Máy kích ống đá: Cách thức hoạt động, các thành phần chính và lựa chọn hệ thống phù hợp cho nền đất cứng

Máy kích ống đá là gì và nó được sử dụng ở đâu?

A rock pipe jacking machine is a specialized trenchless construction system engineered to bore through hard rock formations and simultaneously install pipeline infrastructure without requiring open-cut excavation from the surface. Không giống như thiết bị kích ống thông thường được thiết kế cho đất mềm và điều kiện mặt hỗn hợp, máy kích ống đá kết hợp đầu cắt dành riêng cho đá - thường được trang bị máy cắt đĩa, mũi kéo hoặc máy cắt con lăn tricon - có khả năng bẻ gãy và đào đá với cường độ nén không giới hạn (UCS) từ 30 MPa trong đá sa thạch có độ cứng vừa phải đến 300 MPa hoặc cao hơn ở các dạng đá granit, thạch anh và bazan. Hệ thống kích đẩy các đoạn ống bê tông cốt thép hoặc thép xuyên qua vòng khoan khi quá trình đào tiến triển, xây dựng đường ống cố định phía sau máy trong một hoạt động liên tục.

Máy kích ống đá — còn được gọi là máy tạo đường hầm vi mô, hệ thống kích ống đá cứng hoặc MTBM đá (máy khoan vi đường hầm) — được triển khai trên nhiều ứng dụng cơ sở hạ tầng và tiện ích ngầm trong đó sự gián đoạn bề mặt phải được giảm thiểu và các điều kiện địa chất ngăn cản việc sử dụng các phương pháp kích ống đất thông thường hoặc phương pháp cắt hở. Các ứng dụng chính bao gồm hệ thống cống thoát nước trọng lực bên dưới các đường phố đô thị đông đúc, đường cao tốc và đường sắt; đường ống dẫn nước chính và đường hầm lấy nước thô qua đá gốc; đường ống dẫn khí đốt, viễn thông thuộc vùng môi trường nhạy cảm; cống thoát nước mưa xuyên qua các rặng đá; và các công trình thoát nước từ các nhà máy xử lý nơi tuyến đường ống phải đi qua đá tốt để đến được vùng nước tiếp nhận. Khả năng lắp đặt đường ống xuyên qua đá rắn mà không làm gián đoạn bề mặt là một trong những khả năng quan trọng nhất trong kỹ thuật không đào rãnh hiện đại.

Hệ thống kích ống đá hoạt động như thế nào

Hiểu được trình tự vận hành của hệ thống kích ống đá cung cấp nền tảng cho việc đánh giá việc lựa chọn thiết bị, các yêu cầu khảo sát mặt đất và lập kế hoạch xây dựng. Quá trình này tích hợp cơ sở hạ tầng bề mặt, chuẩn bị trục phóng, vận hành máy và lắp đặt đường ống liên tục vào quy trình xây dựng phối hợp.

Khởi động Chuẩn bị Trục và Thiết lập Máy

Mọi hoạt động kích ống đá đều bắt đầu bằng việc xây dựng trục phóng - một hố đào thẳng đứng có kích thước đủ để hạ thấp máy kích ống, lắp ráp khung kích chính và các đoạn ống giai đoạn để lắp đặt. Trục phóng phải có kích thước phù hợp với toàn bộ chiều dài của đoạn ống dài nhất đang được lắp đặt, thường là 1.000 đến 3.000 mm, cộng với chiều dài thân máy và hành trình khung kích. Một bức tường đẩy bằng bê tông cốt thép được đúc ở phía sau trục để phân phối lực phản lực kích đáng kể - có thể đạt tới vài nghìn kilonewton trong các hoạt động kích đá truyền động dài - trở lại mặt đất xung quanh. Khung kích chính, bao gồm các xi lanh kích thủy lực, thanh dẫn hướng giá đỡ ống và hệ thống điều khiển, được lắp đặt và căn chỉnh theo độ dốc và góc phương vị thiết kế của ống bằng thiết bị dẫn đường laser chính xác trước khi bắt đầu khoan.

