ماشین جک کردن لوله تعادل دوغاب توضیح داد: چگونه کار می کند و چه زمانی باید از آن استفاده کرد

آنچه که دستگاه جک کردن لوله تعادل دوغاب واقعاً انجام می دهد

دستگاه جک لوله تعادل دوغاب یک سیستم تونل زنی بدون ترانشه است که برای نصب خطوط لوله زیرزمینی بدون حفر ترانشه باز در طول کل مسیر استفاده می شود. در عوض، دستگاه خاک را از داخل یک محفظه برش مهر و موم شده حفاری می کند در حالی که یک سیستم گردش لوله دوغابی فشار را در برابر زمین اطراف و آب زیرزمینی متعادل نگه می دارد. با پیشروی سر برش به سمت جلو، لوله‌های جک از پشت به داخل فشار داده می‌شوند و در حین عبور دستگاه از داخل خاک، خط لوله ایجاد می‌شود.

قسمت "تعادل دوغاب" نام به نحوه مدیریت دستگاه پایداری صورت اشاره دارد. به جای تکیه بر تکیه گاه مکانیکی تنها، از یک مدار دوغاب بسته استفاده می کند که محفظه حفاری را با بنتونیت یا دوغاب مبتنی بر پلیمر تحت فشار قرار می دهد و با فشار خاک و سطح آب اطراف مطابقت دارد. این تعادل از فرو ریختن سطح تونل به سمت داخل یا نشستن سطح زمین در بالا جلوگیری می کند، که به ویژه هنگام کار در زیر جاده ها، راه آهن ها، رودخانه ها یا ساختمان های موجود که در آن اختلال سطحی گزینه ای نیست، بسیار مهم است.

نحوه عملکرد سیستم گردش دوغاب گام به گام

درک مدار دوغاب برای درک اینکه چرا این دستگاه در شرایط سخت زمین عملکرد خوبی دارد، کلیدی است. این فرآیند به طور کلی از یک چرخه ثابت از حفاری تا دفع فساد پیروی می کند.

• سر کاتر چرخان در جلوی دستگاه، خاک و سنگ را در حین پیشروی در زمین می شکند.
• دوغاب به داخل محفظه حفاری مهر و موم شده پمپ می شود، با خاک بریده شده مخلوط می شود تا مخلوطی سیال تشکیل شود و به طور همزمان روی سطح تونل فشار وارد شود.
• سپس این مخلوط خاک و دوغاب از طریق لوله های تخلیه به یک کارخانه جداسازی واقع در سطح یا در محور پرتاب پمپ می شود.
• کارخانه جداسازی خاک و ذرات سنگ حفاری شده را فیلتر می کند و اجازه می دهد تا دوغاب تمیز شده مجدداً مورد استفاده قرار گیرد و مجدداً به دستگاه بازگردانده شود.
• حسگرهای داخل دستگاه به طور مداوم فشار صورت را کنترل می‌کنند و نرخ جریان ورودی و خروجی دوغاب را برای حفظ تعادل دقیق مورد نیاز برای جلوگیری از حرکت زمین تنظیم می‌کنند.

این فرآیند حلقه بسته به اپراتورها اجازه می دهد تا فشار را در زمان واقعی تنظیم کنند، که یکی از بزرگترین مزایای دستگاه جک لوله تعادل دوغاب نسبت به روش های قدیمی تر و کمتر خودکار تونل زنی است.

شرایط زمین که در آن ماشین آلات تعادل دوغاب بهترین عملکرد را دارند

انتخاب روش تونل زنی مناسب برای یک پروژه به شدت به شرایط خاک و آب در طول مسیر پیشنهادی بستگی دارد. دستگاه های جک لوله بالانس دوغاب در سناریوهای خاص برتری دارند.

جدول آب بالا و خاک های اشباع

از آنجایی که سیستم دوغاب به طور فعال سطح تونل را تحت فشار قرار می دهد، به ویژه در خاک های شنی، سیلتی یا غرقابی که فشار آب زیرزمینی در غیر این صورت باعث فرو ریختن سطح یا جریان غیرقابل کنترل به داخل محفظه برش می شود، موثر است. این امر آن را برای پروژه‌های نزدیک رودخانه‌ها، مناطق ساحلی یا مناطق شهری کم ارتفاع با سطح آب بالا به گزینه‌ای رایج تبدیل می‌کند.

زمین شناسی ترکیبی و متغیر

پروژه هایی که از میان مخلوطی از خاک رس، ماسه، شن و گهگاه تکه های سنگ عبور می کنند از سازگاری جک لوله دوغاب بهره مند می شوند، زیرا سر برش و تنظیمات فشار دوغاب را می توان با تغییر شرایط در طول درایو تنظیم کرد. این انعطاف پذیری خطر گیر افتادن در قسمتی از یک تونل به دلیل تغییرات غیرمنتظره زمین را کاهش می دهد.

