Wyzwanie budownictwa podziemnego
Wyobraź sobie, że musisz zainstalować duży, solidny tunel użyteczności publicznej – na przykład dla kabli elektrycznych, wodociągów, a nawet metra dla pieszych – tuż pod ruchliwą ulicą miasta lub delikatnym środowiskiem naturalnym. Kopanie tradycyjnego otwartego rowu, zwanego „wycięciem i przykryciem”, jest często niemożliwe. Zakłóciłoby to ruch, zajęłoby dużo czasu i mogłoby zdestabilizować pobliskie budynki.
Inżynierowie potrzebowali mądrzejszego, mniej inwazyjnego rozwiązania: sposobu na poziome wiercenie, wpychanie rury na miejsce i robienie tego tak, aby nikt na powierzchni nie wiedział, że pracuje ogromna maszyna. To jest gdzie technologia bezwykopowa pojawia się, a jednym z jego najbardziej innowacyjnych narzędzi jest Maszyna do przeciskania rur prostokątnych z równowagą ciśnienia gruntu .
Co to jest przeciskanie rur?
Przeciskanie rur to metoda instalowania rurociągów podziemnych. Zamiast kopać ogromny dół od góry, z głębokiego dołu („szybu startowego”) wystrzeliwana jest specjalna tarcza lub maszyna tnąca, która przedostaje się do dołu odbiorczego. Gdy maszyna kopie, odcinki rur – czasami długie na setki metrów – są przesuwane za nią za pomocą potężnych podnośników hydraulicznych.
Problem z rurami okrągłymi
W przypadku niektórych zastosowań, takich jak korytarze użyteczności publicznej lub duże przejścia podziemne dla pojazdów, a okrągły tunel jest nieefektywny. Okrągły tunel zajmuje pod ziemią większą objętość, niż zapewnia powierzchnia użytkowa. A prostokątny lub przekrój skrzynkowy zapewnia znacznie lepsze wykorzystanie przestrzeni, maksymalizując powierzchnię dostępną dla kabli lub ruchu w obrębie tej samej wysokości wykopu. Problem w tym, że tunelowanie prostokąta jest mechanicznie znacznie bardziej złożone niż tunelowanie koła.
Maszyna do przeciskania rur prostokątnych z równowagą ciśnienia gruntu
Pełna nazwa maszyny opisuje jej złożone możliwości:
1. Przeciskanie rur prostokątnych:
Odnosi się to do kształtu maszyny i jej podstawowej funkcji. Kopie otwór w kształcie skrzynki i wpycha prefabrykowane prostokątne odcinki rur betonowych. Ta geometria jest kluczowa w przypadku instalacji użyteczności publicznej o dużej gęstości i tuneli dla pieszych.
2. Bilans parcia gruntu (EPB):
To jest geniusz tej operacji. Podczas drążenia tuneli, szczególnie na miękkim, mokrym lub niestabilnym podłożu (takim jak glina lub piasek), nacisk na podłoże musi być stale równoważony, aby zapobiec zapadnięciu się czoła tunelu i zalaniu maszyny wodą lub ziemią.
Maszyna EPB osiąga to poprzez przekształcenie wykopanej gleby w pastę lub materiał „kondycjonujący glebę”. Materiał ten utrzymywany jest pod precyzyjnym ciśnieniem w zamkniętej komorze wydobywczej maszyny, działając jak korek ciśnieniowy. To przeciwciśnienie doskonale dopasowuje się do otaczającego ciśnienia gruntu i wody, zapewniając stabilność podłoża tuż nad maszyną. To tak, jakby mieć tymczasową ścianę ziemi pod ciśnieniem, która utrzymuje wszystko na miejscu, dopóki rura nie zostanie przesunięta do przodu.
3. Elementy maszyny:
Maszyna jest w zasadzie mobilną fabryką w najnowocześniejszym wydaniu. Obejmuje:
- Prostokątna głowica tnąca: To jest powierzchnia przednia, na której znajdują się obrotowe narzędzia tnące, które rozdrabniają ziemię. Ponieważ jest prostokątny, noże muszą być rozmieszczone tak, aby skutecznie pokryć cały obszar.
- System zaśmiecania: Powoduje to przeniesienie uzdatnionej gleby z komory cięcia do systemu usuwania, często za pośrednictwem przenośnika taśmowego, na powierzchnię.
- Układ kierowniczy: Ze względu na prostokątny kształt sterowanie jest trudniejsze niż w przypadku maszyny okrągłej. Aby utrzymać maszynę na dokładnie liniowym i pionowym torze, potrzebne są bardzo precyzyjne systemy sterowania i przeguby.
- Podnośniki hydrauliczne: Prawdziwa moc systemu. Podnośniki te umieszczone są w szybie startowym i wytwarzają ogromną siłę potrzebną do wepchnięcia całego rurociągu – który może ważyć tysiące ton – w głąb ziemi.
Dlaczego ta technologia ma znaczenie
The Maszyna do przeciskania rur prostokątnych z równowagą ciśnienia gruntu stanowi istotny postęp w rozwoju infrastruktury miejskiej.
Zminimalizowane zakłócenia powierzchni
Bezwykopowy charakter obiektu oznacza, że projekty można realizować przy minimalnym wpływie na życie miasta. Drogi pozostają otwarte, przedsiębiorstwa nadal działają, a społeczeństwo ledwo zdaje sobie sprawę z ogromnej budowy rozgrywającej się głęboko pod ich stopami.
Większe bezpieczeństwo i wydajność
Utrzymując równowagę ciśnienia gruntu, ryzyko zapadnięć lub osiadania gruntu – główne zagrożenie w pracach pod ziemią – jest drastycznie zmniejszone. Ta stabilność pozwala na drążenie tuneli znacznie bliżej istniejących konstrukcji, niż pozwalałyby na to tradycyjne metody.
Zrównoważona infrastruktura
Tunele prostokątne są przyszłościowe. Oferują większą pojemność dla mediów i można je łatwo dostosować do modernizacji lub konserwacji, co czyni je niezbędnym narzędziem do budowy nowoczesnych, zrównoważonych miast, które są zaprojektowane tak, aby sprostać rosnącej populacji i wymaganiom technologicznym bez niszczenia ulic.