Vận hành đầu cắt đá và loại bỏ rác thải

Ở phía trước của máy kích ống đá, đầu cắt quay dưới mô-men truyền động thủy lực trong khi được đẩy vào mặt đá bởi lực kích truyền qua dây ống từ khung kích chính ở trục phóng. Trong cấu hình máy cắt đĩa, các vòng đĩa thép cứng lăn trên mặt đá dưới lực pháp tuyến cao, tạo ra các mảnh đứt gãy do kéo giữa các đường cắt liền kề - nguyên lý phá đá tương tự được sử dụng trong các máy khoan đường hầm toàn mặt. Trong cấu hình mũi khoan, máy cắt kéo nén kim cương đa tinh thể (PDC) hoặc cacbua cắt và cạo đá khi đầu quay, tạo ra bùn mịn hơn so với máy cắt đĩa và hoạt động hiệu quả hơn ở các dạng có độ cứng vừa phải và mài mòn dưới khoảng 100 MPa UCS. Đá vụn và đá vụn tạo ra ở mặt cắt được xả về phía sau qua thân máy bằng hệ thống tuần hoàn bùn sử dụng bentonite hoặc bùn gốc nước được bơm dưới áp lực lên mặt cắt và quay trở lại bề mặt thông qua một đường hồi lưu bùn riêng mang vật liệu đào ở trạng thái lơ lửng. Ở bề mặt, một nhà máy phân tách xử lý bùn quay trở lại, loại bỏ đá vụn và tuần hoàn bùn sạch trở lại máy.

Trạm lắp đặt đường ống và kích trung gian

Khi đầu cắt đá tiến lên, mỗi hành trình móc lỗ hoàn chỉnh của xi lanh kích chính sẽ tạo ra khoảng trống ở phía sau trục để hạ xuống một đoạn ống mới, định vị trên các thanh dẫn hướng giá đỡ và kết nối với phía sau của dây ống đang phát triển bằng cách sử dụng các khớp nối cổ thép hoặc khớp nối và ổ cắm. Sau đó, xi lanh kích rút lại, gắn vào phần ống mới và đẩy toàn bộ chuỗi ống - bao gồm cả máy đá ở đầu dẫn của nó - thêm một chiều dài ống. Chu trình doa, rút ​​lại và lắp đặt các đoạn ống mới này tiếp tục cho đến khi máy đến trục tiếp nhận ở đầu xa của bộ truyền động. Đối với các truyền động dài, trong đó ma sát bề mặt tích lũy giữa bề mặt ống bên ngoài và lỗ khoan đá xung quanh trở nên quá lớn để khung kích chính có thể vượt qua một mình, các trạm kích trung gian (IJS) — cụm xi lanh thủy lực được lắp đặt trong chuỗi ống theo các khoảng thời gian xác định trước — cung cấp thêm lực kích phân bổ để duy trì tiến độ về phía trước mà không vượt quá khả năng nén kết cấu của các đoạn ống.

Hướng dẫn và điều khiển lái bằng laser

Duy trì sự căn chỉnh chính xác của dây ống theo cấp độ thiết kế và góc phương vị trong suốt quá trình truyền động là một trong những thách thức vận hành quan trọng nhất trong việc kích ống đá. Một chùm tia laze chiếu từ trục phóng dọc theo đường thẳng thiết kế sẽ chiếu sáng mục tiêu được gắn trên thân máy, với độ lệch vị trí mục tiêu so với đường tâm của chùm tia laze được hiển thị trên bảng điều khiển bề mặt trong thời gian thực. Người vận hành điều chỉnh các sai lệch căn chỉnh bằng cách điều chỉnh áp suất khác nhau lên các xi lanh lái của máy - các thanh truyền động thủy lực làm lệch phần đầu cắt có khớp nối phía trước so với thân tấm chắn phía sau. Trong các khối đá cứng có khoảng cách và hướng mối nối rất thay đổi, máy có thể bị lệch khỏi hướng thiết kế bởi lực phản ứng dị hướng của mặt đất ở mặt cắt, đòi hỏi phải chủ động điều chỉnh lái trước khi sai lệch tích lũy vượt quá giới hạn dung sai chấp nhận được — thường là từ ±25 đến ±50 mm so với hướng thiết kế khi lắp đặt đường ống trọng lực trong cống thoát nước.

Các thành phần chính của máy kích ống đá

Một hệ thống kích ống đá bao gồm nhiều hệ thống con tích hợp phải hoạt động tin cậy trong hoạt động liên tục để đạt được tốc độ nâng cao và chất lượng lắp đặt cần thiết. Mỗi thành phần chính đóng góp một chức năng riêng biệt cho hiệu suất tổng thể của hệ thống và việc hiểu rõ vai trò của chúng là điều cần thiết để đánh giá thiết bị, lập kế hoạch bảo trì và khắc phục sự cố trong quá trình xây dựng.