درایوهای مسافت طولانی و با قطر بزرگ

سیستم‌های تعادل دوغاب اغلب برای محرک‌های تونلی طولانی‌تر و قطر لوله‌های بزرگ‌تر انتخاب می‌شوند، زیرا گردش مداوم دوغاب به مدیریت موثر اصطکاک و حذف فساد نسبت به روش‌های انتقال مکانیکی در فواصل طولانی کمک می‌کند.

تعادل دوغاب در مقابل ماشین آلات تعادل فشار زمین

دو نوع متداول دستگاه لوله جک، سیستم تعادل دوغاب و تعادل فشار زمین (EPB) هستند و پیمانکاران اغلب باید قبل از انجام یک پروژه، تفاوت ها را وزن کنند.

بسیاری از پیمانکاران الف را انتخاب می کنند دستگاه جک لوله بالانس دوغاب به‌ویژه زمانی که کنترل آب‌های زیرزمینی عامل خطر غالب در یک پروژه است، حتی اگر به فضای سطحی بیشتر و تنظیم پشتیبانی درگیرتری نسبت به جایگزین EPB نیاز داشته باشد.

تجهیزات ضروری و الزامات راه اندازی سایت

اجرای عملیات جک کردن لوله بالانس دوغاب بیش از خود دستگاه را شامل می شود. یک سیستم کامل به چندین مؤلفه پشتیبانی نیاز دارد که با هم در محل کار کنند.

• شفت پرتاب و شفت پذیرش با اندازه مناسب و مهاربندی شده برای کنترل نیروهای جک و وارد کردن یا استخراج ماشین.
• یک قاب اصلی جک و سیستم رانش هیدرولیک که می تواند رشته لوله را در برابر اصطکاک زمین و مقاومت سر برش به جلو هل دهد.
• یک کارخانه جداسازی دوغاب روی سطح، که معمولاً شامل مخازن ته نشینی، هیدروسیکلون ها و گاهی اوقات سانتریفیوژ برای حذف ذرات ریز می شود.
• پمپ‌های دوغاب و خطوط لوله که دستگاه را به کارخانه جداسازی متصل می‌کنند، با اندازه مناسب برای طول و قطر تونل در حال نصب.
• ایستگاه های جک میانی برای درایوهای طولانی تر، که نیروی رانش را در امتداد رشته لوله توزیع می کند تا فشار را در هر بخش کاهش دهد.
• یک سیستم هدایت و نقشه برداری، اغلب با هدایت لیزری یا ژیروسکوپی، برای حفظ حفره در تراز و درجه برنامه ریزی شده در طول درایو.

برنامه ریزی فضای کافی برای کارخانه جداسازی و نواحی شفت در اوایل پروژه مهم است، زیرا دست کم گرفتن نیازهای ردپای سطحی یکی از دلایل رایج تأخیرها پس از شروع بسیج است.

چالش های عملیاتی مشترک و نحوه مدیریت خدمه آنها

حتی با برنامه ریزی دقیق، خدمه ای که یک دستگاه جک لوله تعادل دوغاب را اداره می کنند، در اکثر پروژه ها با تعداد انگشت شماری از چالش های تکراری مواجه می شوند.

کنترل کیفیت دوغاب

حفظ چگالی و ویسکوزیته مناسب دوغاب بسیار مهم است، زیرا دوغاب بسیار نازک از سطح تونل به خوبی پشتیبانی نمی کند، در حالی که دوغاب بیش از حد غلیظ می تواند پمپ ها و خطوط تخلیه را مسدود کند. خدمه به طور مرتب چگالی دوغاب را در محل آزمایش می کنند و نسبت بنتونیت یا افزودنی پلیمری را تنظیم می کنند تا مخلوط را در محدوده هدف نگه دارند.

مدیریت دفع غنایم حفاری شده

خاک جدا شده از مدار دوغاب هنوز باید طبق مقررات محلی تخلیه شود یا از بین برود، و در مناطق شهری اگر در کنار برنامه تونل سازی برنامه ریزی نشود، این قطعه لجستیکی می تواند به گلوگاه تبدیل شود.

اصطکاک جک لوله در درایوهای طولانی

با طولانی شدن رشته لوله، اصطکاک در طول آن افزایش می یابد که می تواند سیستم جک را تحت فشار قرار دهد. خدمه اغلب از سیستم های تزریق روان کننده در امتداد اتصالات لوله استفاده می کنند و از ایستگاه های جک میانی استفاده می کنند تا نیروهای رانش را در محدوده ایمن در تمام طول درایو حفظ کنند.

پرداختن به این چالش‌ها به طور فعال، از طریق نظارت منظم و موارد احتمالی از پیش برنامه‌ریزی‌شده، کمک می‌کند تا پروژه جک لوله‌ای تعادل دوغاب را در برنامه زمانبندی نگه دارید و احتمال خرابی پرهزینه در اواسط درایو را کاهش دهید.