Máy kích ống cân bằng bùn thực sự hoạt động như thế nào
Máy kích ống cân bằng bùn là một hệ thống đào hầm không rãnh được sử dụng để lắp đặt đường ống ngầm mà không cần đào rãnh hở dọc theo toàn bộ tuyến đường. Thay vào đó, máy đào đất từ bên trong buồng cắt kín trong khi hệ thống tuần hoàn kích ống bùn giữ áp suất cân bằng với mặt đất xung quanh và nước ngầm. Khi đầu cắt tiến về phía trước, các ống kích được đẩy vào từ phía sau, tạo thành đường ống khi máy đào hầm xuyên qua đất.
Phần "cân bằng bùn" trong tên đề cập đến cách máy quản lý độ ổn định của bề mặt. Thay vì chỉ dựa vào sự hỗ trợ cơ học, nó sử dụng một mạch bùn khép kín để tạo áp lực cho buồng đào bằng bùn bentonite hoặc polyme, phù hợp với áp lực của đất và mực nước ngầm xung quanh. Sự cân bằng này ngăn không cho mặt đường hầm bị sập vào trong hoặc mặt đất phía trên không bị lún, điều này đặc biệt quan trọng khi làm việc dưới đường bộ, đường sắt, sông hoặc các tòa nhà hiện có mà sự xáo trộn bề mặt không phải là một lựa chọn.
Hệ thống tuần hoàn bùn hoạt động từng bước như thế nào
Hiểu được mạch bùn là chìa khóa để hiểu tại sao chiếc máy này hoạt động tốt như vậy trong điều kiện mặt đất khó khăn. Quá trình này thường tuân theo một chu trình nhất quán từ khai quật đến xử lý chất thải.
- Đầu máy cắt quay ở phía trước máy sẽ phá vỡ đất và đá khi nó di chuyển qua mặt đất.
- Bùn được bơm vào buồng đào kín, trộn với đất đào tạo thành hỗn hợp lỏng đồng thời tạo áp lực lên mặt hầm.
- Hỗn hợp đất và bùn này sau đó được bơm trở lại qua các ống xả tới thiết bị phân tách nằm trên bề mặt hoặc trong trục phóng.
- Nhà máy phân tách lọc các hạt đất và đá đã đào, cho phép bùn đã được làm sạch được tái sử dụng và tuần hoàn trở lại máy.
- Các cảm biến bên trong máy liên tục theo dõi áp suất bề mặt, điều chỉnh tốc độ dòng chảy đầu vào và đầu ra của bùn để duy trì sự cân bằng chính xác cần thiết nhằm ngăn chặn chuyển động của mặt đất.
Quy trình khép kín này cho phép người vận hành tinh chỉnh áp suất trong thời gian thực, đây là một trong những lợi thế lớn nhất của máy kích ống cân bằng bùn so với các phương pháp đào hầm cũ, ít tự động hơn.
Điều kiện mặt đất nơi máy cân bằng bùn hoạt động tốt nhất
Việc lựa chọn phương pháp đào hầm phù hợp cho dự án phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện đất và nước dọc theo tuyến đường đề xuất. Máy kích ống cân bằng bùn có xu hướng hoạt động tốt trong các tình huống cụ thể.
Mực nước ngầm cao và đất bão hòa
Bởi vì hệ thống bùn chủ động tạo áp lực cho bề mặt đường hầm, nên nó đặc biệt hiệu quả trên đất cát, bùn hoặc úng, nơi áp lực nước ngầm có thể khiến bề mặt sụp đổ hoặc chảy không kiểm soát vào buồng cắt. Điều này khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các dự án gần sông, khu vực ven biển hoặc các khu đô thị vùng thấp có mực nước ngầm cao.
Địa chất hỗn hợp và biến đổi
Các dự án đi qua hỗn hợp đất sét, cát, sỏi và các mảnh đá thỉnh thoảng được hưởng lợi từ khả năng thích ứng của kích ống bùn, vì đầu cắt và cài đặt áp suất bùn có thể được điều chỉnh khi các điều kiện thay đổi dọc theo truyền động. Tính linh hoạt này làm giảm nguy cơ bị mắc kẹt giữa đường hầm do những thay đổi mặt đất bất ngờ.
Ổ đĩa đường dài và đường kính lớn
Hệ thống cân bằng bùn thường được chọn cho các truyền động đường hầm dài hơn và đường kính ống lớn hơn, vì quá trình tuần hoàn bùn liên tục giúp quản lý ma sát và loại bỏ hư hỏng hiệu quả hơn các phương pháp vận chuyển cơ học trên khoảng cách xa.
