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微隧道项目的规划,建设

2021-02-19 00:00:00

成功完成微隧道安装(或任何隧道项目)的路径早在di一条管道被推入地下之前就已经开始。施工前阶段的关键组成部分包括计划,


收集数据,土壤/岩石测试以及岩土数据和招标文件的呈现。授予奖项后,承包商的任务是根据预期的地面条件选择最合适的微型隧道掘进机(MTBM)系统以及泥浆分离设备。

在施工阶段,承包商必须遵循公认的zui佳实践。在本文中,作者讨论了将微隧道项目推向成功之路的一些最关键的考虑因素。

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微隧道设计

规划

首先要考虑的是确定管线和等级。这听起来很简单,但是要确定管线的位置,需要对地面条件以及微隧道设备及其功能有深入的了解,以节省成本并避免在施工过程中出现问题。以下是规划线和成绩的一些建议:


寻求当地对过去建设项目的了解。如果您可以从拟议站点附近完成的项目中获取以前的文档,则可以在开始计划项目的路线和等级方面领先很多。


在竖井位置之间物理建立视线。有时,您可以沿着建议的隧道路线识别障碍物,例如桥梁支撑墩或板桩墙。


提防现有的公用设施和维修井孔会颠倒“跨越”隧道路线。闻所未闻的“建成状态”图纸在1到10英尺(甚至更多)范围内是不正确的。在可行的情况下,挖坑所有潜在的干扰。

当您有清晰的线条和坡度时,可以转向地面条件。诸如混合面条件的地质因素可能是一个真正的挑战,如果可以通过提高或降低路线来解决,则应避免这些地质因素。注意项目站点的过去或现在用途。


铁路路堤以垃圾填埋场而闻名,这些垃圾填埋场包含铁轨,鱼尾板,旧铁路和其他可阻止MTBM的有害物质等旧铁路残留物。另外,这些区域中的一些土壤含有重度污染,可能需要进行特殊处理才能处理渣土,从而导致成本增加。及早发现这些潜力并重新调整路线以避免它们可以节省大量成本和延迟。


很多时候,顶管油缸 重力下水道管线设计工程师无需与土工工程师合作即可确定位置,而土工工程师应熟悉微隧道系统的功能。通常,我们继承了一些项目,其中指定了泥浆微隧道技术,并且管道位于疏松,饱和的粉质砂土或其他容易发生水力压裂或沉降的土壤中,距离地面不到10英尺。


大多数MTBM具有抵消现有地下水压力和地下水压力的能力(即,它们测量施加在机器上的压力,操作员设置浆料进料压力以抵消地面压力读数)。


在您的地下水压力读数浅或没有的情况下,监控面部压力并使其平衡变得越来越困难。在这种情况下,建议的是浆液进料压力应小于0.1巴/米(3.28英尺)的盖层深度(即,相当于一列水的水平,以防止浆液迁移到表面)。


在覆盖物较浅的地方,泥浆压力更有可能克服上覆压力,从而导致地面发生水力压裂。或者,在反面,施加的压力太小而导致下沉孔。减少水力压裂或沉降潜在风险的一种简便方法是在MTBM上方提供更多的覆盖层。


应预先计划单个驱动器的长度和轴的位置,以提供经济高效的解决方案。工程师可以熟悉过去达到创纪录的驱动器长度的项目,有些项目的长度超过1,500 ft或更多,并且往往希望基于这些罕见的成就来推动系统的功能。


实际情况是,对于超过大约1,700 lf的驱动器长度,微隧道成倍增加。大多数长驱动器将需要利用多个插口站(IJS)。该过程包括激活MTBM头附近的IJS,引起管柱中的间距通常不超过约12 in。,然后通过竖井中的主顶升系统将间距关闭。现在想象一个1,700英尺以上的驱动器。


在管道字符串中最多包含五个IJS并不少见。该过程将涉及此扩展和关闭过程,分别进行五次,以总共推进12英寸。这既耗时又昂贵,并且设计两个850英尺的项目可能会更具成本效益。驱动器,可能带有一两个IJS。

收集数据(地下勘探)


很难相信关于准备合同文件和岩土工程报告的所有论文和文章之后,一些业主仍然在让很少或根本没有地下信息的非开挖设备合同。


通常,所有者认为通过包括合同语言就可以使承包商负责获取岩土数据。但是,承包商不是岩土工程专家,并且在施工时将费用“转嫁给承包商”对项目不利。


承包商的目标是尽可能经济高效地开展工作,这种安排可能会导致为计划项目而进行的测试钻孔数量和质量不足。业主有责任执行必要(但不是过多)的钻孔,测试坑和实验室测试,以向承包商提供足够的信息,以成功地计划,投标和建设项目。


关于什么构成足够的地下勘探,文献中有许多指南和文章。作者倾向于最初以相对较宽的间距(300英尺)进行钻孔,然后查看在野外时地下数据的相关性,如果我们看到地下条件的变化较大,则进行更多的钻孔。至少,对于任何长度的驱动器,发射点和接收点都应该有钻孔。


而且,单单无聊通常不是现场调查的wei一答案。对于微型隧道项目,最常见的不同现场条件主张之一是遇到了筑巢的鹅卵石和巨石。无聊无法告诉您是否有鹅卵石和卵石,它们只能提供指示。


