Objašnjenje stroja za dizanje cijevi: Vrste, kako rade i kada ih koristiti

Što je stroj za podizanje cijevi i kako radi?

A stroj za podizanje cijevi je dio građevinske opreme bez iskopa koja se koristi za postavljanje podzemnih cijevi bez potrebe kopanja otvorenih rovova duž cijele trase. Umjesto kidanja cesta, nogostupa ili krajolika, stroj gura - ili "dizalice" - dijelove cijevi kroz zemlju od lansirne jame do prihvatne jame. Ovaj se pristup naširoko koristi za kanalizacijske vodove, vodovode, plinovode i komunalne vodove koji prolaze ispod cesta, željeznica, rijeka i gusto izgrađenih urbanih područja.

Osnovno načelo rada uključuje snažan hidraulički okvir za dizalicu smješten unutar lansirne jame. Ovaj okvir primjenjuje kontroliranu aksijalnu potisnu silu kako bi gurnuo vodeći dio cijevi - koji je obično opremljen reznom glavom ili štitom - kroz tlo. Kako se iskopani materijal uklanja s površine (mehanički ili gnojnicom), novi dijelovi cijevi se dodaju iza zadnjeg i proces dizalice se postupno nastavlja sve dok niz cijevi ne dosegne prihvatnu jamu na drugom kraju.

Moderni sustavi za podizanje cijevi potpuno su upravljivi, što znači da operater može u stvarnom vremenu vršiti korekcije poravnanja i nagiba pomoću laserskog navođenja ili žiroskopskih sustava. Ova preciznost ih čini prikladnima za projekte s uskim tolerancijama, kao što su instalacije gravitacijske kanalizacije koje zahtijevaju točne nagibe.

Glavni tipovi strojeva za podizanje cijevi

Nije sva oprema za podizanje cijevi ista. Odabrani tip stroja ovisi o promjeru cijevi, uvjetima tla, duljini pogona i proračunu projekta. Ovo su najčešće korištene varijante:

Strojevi za mikrotuneliranje (MTBM)

Strojevi za bušenje mikrotuneliranja daljinski su upravljani i dizajnirani su za cijevi manjeg promjera — obično u rasponu od 150 mm do 1500 mm. Operater upravlja strojem s površine pomoću kontrolne kabine s CCTV dovodom i laserskim sustavom ciljanja. Gnojnica se koristi za prijenos reznih materijala natrag na površinu kroz namjensku povratnu cijev. MTBM su vrlo precizni i mogu se nositi s širokim rasponom vrsta tla, uključujući meku glinu, šljunak, pa čak i stijene s pravom konfiguracijom glave rezača.

Strojevi za dizanje cijevi za ravnotežu tlačnog pritiska (EPB).

EPB strojevi koriste samu iskopanu zemlju — kondicioniranu pjenom, bentonitom ili polimerima — kako bi uravnotežili pritisak tla na površini rezanja. To sprječava slijeganje tla i čini ih idealnim za mekana, vodonosna ili mješovita tla. Obično se koriste u urbanim sredinama gdje se površinsko slijeganje mora svesti na minimum. Oprema za podizanje cijevi tipa EPB dostupna je i za mikrotuneliranje malog promjera i za veće tunele za ulazak ljudi.

Strojevi za podizanje cijevi sa štitom od gnojnice

Ovi strojevi stvaraju pritisak na reznu površinu pomoću bentonitnog mulja, koji podupire tlo dok istovremeno transportira rezne komade natrag na površinu kroz cjevovod. Gnojnica se zatim obrađuje u postrojenju za separaciju na površini, čisti i recirkulira. Strojevi za gnojnicu posebno su učinkoviti u nestabilnom tlu, rastresitom pijesku i ispod razine podzemne vode. Oni imaju tendenciju da budu brži od sustava temeljenih na pužnicama na duljim pogonima.

Strojevi za svrdlo

Bušenje s pužnicama je jednostavniji, isplativiji oblik postavljanja cijevi koji se koristi u suhim, stabilnim tlima. Rotirajući svrdlo unutar cijevi kućišta nosi ostatke natrag u lansirnu jamu. Ovi se strojevi obično koriste za kraće pogone i manje promjere. Njima se ne može upravljati, što ograničava njihovu upotrebu na projekte gdje je preciznost poravnanja manje kritična.