Đầu cắt và dụng cụ cắt

Đầu cắt là thành phần ứng dụng quan trọng nhất của máy kích ống đá và thiết kế của nó phải phù hợp cụ thể với loại đá, cường độ, độ mài mòn và cấu trúc mối nối được xác định trong cuộc điều tra địa kỹ thuật. Đối với các khối đá cứng, lớn trên 80 MPa UCS, đầu cắt đĩa có vòng đĩa thép cứng đường kính 17 inch hoặc 19 inch được gắn trong vỏ thép rèn mang lại thao tác cắt bền và hiệu quả nhất. Khoảng cách giữa các dao cắt dạng đĩa, thường là 70 đến 90 mm giữa các rãnh cắt liền kề, được tối ưu hóa cho loại đá cụ thể để tối đa hóa kích thước phoi và hiệu quả cắt. Đối với các điều kiện bề mặt hỗn hợp và đá mềm hơn liên quan đến cả đá và đất, các đầu kết hợp được trang bị máy cắt đĩa trong vùng đá và mũi khoan hoặc răng gầu cacbua trong vùng đất mang lại tính linh hoạt cho các mặt cắt địa chất khác nhau. Giám sát độ mài mòn của dao cắt - thông qua kiểm tra trực tiếp trong quá trình can thiệp bảo trì theo kế hoạch hoặc thông qua phân tích dữ liệu tốc độ nâng cao và mô-men xoắn liên tục - là rất quan trọng vì máy cắt bị mòn hoặc hỏng mà không được thay thế kịp thời sẽ làm giảm đáng kể tốc độ nâng cao và có thể dẫn đến hư hỏng cấu trúc đầu cắt.

Bộ truyền động chính và hệ thống thủy lực

Bộ truyền động chính quay đầu cắt thông qua động cơ thủy lực mô-men xoắn cao và cụm hộp số hành tinh được đặt trong tấm chắn máy. Yêu cầu mô-men truyền động đối với máy kích ống đá cao hơn đáng kể so với máy đất có đường kính tương đương - máy tạo đường hầm đá vi mô đường kính 1.500 mm hoạt động trên đá granit 150 MPa có thể yêu cầu mô-men truyền động liên tục từ 200 đến 400 kN·m, so với 50 đến 100 kN·m đối với máy đất có cùng kích thước. Bộ nguồn thủy lực trên bề mặt cung cấp chất lỏng thủy lực áp suất cao cho cả động cơ truyền động và xi lanh lái thông qua các bó ống áp suất cao được dẫn qua lỗ khoan cùng với đường cấp và hồi lưu bùn, cáp điện và ống dẫn của hệ thống dẫn hướng. Độ sạch của hệ thống thủy lực - được duy trì thông qua thay bộ lọc thường xuyên và quản lý chất lỏng cẩn thận - là điều cần thiết để ngăn ngừa hư hỏng van và động cơ trong mạch áp suất cao hoạt động liên tục trong quá trình khoan.

Hệ thống tuần hoàn bùn

Hệ thống bùn là hệ thống tuần hoàn của hoạt động kích ống đá, thực hiện các chức năng thiết yếu là vận chuyển các mảnh đào đã đào từ mặt cắt đến trạm tách bề mặt, cung cấp áp lực hỗ trợ mặt để ngăn dòng nước ngầm chảy vào không kiểm soát hoặc vật liệu không ổn định ở mặt cắt, và bôi trơn không gian hình khuyên giữa bề mặt ống bên ngoài và mặt cắt đá khoan để giảm ma sát khi kích. Máy bơm cung cấp bùn, thường là loại ly tâm hoặc loại khoang tiến bộ được lắp đặt trên bề mặt, đẩy bùn tươi dưới áp suất qua đường cung cấp tới đầu cắt. Bơm hồi lưu bùn - một ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn vì nó phải xử lý bùn chứa đầy hạt đá bị mài mòn - thường là máy bơm ly tâm có kích thước để duy trì tốc độ dòng hồi lưu cần thiết trên tốc độ lắng của phần hạt đá thô nhất được vận chuyển. Duy trì mật độ, độ nhớt và độ pH chính xác của bùn trong các thông số thiết kế trong suốt quá trình truyền động là trách nhiệm của kỹ sư bùn và yêu cầu lấy mẫu và kiểm tra thường xuyên cả dòng cung cấp và dòng hồi lưu.

