的文檔,則可以在開始計劃項目的路線和等級方面領先很多。


      在豎井位置之間物理建立視線。有時,您可以沿著建議的隧道路線識別障礙物,例如橋梁支撐墩或板樁墻。


      提防現有的公用設施和維修井孔會顛倒“跨越”隧道路線。聞所未聞的“建成狀態”圖紙在1到10英尺(甚至更多)范圍內是不正確的。在可行的情況下,挖坑所有潛在的干擾。

      當您有清晰的線條和坡度時,可以轉向地面條件。諸如混合面條件的地質因素可能是一個真正的挑戰,如果可以通過提高或降低路線來解決,則應避免這些地質因素。注意項目站點的過去或現在用途。


      鐵路路堤以垃圾填埋場而聞名,這些垃圾填埋場包含鐵軌,魚尾板,舊鐵路和其他可阻止MTBM的有害物質等舊鐵路殘留物。另外,這些區域中的一些土壤含有重度污染,可能需要進行特殊處理才能處理渣土,從而導致成本增加。及早發現這些潛力并重新調整路線以避免它們可以節省大量成本和延遲。


      很多時候,頂管油缸 重力下水道管線設計工程師無需與土工工程師合作即可確定位置,而土工工程師應熟悉微隧道系統的功能。通常,我們繼承了一些項目,其中指定了泥漿微隧道技術,并且管道位于疏松,飽和的粉質砂土或其他容易發生水力壓裂或沉降的土壤中,距離地面不到10英尺。


      大多數MTBM具有抵消現有地下水壓力和地下水壓力的能力(即,它們測量施加在機器上的壓力,操作員設置漿料進料壓力以抵消地面壓力讀數)。


      在您的地下水壓力讀數淺或沒有的情況下,監控面部壓力并使其平衡變得越來越困難。在這種情況下,建議的是漿液進料壓力應小于0.1巴/米(3.28英尺)的蓋層深度(即,相當于一列水的水平,以防止漿液遷移到表面)。


      在覆蓋物較淺的地方,泥漿壓力更有可能克服上覆壓力,從而導致地面發生水力壓裂。或者,在反面,施加的壓力太小而導致下沉孔。減少水力壓裂或沉降潛在風險的一種簡便方法是在MTBM上方提供更多的覆蓋層。


      應預先計劃單個驅動器的長度和軸的位置,以提供經濟高效的解決方案。工程師可以熟悉過去達到創紀錄的驅動器長度的項目,有些項目的長度超過1,500 ft或更多,并且往往希望基于這些罕見的成就來推動系統的功能。


      實際情況是,對于超過大約1,700 lf的驅動器長度,微隧道成倍增加。大多數長驅動器將需要利用多個插口站(IJS)。該過程包括激活MTBM頭附近的IJS,引起管柱中的間距通常不超過約12 in。,然后通過豎井中的主頂升系統將間距關閉。現在想象一個1,700英尺以上的驅動器。


      在管道字符串中最多包含五個IJS并不少見。該過程將涉及此擴展和關閉過程,分別進行五次,以總共推進12英寸。這既耗時又昂貴,并且設計兩個850英尺的項目可能會更具成本效益。驅動器,可能帶有一兩個IJS。

      收集數據(地下勘探)


      很難相信關于準備合同文件和巖土工程報告的所有論文和文章之后,一些業主仍然在讓很少或根本沒有地下信息的非開挖設備合同。


      通常,所有者認為通過包括合同語言就可以使承包商負責獲取巖土數據。但是,承包商不是巖土工程專家,并且在施工時將費用“轉嫁給承包商”對項目不利。


      承包商的目標是盡可能經濟高效地開展工作,這種安排可能會導致為計劃項目而進行的測試鉆孔數量和質量不足。業主有責任執行必要(但不是過多)的鉆孔,測試坑和實驗室測試,以向承包商提供足夠的信息,以成功地計劃,投標和建設項目。


      關于什么構成足夠的地下勘探,文獻中有許多指南和文章。作者傾向于最初以相對較寬的間距(300英尺)進行鉆孔,然后查看在野外時地下數據的相關性,如果我們看到地下條件的變化較大,則進行更多的鉆孔。至少,對于任何長度的驅動器,發射點和接收點都應該有鉆孔。


      而且,單單無聊通常不是現場調查的wei一答案。對于微型隧道項目,最常見的不同現場條件主張之一是遇到了筑巢的鵝卵石和巨石。無聊無法告訴您是否有鵝卵石和卵石,它們只能提供指示。


      在懷疑有鵝卵石和卵石的地面上,測試坑或大直徑鏟斗鉆孔至關重要。我建議每個地下勘探計劃都包括某種類型的測試坑或螺旋鉆,以調查地下是否有卵石和巨石。


      此外,鉆孔和測試坑必須足夠深,以延伸通過管道坡度,并至少在管道內徑以下1.5毫米,以了解可能導致機器下潛的潛在混合面條件或軟沉積。

      實驗室測試


      標準索引測試是常規且具有成本效益的,可為工程師提供可靠的信息。用比重計進行粒度分析以獲取粘土含量對使用分離設備的MTBM項目也很關鍵。數據將用于確定篩網尺寸,水力旋流器的數量以及離心機系統的潛在用途。


      如果是巖石隧道,則必須收集巖心樣品,記錄RQD,現場采收率,然后在實驗室進行UCS,Cerchar磨蝕性和巴西拉伸試驗,以了解巖石的特性。

      巖土報告(GDR和GBR)


      微型隧道項目的規模不能太小,以至于不能保證準備要提交招標文件的巖土數據報告(GDR)和巖土基線報告(GBR)。


      許多業主和工程師習慣于在大型隧道和地下項目中使用GDR和GBR,并且可能會覺得對于相對較短的小直徑公用事業隧道而言,付出一定的努力是不合理的。不要相信!