Strojevi za nabijanje cijevi

Nabijanje cijevi koristi pneumatski ili hidraulički čekić pričvršćen na stražnju stranu čelične cijevi. Sila udara pokreće cijev kroz tlo bez okretanja ili rezanja — tlo se jednostavno pomiče ili zbija. Ova metoda je brza i snažna, što je čini pogodnom za prelaženje ispod nasipa, cesta i željeznica u krupno zrnatom tlu. Međutim, ne nudi mogućnost upravljanja i najbolji je za kratke, ravne vožnje.

Ključne komponente sustava za podizanje cijevi

Postava za dizanje cijevi više je od stroja za bušenje sprijeda. Cijeli sustav uključuje nekoliko integriranih komponenti koje rade zajedno:

• Okvir za podizanje: Glavna hidraulička preša instalirana u lansirnoj jami. Primjenjuje silu guranja na niz cijevi. Okviri dizalica ocjenjuju se prema svom kapacitetu potiska, obično u rasponu od 50 tona do preko 2000 tona za pogone velikog promjera.
• Rezna glava/štit: Vodeći element na prednjoj strani niza cijevi koji iskopava tlo. Njegov dizajn varira - rezači s rotirajućim diskovima za kamenje, otvoreni štitnici za meko tlo ili komore pod tlakom gnojnice za nestabilna tla.
• Cijevi za dizanje: Posebno dizajnirane cijevi od betona, čelika ili GRP-a (staklom ojačane plastike) napravljene da izdrže sile podizanja bez pucanja. Obično imaju precizno obrađene spojeve kako bi se osiguralo poravnanje i vodonepropusnost.
• Međustanice za podizanje (IJS): Kod duljih vožnji, trenje duž niza cijevi može premašiti kapacitet glavnog okvira dizalice. IJS jedinice ugrađene su u intervalima unutar niza cijevi kako bi pružile dodatnu potisnu silu iznutra, dramatično produžujući ostvarivu duljinu pogona.
• Sustav podmazivanja: Bentonit ili polimerna suspenzija ubrizgava se kroz otvore u stijenci cijevi kako bi se smanjilo trenje kože duž prstenaste šupljine između cijevi i okolnog tla. Ovo je kritično za duge vožnje i u ljepljivoj glini.
• Sustav navođenja: Laserska zraka projicirana iz lansirne jame na metu unutar stroja pruža kontinuirane podatke o usmjeravanju. Sofisticiraniji projekti mogu koristiti žiroskopsko navođenje ili navođenje temeljeno na totalnoj stanici za zakrivljena poravnanja.
• Sustav za uklanjanje otpadaka: Ovisno o vrsti stroja, to može biti cjevovod za gnojnicu, pužnica, pokretna traka ili sustav kolica za blato za tunele za ulazak ljudi.

Dizalica za cijevi naspram otvorenog iskopa rova: izravna usporedba

Za mnoge projekte inženjeri se moraju odlučiti između konvencionalnog otvorenog iskopa i postavljanja cijevi bez rova. Evo kako se te dvije metode slažu u ključnim čimbenicima projekta:

Uvjeti tla i odabir stroja

Jedna od najkritičnijih odluka u svakom projektu postavljanja cijevi je usklađivanje pravog stroja s prevladavajućim uvjetima tla. Korištenje pogrešne glave rezača ili tipa štitnika može rezultirati nestabilnošću površine, zaglavljivanjem stroja, prekomjernim trošenjem ili neuspjehom projekta. Temeljito geotehničko istraživanje prije početka radova nije izborno - ono je neophodno.

Meke gline i siltovi

Ova su tla sklona uzdizanju i stiskanju, osobito ispod gradskih prometnica ili u blizini postojećih građevina. EPB strojevi sa zatvorenim štitnicima za lice ovdje dobro funkcioniraju jer održavaju kontinuiranu potporu lica i minimiziraju pomicanje tla. Kondicionirano tlo u pužnom transporteru djeluje kao tampon pod pritiskom.