Khung kích chính và trạm kích trung gian

Khung kích chính được lắp đặt trong trục phóng cung cấp lực đẩy chính để đẩy dây ống và máy xuyên qua đá. Nó bao gồm một khung thép kết cấu mang hai hoặc bốn xi lanh thủy lực có hành trình từ 1.000 đến 2.000 mm, một hệ thống dẫn hướng giá đỡ ống để duy trì sự thẳng hàng của các đoạn ống đi vào và một dầm lan rộng hoặc vòng kích giúp phân phối lực xi lanh đồng đều xung quanh chu vi của đầu ống để ngăn chặn sự tập trung ứng suất cục bộ có thể làm nứt đường ống. Các trạm kích trung gian được gắn trong chuỗi ống với khoảng cách từ 100 đến 300 m, tùy thuộc vào điều kiện ma sát mặt đất, bao gồm các băng xi lanh thủy lực mỏng mở rộng trong khớp nối ống mở rộng được chế tạo có mục đích, đẩy chuỗi ống về phía trước phản ứng của chuỗi kéo. Sau khi truyền động hoàn tất, khoảng trống IJS được bơm vữa và các xi lanh được tháo ra hoặc giữ nguyên tại chỗ tùy thuộc vào thiết kế hệ thống, để đường ống ở cấu hình được lắp đặt cuối cùng.

Các loại máy kích ống đá theo đường kính và tình trạng mặt đất

Máy kích ống đá được sản xuất trên nhiều đường kính và cấu hình đầu cắt khác nhau để giải quyết toàn bộ các kích cỡ đường ống và điều kiện địa chất gặp phải trong xây dựng ngầm. Bảng sau đây tóm tắt các loại máy chính, đặc điểm hoạt động và các lĩnh vực ứng dụng phổ biến nhất của chúng.

Yêu cầu điều tra địa kỹ thuật đối với kích ống đá

Không có yếu tố nào khác có ảnh hưởng lớn hơn đến việc lựa chọn máy khoan ống đá, thông số kỹ thuật của dụng cụ cắt và chi phí dự án hơn chất lượng và tính đầy đủ của chương trình điều tra địa kỹ thuật được tiến hành trước khi đấu thầu và xây dựng. Kích ống đá trên nền đất có đặc tính không phù hợp là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến chi phí dự án vượt mức, chậm tiến độ và hư hỏng thiết bị trong công trình xây dựng không đào rãnh trên toàn cầu.

Kiểm tra độ bền và độ mài mòn của đá

Thử nghiệm cường độ nén không giới hạn (UCS) của các mẫu lõi đại diện từ cách căn chỉnh dẫn động được đề xuất là yêu cầu cơ bản tối thiểu để lựa chọn máy kích ống đá. Các giá trị UCS từ nhiều mẫu thử phải được trình bày theo thống kê - không chỉ là một mức trung bình duy nhất - để nắm bắt được sự thay đổi sẽ ảnh hưởng đến dự đoán tốc độ nâng cao và ước tính mức tiêu thụ dao cắt. Thử nghiệm độ bền kéo của Brazil (BTS) bổ sung cho dữ liệu UCS bằng cách mô tả đặc tính đứt gãy do kéo của đá, điều này chi phối hiệu quả sứt mẻ của máy cắt đĩa. Độ mài mòn của đá - được định lượng thông qua Chỉ số mài mòn Cerchar (CAI) hoặc hệ số mài mòn LCPC - cũng quan trọng không kém vì nó dự đoán trực tiếp tốc độ mài mòn của dao cắt và tần suất can thiệp thay thế dao cắt cần thiết trong quá trình truyền động. Thử nghiệm độ mài mòn trên các mẫu lõi từ hành lang truyền động thực tế, thay vì các giá trị được công bố từ tài liệu địa chất nói chung, là cần thiết vì độ mài mòn có thể thay đổi đáng kể trong một khối đá tùy thuộc vào hàm lượng thạch anh, kích thước hạt và mức độ phong hóa.