在怀疑有鹅卵石和卵石的地面上,测试坑或大直径铲斗钻孔至关重要。我建议每个地下勘探计划都包括某种类型的测试坑或螺旋钻,以调查地下是否有卵石和巨石。


此外,钻孔和测试坑必须足够深,以延伸通过管道坡度,并至少在管道内径以下1.5毫米,以了解可能导致机器下潜的潜在混合面条件或软沉积。

实验室测试


标准索引测试是常规且具有成本效益的,可为工程师提供可靠的信息。用比重计进行粒度分析以获取粘土含量对使用分离设备的MTBM项目也很关键。数据将用于确定筛网尺寸,水力旋流器的数量以及离心机系统的潜在用途。


如果是岩石隧道,则必须收集岩心样品,记录RQD,现场采收率,然后在实验室进行UCS,Cerchar磨蚀性和巴西拉伸试验,以了解岩石的特性。

岩土报告(GDR和GBR)


微型隧道项目的规模不能太小,以至于不能保证准备要提交招标文件的岩土数据报告(GDR)和岩土基线报告(GBR)。


许多业主和工程师习惯于在大型隧道和地下项目中使用GDR和GBR,并且可能会觉得对于相对较短的小直径公用事业隧道而言,付出一定的努力是不合理的。不要相信!


GDR-GBR格式已被证明可以有效地分担风险,减少索赔和成本,同时提供对成功项目至关重要的团队方法。仅仅因为您的项目是100万美元,而您的项目是1亿美元,所以存在适当的GDR和GBR大小,可以补充您项目的大小,预算和状况。

招标文件


在准备图纸和规格时,作者喜欢坚持“金锁匠”的经验法则:不要做太多,也不要做太多。过于详细的图纸和规格将承包商锁定在盒子中,从而删除了一个实体,该实体可能对如何以最经济的方式进行采购和建设项目具有zui佳的思想,想法和见解。不能让承包商进行创新的可能的投标方案可能会导致项目更加昂贵。


相反,如果招标文件对太多关键问题保持沉默,则可能导致同样的高成本结果。业主的工程师应该对地面条件进行审查,并评估可行的开挖方法,并提供具有zui大成功潜力的方法。没有指定可行的方法可能会给过度进取的承包商敞开大门,这些承包商愿意在高度不利的地面条件下冒险采用更简单的开放式方法,从而使自己倾向于更复杂的系统。

微隧道施工


假设上述内容已适当到位,微隧道项目将朝着正确的方向发展。在这一点上,必须理解和解释已经呈现的信息,并选择最合适的微隧道系统来挖掘地面,同时保持zui佳生产率并zui大程度地降低风险。

作者构建微隧道项目的方法可以概括为五个阶段:


di一阶段–确定微隧道系统是否具有在深处工作并达到招标文件中规定的驱动长度/路线的能力。


第二阶段–确定隧道工作面状况的现状。您是否需要赢得地面,防止涌入或两者兼而有之,或多或少地平衡地下水压力?建立正面条件将决定您要寻找的zui佳刀盘配置,例如,凿岩头,敞口头,半头或定制的项目特定变体。它还规定了如何在需要时管理用于面部支撑的浆料的调理,以及如何清洁浆料以zui佳地收集和运输挖掘的物料。


第三阶段–确定挖掘出的材料通常如何通过破碎机从刀盘转移/加工到MTBM的浆料腔中。缺乏对这种消化过程的理解会导致预期的期望/回报大大降低。这也成为MTBM选择的一个限制点,因为这是制造商之间存在细微但重要差异的领域。


第四阶段–定义输送到浆料腔中的处理物料的尺寸范围/体积,以通过进料浆料介质进行收集,并作为排出浆料进行返回运输以进行远程分离。


建立大于3mm,大于70μm且可能更重要的是小于70μm的颗粒体积决定了浆液分离装置的要求,例如初级输送机装置,带有水力旋流器装置的次级除砂器以及具有絮凝给料装置的第三级离心装置。


陈述微隧道技术中的泥浆分离设备/技术的发展一直是“缓慢的开始”,这是不公平的。更重要的是,它更恰当地被视为“垃圾的残渣”,尤其是当您考虑到过去将泥浆倾倒到下水道,下水道或水道中并补充清洁水的倾向时。


如今,越来越多的意识和法规控制要求这已不再是可接受的,技术发展到主管微隧道技术从业者规定以适当的分离为前提。这也得到了“数学”的支持:

如果没有将适用于当前地面条件的zui佳泥浆输送到MTBM,则它无法收集100%的挖掘出的物料,这会有效地“阻塞”机器并降低进度。

造成停机时间,用卡车运走污染的泥浆并补充清洁的水会浪费生产时间。

通常,您将承担运输/补充服务的费用。

通过微隧道系统泵送未充分清洁的泥浆会不必要地增加设备的磨损。


第五阶段–了解生产用于发射和回收MTBM的安全工作轴和接收轴的要求。


轴的构造方法多种多样,选择时通常会考虑当地可用的材料,技术和熟练程度。但是,主要驾驶员正在处理地下水条件,并在这些“临时工程”结构内提供安全的工作环境。


竖井应能够承受在隧道掘进机长度上推动MTBM所需的预定顶进载荷,并有利于安全进入地面和离开地面。永远不要忘记MTBM的发射/恢复通常被认为是微隧道技术中zui困难的方面,一旦进入地面操作就会变得相对简单。


驱动轴推力壁负载要求,包括在需要时的地面稳定。


驱动轴和接收轴头的壁密封要求。


入口和出口密封装置具有潜在的内置冗余性。


防止MTBM /隧道线向后推。


MTBM发射/恢复的驱动轴/接收轴地面稳定要求。


安全,脱水,气体监测,安全进入和紧急出口。


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