Cân bằng bùn và máy cân bằng áp suất trái đất
Hai loại máy kích ống phổ biến nhất là hệ thống cân bằng bùn và cân bằng áp suất đất (EPB), và các nhà thầu thường cần cân nhắc sự khác biệt trước khi cam kết sử dụng một loại cho một dự án.
| tính năng | Máy cân bằng bùn | Máy cân bằng áp suất đất |
| Loại đất phù hợp nhất | Mực nước ngầm cao, bão hòa, nhiều cát | Đất sét dính và đất bùn |
| Phương pháp loại bỏ hư hỏng | Đường ống bơm bùn | Băng tải trục vít |
| Yêu cầu dấu chân bề mặt | Lớn hơn, cần có nhà máy phân tách | Nhỏ hơn, gọn hơn |
| Kiểm soát áp suất chính xác | Rất cao | Tốt, kém chính xác hơn một chút trong đất lỏng lẻo |
| Chi phí vận hành điển hình | Cao hơn do xử lý bùn | Hậu cần thấp hơn, đơn giản hơn |
Nhiều nhà thầu lựa chọn máy kích ống cân bằng bùn đặc biệt khi việc kiểm soát nước ngầm là yếu tố rủi ro chủ yếu đối với một dự án, mặc dù nó đòi hỏi nhiều không gian bề mặt hơn và thiết lập hỗ trợ phức tạp hơn giải pháp thay thế EPB.
Yêu cầu thiết lập trang web và thiết bị cần thiết
Việc vận hành kích ống cân bằng bùn không chỉ liên quan đến bản thân máy. Một hệ thống đầy đủ yêu cầu một số thành phần hỗ trợ hoạt động cùng nhau trên trang web.
- Trục phóng và trục tiếp nhận có kích thước phù hợp và được giằng để xử lý lực kích và việc đưa hoặc tháo máy.
- Khung kích chính và hệ thống lực đẩy thủy lực có khả năng đẩy dây ống về phía trước chống lại ma sát mặt đất và lực cản của đầu cắt.
- Một nhà máy tách bùn trên bề mặt, thường bao gồm bể lắng, hydrocyclone và đôi khi là máy ly tâm để loại bỏ hạt mịn.
- Máy bơm bùn và đường ống nối máy với thiết bị phân tách, có kích thước phù hợp với chiều dài và đường kính đường hầm đang được lắp đặt.
- Trạm kích trung gian dành cho truyền động dài hơn, giúp phân phối lực đẩy dọc theo chuỗi ống để giảm sức căng trên bất kỳ đoạn đơn lẻ nào.
- Một hệ thống dẫn đường và khảo sát, thường được dẫn hướng bằng laser hoặc con quay hồi chuyển, để giữ cho lỗ khoan luôn thẳng hàng và cao độ theo kế hoạch trong suốt quá trình truyền động.
Việc lập kế hoạch đủ không gian cho nhà máy phân tách và các khu vực trục ngay từ đầu trong dự án là rất quan trọng vì việc đánh giá thấp các yêu cầu về diện tích bề mặt là nguyên nhân phổ biến gây ra sự chậm trễ khi bắt đầu huy động.
Những thách thức vận hành chung và cách đội quản lý chúng
Ngay cả khi lập kế hoạch cẩn thận, các đội vận hành máy kích ống cân bằng bùn vẫn gặp phải một số thách thức định kỳ trong hầu hết các dự án.
Kiểm soát chất lượng bùn
Việc duy trì mật độ và độ nhớt phù hợp của bùn là rất quan trọng, vì bùn quá mỏng sẽ không hỗ trợ tốt cho bề mặt đường hầm, trong khi bùn quá dày có thể làm tắc nghẽn máy bơm và đường xả. Các đội thường xuyên kiểm tra mật độ bùn tại chỗ và điều chỉnh tỷ lệ phụ gia bentonite hoặc polymer để giữ hỗn hợp trong phạm vi mục tiêu.
Quản lý việc xử lý rác thải đào được
Đất tách ra khỏi mạch bùn vẫn cần được vận chuyển bằng xe tải hoặc xử lý theo quy định của địa phương, và ở các khu vực thành thị, khâu hậu cần này có thể trở thành nút thắt cổ chai nếu không được lên kế hoạch cùng với lịch trình đào hầm.
Ma sát kích ống khi truyền động dài
Khi dây ống dài ra, ma sát dọc theo chiều dài của nó tăng lên, điều này có thể làm căng hệ thống kích. Các đội thường áp dụng hệ thống phun dầu bôi trơn dọc theo các mối nối ống và kết hợp các trạm kích trung gian để giữ lực đẩy trong giới hạn an toàn trên toàn bộ chiều dài của bộ truyền động.
Việc giải quyết những thách thức này một cách chủ động, thông qua giám sát thường xuyên và các tình huống dự phòng được lên kế hoạch trước, giúp duy trì dự án kích ống cân bằng bùn đúng tiến độ và giảm khả năng xảy ra thời gian ngừng hoạt động tốn kém giữa quá trình vận hành.