Đặc tính khối đá

Ngoài độ bền của đá còn nguyên vẹn, các đặc điểm cấu trúc của khối đá - khoảng cách giữa các khe, hướng của khe, mức độ phong hóa, sự hiện diện của các vùng đứt gãy và điều kiện nước ngầm - ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất của máy và rủi ro vận hành. Các khối đá có mối nối chặt chẽ hoặc bị nứt nẻ nặng có thể gây mất ổn định đầu cắt và sụp đổ mặt ngay cả khi cường độ đá nguyên vẹn rất cao. Các vùng đứt gãy chính hoặc vùng cắt cắt ngang qua tuyến truyền động có nguy cơ chuyển đổi đột ngột từ đá cứng thành đá cứng thành rãnh đứt gãy và vật liệu nghiền có thể yêu cầu các thông số vận hành máy khác nhau đáng kể. Đặc tính địa chất thủy văn - bao gồm đo áp suất nước ngầm, kiểm tra độ thấm và đánh giá dòng chảy vào tiềm năng - là điều cần thiết để thiết kế các thông số áp suất hỗ trợ mặt và công suất hệ thống bùn, đồng thời đánh giá rủi ro xảy ra sự kiện dòng nước chảy vào trong quá trình kiểm tra và thay thế máy cắt yêu cầu mặt máy phải được giảm áp.

Vật liệu ống được sử dụng trong hoạt động kích ống đá

Các đoạn ống được lắp đặt phía sau máy kích ống đá đóng vai trò kép: chúng tạo thành cơ sở hạ tầng đường ống cố định và đóng vai trò là cột kết cấu mà qua đó tất cả các lực kích được truyền từ khung kích chính và các trạm kích trung gian đến đầu cắt ở mặt truyền động. Do đó, vật liệu ống phải đáp ứng cả yêu cầu sử dụng lâu dài của đường ống và nhu cầu kết cấu ngắn hạn của quá trình lắp đặt.

• Ống kích bê tông cốt thép (RCJP): Ống bê tông cốt thép được sản xuất đặc biệt theo tiêu chuẩn ASTM C1628, ISO 9664 hoặc các tiêu chuẩn tương đương là vật liệu ống được sử dụng rộng rãi nhất để kích ống đá có đường kính trên 600 mm. RCJP được sản xuất với các vòng đầu bằng thép được gia công chính xác, cung cấp bề mặt chịu lực để truyền lực kích và đảm bảo phân bổ tải trọng đồng đều xung quanh chu vi ống. Cường độ nén của bê tông dùng cho ống kích thường đáp ứng hoặc vượt quá 60 MPa để chịu được ứng suất tiếp xúc cao tại các mối nối ống dưới tải trọng kích. Bề mặt đảo ngược bên trong nhẵn của ống hỗ trợ dòng bùn trong quá trình thi công và cung cấp hiệu suất thủy lực cần thiết cho các ứng dụng thoát nước trọng lực sau khi vận hành.
• Ống kích đất sét thủy tinh: Ống đất sét thủy tinh (VCP) có khả năng kháng hóa chất vượt trội đối với khí thải mạnh, nước thải công nghiệp và nước ngầm có tính axit, khiến nó trở thành vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng thoát nước trọng lực trong môi trường ăn mòn cao, nơi đáng lo ngại về sự xuống cấp của ống bê tông. Ống kích VCP được sản xuất với các khớp nối cổ thép được mài chính xác và đạt tải trọng kích cho phép từ 2.000 đến 8.000 kN tùy thuộc vào đường kính ống và phân loại độ dày thành ống.
• Ống kích thép: Ống thép hàn có lớp bảo vệ chống ăn mòn bên ngoài và lớp lót bên trong được sử dụng để lắp đặt kích ống đá nơi đường ống sẽ hoạt động dưới áp suất bên trong - đường ống dẫn nước, đường ống dẫn lực và đường ống dẫn khí - hoặc ở những nơi đường kính lỗ khoan yêu cầu dung sai vị trí rất chặt chẽ, được hưởng lợi từ độ cứng kết cấu cao hơn và phần thành mỏng hơn của ống thép. Các phần ống thép được nối bằng cách hàn bên trong trục phóng trong quá trình lắp đặt, giúp loại bỏ tổn thất nén liên quan đến các mối nối ống bê tông và đất sét, đồng thời giảm ma sát giữa dây ống và mặt cắt đá khoan.
• Ống kích GRP (Nhựa gia cường thủy tinh): Ống kích GRP mang lại khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, ma sát thành thấp và bề mặt thủy lực bên trong nhẵn trong một sản phẩm nhẹ giúp giảm yêu cầu xử lý trục. Ống kích GRP được chỉ định rộng rãi cho các ứng dụng thoát nước trong điều kiện mặt đất bị ăn mòn và có đường kính từ 300 mm đến 2.400 mm với tải trọng kích cho phép được chứng nhận thông qua các chương trình thử nghiệm kết cấu độc lập.

Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ứng trước và chi phí dự án trong công tác kích ống đá

Tốc độ tiến bộ đạt được nhờ máy kích ống đá - được đo bằng mét đường ống hoàn chỉnh được lắp đặt mỗi ca hoặc mỗi ngày - là yếu tố chính quyết định tiến độ dự án và chi phí đơn vị, đồng thời đây là thông số phức tạp nhất để dự đoán chính xác ở giai đoạn đấu thầu do có nhiều biến số tương tác ảnh hưởng đến nó trong thực tế.

Độ bền của đá và tốc độ mài mòn của dao cắt

Tốc độ tiến giảm khi UCS đá và độ mài mòn tăng, bởi vì đá cứng hơn và mài mòn nhiều hơn đòi hỏi nhiều năng lượng cắt hơn trên một đơn vị khối lượng đào và làm mòn dụng cụ cắt nhanh hơn. Trong đá granit có giá trị CAI trên 4,0, các vòng cắt đĩa riêng lẻ có thể yêu cầu thay thế sau ít nhất là 20 đến 50 mét tiến lên, yêu cầu dừng truyền động để kiểm tra và thay thế máy cắt định kỳ. Mỗi biện pháp can thiệp thay dao cắt bao gồm việc giảm áp suất trên bề mặt, đi vào máy từ trục phóng - hoặc thông qua các cổng vào của con người trong các máy có đường kính lớn hơn - thay thế các dao cắt bị mòn và hàn lại máy trước khi tiếp tục nhàm chán. Thời gian không hiệu quả để bảo trì máy cắt này có thể chiếm từ 40 đến 60 phần trăm tổng thời gian truyền động trong điều kiện đá có độ mài mòn cao và việc ước tính chính xác thành phần này trong lịch trình là điều cần thiết để lập mô hình chi phí dự án thực tế.

Quy hoạch chiều dài ổ đĩa và trạm kích trung gian

Khi chiều dài truyền động tăng lên, ma sát kích tích tụ dọc theo chiều dài tiếp xúc của dây ống với lỗ khoan đá xung quanh, tăng dần tổng lực đẩy cần thiết để đẩy máy tiến lên. Việc bôi trơn bên ngoài đường ống bằng bùn bentonite hoặc polymer được bơm qua các cổng trên thành ống làm giảm đáng kể ma sát này - việc bôi trơn hiệu quả có thể làm giảm hệ số ma sát từ 0,3–0,5 xuống 0,1–0,2 — nhưng không loại bỏ hoàn toàn. Các trạm kích trung gian phải được quy hoạch và bố trí trước khi thi công để đảm bảo cột ống không bao giờ đạt tới giới hạn tải trọng nén cho phép. Phân tích định vị IJS phải tính đến sự kết hợp trong trường hợp xấu nhất giữa lực cản bề mặt tối đa, ma sát bề mặt tối đa và khả năng kết cấu của phần ống yếu nhất trong chuỗi, bao gồm các phần ống liền kề với các vị trí băng IJS nơi diện tích mặt cắt ngang có thể bị giảm.

Quản lý nước ngầm và kiểm soát bùn

Dòng nước ngầm cao chảy vào đường hầm khoan làm giảm đáng kể tốc độ nâng cao bằng cách pha loãng bùn làm việc dưới ngưỡng mật độ chức năng và độ nhớt, làm quá tải nhà máy tách bùn với lượng nước dư thừa và tạo ra những thách thức về độ ổn định bề mặt trong quá trình can thiệp bảo trì máy cắt. Xử lý mặt đất trước khi đào - bao gồm phun vữa hóa học, phun vữa thấm hoặc bão hòa khí nén của khối đá phía trước máy - có thể làm giảm dòng nước ngầm đến mức có thể quản lý được trong các vùng đá nứt nẻ có khả năng thấm được xác định thông qua điều tra địa kỹ thuật. Quản lý mật độ bùn đòi hỏi phải giám sát và điều chỉnh liên tục việc bổ sung bentonite hoặc polymer vào bùn cung cấp để duy trì áp lực hỗ trợ mặt trên áp lực nước ngầm trong suốt quá trình truyền động, đặc biệt trong bất kỳ điểm dừng theo kế hoạch nào khi ngừng lưu thông bùn và hỗ trợ mặt thụ động phải được duy trì bởi cột bùn tĩnh.

