Thách thức của công trình ngầm
Hãy tưởng tượng bạn cần lắp đặt một đường hầm tiện ích lớn, chắc chắn—có thể dành cho cáp điện, ống nước hoặc thậm chí là tàu điện ngầm dành cho người đi bộ—ngay bên dưới một con phố đông đúc hoặc một môi trường thiên nhiên mong manh. Việc đào một rãnh hở truyền thống hay còn gọi là “đào và che” thường là không thể. Nó sẽ làm gián đoạn giao thông, mất nhiều thời gian và có thể gây mất ổn định cho các tòa nhà gần đó.
Các kỹ sư cần một giải pháp thông minh hơn, ít xâm lấn hơn: một cách khoan theo chiều ngang, đẩy đường ống vào đúng vị trí và thực hiện tất cả mà không cần ai ở trên bề mặt biết rằng một cỗ máy khổng lồ đang hoạt động. Đây là nơi công nghệ không rãnh xuất hiện và một trong những công cụ sáng tạo nhất của nó là Máy kích ống hình chữ nhật cân bằng áp suất đất .
Kích ống là gì?
Kích ống là phương pháp lắp đặt đường ống ngầm. Thay vì đào một cái hố lớn từ trên cao, một tấm chắn hoặc máy cắt đặc biệt sẽ được phóng từ một hố sâu (“trục phóng”) và khoan đường đến hố tiếp nhận. Khi máy đào, các đoạn ống—đôi khi dài hàng trăm mét—được đẩy về phía trước bằng kích thủy lực mạnh mẽ.
Vấn đề với ống tròn
Đối với một số ứng dụng nhất định, như hành lang tiện ích hoặc đường hầm dành cho xe cộ lớn, hình tròn đường hầm không hiệu quả. Một đường hầm hình tròn chiếm nhiều thể tích dưới lòng đất hơn không gian hữu ích mà nó cung cấp. A hình chữ nhật hoặc mặt cắt hình hộp mang lại khả năng sử dụng không gian tốt hơn nhiều, tối đa hóa diện tích có sẵn cho cáp hoặc giao thông trong cùng một độ cao đào. Vấn đề là, việc đào hầm một hình chữ nhật phức tạp hơn nhiều so với việc đào hầm một hình tròn.
Máy kích ống hình chữ nhật cân bằng áp suất trái đất
Tên đầy đủ của máy mô tả khả năng phức tạp của nó:
1. Kích ống chữ nhật:
Điều này đề cập đến hình dạng và chức năng chính của máy. Nó đào một hố hình hộp và đẩy các đoạn ống bê tông hình chữ nhật đúc sẵn. Hình học này là chìa khóa cho việc lắp đặt tiện ích mật độ cao và đường hầm dành cho người đi bộ.
2. Cân bằng áp suất trái đất (EPB):
Đây là thiên tài đằng sau hoạt động này. Khi đào hầm, đặc biệt là trên nền đất mềm, ẩm ướt hoặc không ổn định (như đất sét hoặc cát), áp lực đất phải được cân bằng liên tục để ngăn mặt hầm bị sập và ngăn nước hoặc đất làm ngập máy.
Máy EPB đạt được điều này bằng cách biến đất đào thành bột nhão hoặc vật liệu “điều hòa đất”. Vật liệu này được giữ dưới áp suất chính xác trong buồng đào kín của máy, hoạt động giống như một nút điều áp. Phản áp này hoàn toàn phù hợp với áp lực đất và nước xung quanh, đảm bảo sự ổn định của mặt đất ngay phía trên máy. Nó giống như có một bức tường đất tạm thời, có áp suất giữ mọi thứ cố định cho đến khi đường ống được kích về phía trước.
3. Linh kiện máy:
Về cơ bản, cỗ máy này là một nhà máy di động tiên tiến. Nó bao gồm:
- Đầu cắt hình chữ nhật: Đây là mặt trước, được đính các dụng cụ cắt quay để mài đất. Vì nó có hình chữ nhật nên các máy cắt phải được bố trí để bao phủ toàn bộ khu vực một cách hiệu quả.
- Hệ thống Mucking: Điều này di chuyển đất đã được điều hòa từ buồng cắt đến hệ thống xử lý, thường thông qua băng chuyền, lên bề mặt.
- Hệ thống lái: Do hình chữ nhật nên việc điều khiển khó khăn hơn so với máy hình tròn. Cần có hệ thống điều khiển có độ chính xác cao và các khớp nối để giữ cho máy đi đúng đường thẳng và đường thẳng đứng.
- Kích thủy lực: Sức mạnh thực sự của hệ thống. Những kích này nằm trong trục phóng và cung cấp lực cực lớn cần thiết để đẩy toàn bộ đường ống—có thể nặng hàng nghìn tấn—đi xuống lòng đất.
Tại sao công nghệ này lại quan trọng
các Máy kích ống hình chữ nhật cân bằng áp suất đất là bước tiến quan trọng trong phát triển cơ sở hạ tầng đô thị.
Giảm thiểu sự gián đoạn bề mặt
Bản chất không có rãnh của nó có nghĩa là các dự án có thể được hoàn thành với tác động tối thiểu đến cuộc sống thành phố. Các con đường vẫn thông thoáng, các doanh nghiệp tiếp tục hoạt động và công chúng hầu như không biết đến công trình xây dựng khổng lồ đang diễn ra ngay dưới chân họ.
Tăng cường an toàn và hiệu quả
Bằng cách duy trì Cân bằng áp suất Trái đất, nguy cơ hố sụt hoặc độ lún của mặt đất—một mối nguy hiểm lớn trong công trình ngầm—sẽ giảm đáng kể. Sự ổn định này cho phép đào hầm gần hơn với các cấu trúc hiện có so với các phương pháp truyền thống cho phép.
Cơ sở hạ tầng bền vững
Đường hầm hình chữ nhật là bằng chứng cho tương lai. Chúng cung cấp công suất tiện ích cao hơn và có thể dễ dàng nâng cấp hoặc bảo trì, khiến chúng trở thành công cụ thiết yếu để xây dựng các thành phố hiện đại, bền vững được thiết kế để đáp ứng nhu cầu dân số và công nghệ ngày càng tăng mà không làm xáo trộn đường phố.