      GDR-GBR格式已被證明可以有效地分擔風險,減少索賠和成本,同時提供對成功項目至關重要的團隊方法。僅僅因為您的項目是100萬美元,而您的項目是1億美元,所以存在適當的GDR和GBR大小,可以補充您項目的大小,預算和狀況。

      招標文件


      在準備圖紙和規格時,作者喜歡堅持“金鎖匠”的經驗法則:不要做太多,也不要做太多。過于詳細的圖紙和規格將承包商鎖定在盒子中,從而刪除了一個實體,該實體可能對如何以最經濟的方式進行采購和建設項目具有zui佳的思想,想法和見解。不能讓承包商進行創新的可能的投標方案可能會導致項目更加昂貴。


      相反,如果招標文件對太多關鍵問題保持沉默,則可能導致同樣的高成本結果。業主的工程師應該對地面條件進行審查,并評估可行的開挖方法,并提供具有zui大成功潛力的方法。沒有指定可行的方法可能會給過度進取的承包商敞開大門,這些承包商愿意在高度不利的地面條件下冒險采用更簡單的開放式方法,從而使自己傾向于更復雜的系統。

      微隧道施工


      假設上述內容已適當到位,微隧道項目將朝著正確的方向發展。在這一點上,必須理解和解釋已經呈現的信息,并選擇最合適的微隧道系統來挖掘地面,同時保持zui佳生產率并zui大程度地降低風險。

      作者構建微隧道項目的方法可以概括為五個階段:


      di一階段–確定微隧道系統是否具有在深處工作并達到招標文件中規定的驅動長度/路線的能力。


      第二階段–確定隧道工作面狀況的現狀。您是否需要贏得地面,防止涌入或兩者兼而有之,或多或少地平衡地下水壓力?建立正面條件將決定您要尋找的zui佳刀盤配置,例如,鑿巖頭,敞口頭,半頭或定制的項目特定變體。它還規定了如何在需要時管理用于面部支撐的漿料的調理,以及如何清潔漿料以zui佳地收集和運輸挖掘的物料。


      第三階段–確定挖掘出的材料通常如何通過破碎機從刀盤轉移/加工到MTBM的漿料腔中。缺乏對這種消化過程的理解會導致預期的期望/回報大大降低。這也成為MTBM選擇的一個限制點,因為這是制造商之間存在細微但重要差異的領域。


      第四階段–定義輸送到漿料腔中的處理物料的尺寸范圍/體積,以通過進料漿料介質進行收集,并作為排出漿料進行返回運輸以進行遠程分離。


      建立大于3mm,大于70μm且可能更重要的是小于70μm的顆粒體積決定了漿液分離裝置的要求,例如初級輸送機裝置,帶有水力旋流器裝置的次級除砂器以及具有絮凝給料裝置的第三級離心裝置。


      陳述微隧道技術中的泥漿分離設備/技術的發展一直是“緩慢的開始”,這是不公平的。更重要的是,它更恰當地被視為“垃圾的殘渣”,尤其是當您考慮到過去將泥漿傾倒到下水道,下水道或水道中并補充清潔水的傾向時。


      如今,越來越多的意識和法規控制要求這已不再是可接受的,技術發展到主管微隧道技術從業者規定以適當的分離為前提。這也得到了“數學”的支持:

      如果沒有將適用于當前地面條件的zui佳泥漿輸送到MTBM,則它無法收集100%的挖掘出的物料,這會有效地“阻塞”機器并降低進度。

      造成停機時間,用卡車運走污染的泥漿并補充清潔的水會浪費生產時間。

      通常,您將承擔運輸/補充服務的費用。

      通過微隧道系統泵送未充分清潔的泥漿會不必要地增加設備的磨損。


      第五階段–了解生產用于發射和回收MTBM的安全工作軸和接收軸的要求。


      軸的構造方法多種多樣,選擇時通常會考慮當地可用的材料,技術和熟練程度。但是,主要駕駛員正在處理地下水條件,并在這些“臨時工程”結構內提供安全的工作環境。


      豎井應能夠承受在隧道掘進機長度上推動MTBM所需的預定頂進載荷,并有利于安全進入地面和離開地面。永遠不要忘記MTBM的發射/恢復通常被認為是微隧道技術中zui困難的方面,一旦進入地面操作就會變得相對簡單。


      驅動軸推力壁負載要求,包括在需要時的地面穩定。


      驅動軸和接收軸頭的壁密封要求。


      入口和出口密封裝置具有潛在的內置冗余性。


      防止MTBM /隧道線向后推。


      MTBM發射/恢復的驅動軸/接收軸地面穩定要求。


      安全,脫水,氣體監測,安全進入和緊急出口。


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