Lựa chọn máy kích ống đá phù hợp cho dự án của bạn

Việc chọn cấu hình máy kích ống đá chính xác cho một dự án cụ thể đòi hỏi phải đánh giá một cách có hệ thống các điều kiện mặt đất, hình dạng đường ống, các hạn chế của địa điểm và khả năng chấp nhận rủi ro của dự án. Khung tiêu chí sau đây hướng dẫn các quyết định lựa chọn thiết bị và giúp chủ dự án và nhà thầu xác định các yêu cầu kỹ thuật chính phải được giải quyết trong thông số kỹ thuật đấu thầu và hồ sơ nộp của nhà thầu.

• UCS đá tối đa và độ mài mòn: Các giá trị UCS và CAI cao nhất từ cuộc điều tra địa kỹ thuật xác định khả năng chịu lực đẩy đầu cắt tối thiểu, đường kính dao cắt dạng đĩa và định mức tải trọng ổ trục cũng như thông số kỹ thuật cấp thép của dao cắt được yêu cầu. Một máy được chỉ định cho đá 150 MPa sẽ không đủ cấu trúc để truyền động gặp thạch anh 250 MPa, bất kể tốc độ dự đoán trước - quá tải cấu trúc của cấu trúc đỡ đầu cắt là một dạng hư hỏng nghiêm trọng và tốn kém.
• Sự biến đổi địa chất và rủi ro hỗn hợp: Lái xe qua các mặt cắt biến đổi về mặt địa chất — bao gồm sự chuyển tiếp giữa đá cứng và vùng phong hóa, bãi đá cuội trong ma trận đất hoặc các lớp đá cứng và mềm xen kẽ — yêu cầu đầu cắt được thiết kế cho các điều kiện mặt hỗn hợp với cả dao cắt đĩa và mũi khoan/răng gầu, thay vì cấu hình máy cắt đĩa đá thuần túy không thể xử lý các vùng mềm một cách hiệu quả.
• Chiều dài ổ đĩa và lực kích tối đa: Các ổ kích dài trên 300 m yêu cầu công suất trạm kích trung gian được tích hợp trong thiết kế hệ thống ngay từ đầu và khung kích chính phải cung cấp đủ hành trình và lực để thiết lập động lượng truyền động ban đầu xuyên qua khối đá có lực cản cao trước khi các đơn vị IJS đảm nhận nhiệm vụ lực đẩy phân bổ.
• Quá tải tối thiểu và độ nhạy bề mặt: Các bộ truyền động nông với lượng đá quá tải hạn chế phía trên máy sẽ tạo ra nguy cơ nổ tung mặt - sự thoát áp không kiểm soát được của bùn có áp lên bề mặt - và yêu cầu quản lý áp lực mặt cẩn thận và có khả năng làm giảm tốc độ tiến của máy trong các phần nhạy cảm với bề mặt quan trọng đi qua bên dưới cơ sở hạ tầng hoặc đường thủy.
• Kiểm tra đầu vào và máy cắt từ xa: Bộ truyền động có đường kính dưới khoảng 900 mm ngăn cản con người tiếp cận máy một cách an toàn để kiểm tra và thay thế dao, yêu cầu dụng cụ có tuổi thọ dao kéo dài được thiết kế để hoàn thành toàn bộ quá trình truyền động mà không cần can thiệp hoặc thu hồi bề mặt của đầu cắt đến trục phóng để thay đổi dao. Sự khác biệt này ảnh hưởng đáng kể đến thông số kỹ thuật dụng cụ, lập kế hoạch dự phòng và giới hạn chiều dài truyền động so với các máy có đường kính lớn hơn, nơi hoạt động bảo trì dao cắt do con người tiếp cận là khả thi.
• Sự sẵn có của hỗ trợ kỹ thuật địa phương: Máy kích ống đá are complex precision equipment operating in remote underground environments where equipment failure has disproportionate cost and schedule consequences. Machine manufacturer technical support response time, local spare parts availability, and the depth of the operating contractor's maintenance capability should all be evaluated as risk factors alongside the purely technical performance specifications when selecting equipment for a critical-path underground pipeline project.