Пределы техники микротуннелирования
- Строительные работы. Микротуннели построены там, где открытые траншеи не представляются возможными. Такая технология земляных работ без использования канав требует отличного геологического знания о рельефе земли. Геологическое изучение и подробный обзор о характере подпочвы, включая положение (или отсутствие) грунтовых вод, необходимо перед определением гражданской работы, которую предстоит сделать. Эти данные будут определять технологический выбор метода удаления земли с помощью винта, гидравлического или пневматического, типа буровой головки, закрытой в твердой почве, полузакрытой менее трудной, открытой для мягкой почвы, а также смазки, (бентонита, полимерной смеси, пены и т.д.).
Возможный риск неполного обследования и использования несоответствующей буровой головки может привести к блокировке микротуннелей. Если это произойдет, существует несколько систем, которые позволяют спасти часть оборудования, которое будет восстановлено, но в большинстве случаев оно будет потеряно. Поэтому необходимо принимать какие-либо меры предосторожности, так как стоимость микротуннелей составляет порядка нескольких сотен тысяч. Помимо бурения подземного туннеля строительные работы более или менее ограничены несколькими ограниченными областями, то есть это рабочие валы на старте и выходе из туннеля и их окрестности. Валы должны быть тщательно разработаны и выполнены в соответствии с размером оборудования, которое будет установлено в нем, до определенной глубины. При этом учитывается тип почвы, грунтовые воды; упорное давление и т.д. Они должны быть сухими от дождя и грунтовых вод. Их типичные размеры 4 м х 2,5 м или диаметр 3,5 м для входного вала и 2,5 м х 2,5 м для выходного вала. Вокруг этих валов должна быть доступна определенная площадь поверхности для хранения материала, переливания грязи, машин, кранов, контроля и другого оборудования. Типичные размеры 40 м х 3 м (макс. 150 м – 178 м ) на рабочем месте входного вала.
- Сушка почвы. Тепловой режим системы силового кабеля в микротуннеле определяется большим количеством различных компонентов:
— кабели будут проложены в заполненных или незаполненных ПЭ или протоках ПВХ;
— эти каналы проложены внутри обычных туннельных труб, стальных или бетонных;
— промежутки между каналами и тоннельными трубами заполняются специальной суспензией;
— туннельные трубы «спаяны» с окружающими подпочвами с помощью специальных наполнителей (бентонита, цементного раствора);
— окружающие недра могут иметь большое разнообразие в отношении геологического строения, равенства по маршруту, однородности и, наконец, но не в последнюю очередь, теплового сопротивления;
— положение микротуннеля в земле будет отличаться у каждой прокладки, особенно в отношении глубины, уровня грунтовых вод, расстояния до внешних источников тепла и т.д. Вычисление допустимых тепловых рейтингов кабельной системы должно адекватно учитывать эти параметры, чтобы гарантировать стабильные тепловые условия, а не высыхание почвы.
- Слив воды с помощью механизма позволяет работать в грунтовых водах без понижения уровня воды. Это возможно до давления воды 20 м, но только для микротуннелей, гидравлически снимающих слой почвы. Единственная проблема может возникнуть на рабочих валах, но есть способы, чтобы запечатать их от проникновения влаги.
- Температура почвы / окружающей среды. Микротуннели обычно будут позиционироваться на большой глубине. Среднегодовая температура почвы будет доминирующей. Это особенно актуально, когда туннель находится ниже уровня грунтовых вод. Если высыхание почвы исключается, можно предположить стабильные температуры почвы.
- Твердость почвы. У микротуннеля не возникает проблем в твердых почвах, так как его инструменты могут быть адаптированы к типу почвы. Конечно, существуют пределы твердости и / или абразивности инструментов, например, с чрезвычайно твердыми породами. Винтовые машины хорошо приспособлены к условиям глины и, следовательно, используются в любом виде почвы: от песка до мягких пород. Гидравлические и пневматические машины для удаления земли являются эффективными в грунтовых водах и очень липких почвах.
- Устойчивость к почве. Микротуннели плохо приспособлены к гетерогенным почвам. После того, как выбран тип микротуннеля и сверлильная головка, изменения становятся очень трудными и дорогостоящими. Блоки или препятствия, которые превышают 30% диаметра сверла, не могут быть пройдены, и поэтому невозможно использовать этот метод в почвах, содержащих большие блоки. Следует избегать некоторые глинистые почвы, которые являются слишком липкими.
- Термическое сопротивление почвы. Детальное знание тепловых характеристик, особенно тепловое сопротивление грунта вдоль микротуннелей, является обязательным, прежде чем может быть разработана такая кабельная система. Если изменения этих параметров не могут быть исключены в течение срока службы кабельной системы в режиме реального времени, вдоль кабелей могут быть проложены с помощью датчиков температуры системы мониторинга температуры, чтобы идентифицировать изменения и корректировать кабельные рейтинги.
- Сейсмичность туннельных труб, будь то сталь или бетон, обеспечивает определенную механическую защиту кабельной системы внутри. Степень сейсмического воздействия, которая может быть выдержана без ущерба, трудно определить.
- Мороз. Поскольку микротуннели расположены на большой глубине, мороз не влияет на их производительность.
- Археология. В микротоннелировании удается избежать открытия траншей. Это может стать предпочтительным методом, чтобы сохранить археологические памятники ограниченной площади (<200 м) без помех.
- Наличие термитов со стороны длинного сегмента кабеля, который прокладывается внутри микротуннелей. Снаружи обеспечивается гораздо большая защищенность от атак термитов, чем у остальных.
- Укладка в национальном парке. Хотя микротоннелирование избегает открытых траншей, это, кажется, не будет любимым местом для применения в национальных парках, так как их стандартная длина ограничена 100 – 200 м. Это может быть слишком небольшим отрезком для расширенных областей. Воздействие на окружающую среду строительных работ на валах можно было бы считать слишком существенным.
- Продолжительность работы. Продолжительность прокладки кабельной системы в микротуннелях трудно оценить, поскольку она зависит от всевозможных индивидуальных параметров, наиболее важными из которых являются:
— геологическое исследование, либо обычное буровое, с отбором керна или продвинутого с помощью георадара или сейсмической экспертизы;
— определение и утверждение маршрута туннеля и рабочих зон;
— возведение валов, в зависимости от ширины, глубины, типа почвы, грунтовых вод и т.д.;
— диаметр и длина тоннеля, вид труб;
— прогресс тяги составляет около 10 м/сут, он может варьироваться от 30 м/сут в очень мягких почвах (мел) до 4 — 5 м/сут для более твердых почв (глина, суглинки). Если были использовагы временные трубы, проложенные позже трубки составляют около 50 м/сут;
— прокладка воздуховодов внутри туннеля, включая суспензии для заполнения пустот;
— прокладка и подключение кабелей внутри и снаружи микротуннелей;
— восстановление вала и рабочей площади. В общей сложности продолжительность составляет от 2 до 3 месяцев. Это кажется реалистичным.
- Техническое обслуживание и процесс ремонта. После микротуннелирования и монтажа кабеля технического обслуживания не потребуется. По мере того, как туннельные трубы обеспечат прочную механическую защиту, повреждения из-за пределов будут маловероятны. Это исключает необходимость механического ремонта. Если кабель плохо проходит внутрь, его легко можно вытянуть из канала для замены. Ремонт кабельных соединений в секции туннеля не представляется возможным из-за ограниченного диаметра каналов.
- Удаление кабеля после операции. Так как кабели прокладываются в каналах внутри микротуннелей, они могут быть легко удалены, при условии, что заполнение является съемным (например, бентонит).