Pijesak i šljunak ispod razine vode

Zasićena granulirana tla su nestabilna i zahtijevaju ili stroj za gnojnicu ili EPB pod tlakom. Sustavi gnojnice su ovdje posebno učinkoviti jer suspenzija bentonita brzo prodire u pore kako bi stvorila stabilan filterski kolač na strani tunela. Odvodnjavanje uvijek treba procijeniti kao alternativnu ili dopunsku mjeru.

Stanja mješovitog lica

Pogoni koji nailaze na stijene i meko tlo unutar istog poprečnog presjeka su među najzahtjevnijim. U ovim se scenarijima koriste strojevi s više načina rada koji se mogu prebacivati ​​između EPB-a i rada gnojnice, ili namjenski izrađene glave rezača s miješanim brušenjem s diskovima i strugačima.

Rock

Dizalica za cijevi od tvrdog kamena koristi glave rezača opremljene rezačima od volfram karbida sličnim onima na TBM-ovima s punom površinom. Stijena je usitnjena i slomljena, a ne izvučena. Stope istrošenosti su visoke i povremeno su potrebne inspekcije glave rezača, što obično znači pristup za čovjeka ili srednje pristupne osovine na vrlo dugim pogonima.

Ograničenja duljine pogona i kako ih produžiti

Temeljno ograničenje kod postavljanja cijevi dizalicom je najveća moguća duljina pogona prije nego što sile trenja na nizu cijevi premaše ono što okvir dizalice može svladati. U uobičajenim uvjetima i bez podmazivanja, duljine pogona mogu biti ograničene na 80–150 metara. Međutim, sa suvremenom tehnikom i opremom, vožnje od 500 metara ili više su moguće.

Glavne strategije za produljenje duljine vožnje uključuju:

• Bentonitno podmazivanje: Ubrizgavanje maziva kroz otvore u stijenci cijevi značajno smanjuje trenje kože — ponekad za 50% ili više, ovisno o vrsti tla i volumenu primjene.
• Međustanice za podizanje: Hidraulički IJS prstenovi ugrađeni su u planiranim razmacima unutar niza cijevi. Aktiviraju se uzastopno kako bi gurnuli dijelove cijevi prema naprijed, smanjujući opterećenje na bilo kojoj pojedinačnoj točki u sustavu.
• Prevelika rezna glava: Korištenje glave za rezanje malo veće od vanjskog promjera cijevi (stvarajući prstenastu prazninu) smanjuje kontaktno trenje duž cijele granice cijevi i tla.
• Dizalice velikog kapaciteta: Nadogradnja na veći glavni okvir dizalice pruža dodatni rezervni kapacitet potiska za podnošenje neočekivanih povećanja trenja.

Materijali cijevi koji se koriste u postavljanju cijevi

Cijevi koje se koriste u operacijama podizanja su namjenski projektirane da izdrže i sile podizanja tijekom instalacije i radna opterećenja tijekom radnog vijeka cjevovoda. Najčešće korišteni materijali za cijevi su:

• Armiranobetonska cijev (RCP): Najrašireniji materijal za gravitacijsku kanalizaciju i oborinske vode. Dostupan u promjerima od 300 mm do 3000 mm, s čeličnim završnim prstenovima za prijenos sile podizanja. Visoka tlačna čvrstoća, ali zahtijeva pažljivo rukovanje kako bi se izbjeglo pucanje.
• Čelična cijev: Koristi se za tlačne cjevovode kao što su vodovodi i plinovodi. Visoko otporan na opterećenja dizalicom i može se zavarivati ​​u dijelovima. Često obložen iznutra (epoksi) i izvana (polietilen ili premaz fuzijom) za zaštitu od korozije.
• Plastika ojačana staklom (GRP/RTRP): Lagan i otporan na koroziju. Koristi se u kemijskim ili agresivnim tlima. GRP cijevi moraju biti posebno dizajnirane za podizanje kako bi podnijele tlačni potisak bez izvijanja.
• Cijev od nodularnog željeza: Koristi se za tlačne vodove manjeg promjera. Snažan, izdržljiv i otporan na unutarnji pritisak. Zglobovi moraju biti prilagođeni za dizanje kako bi podnijeli uzdužni potisak.
• Polimer betonske cijevi (PCP): Kompozitni materijal koji nudi izvrsnu kemijsku otpornost i glatku unutarnju površinu. Koristi se za agresivna kanalizacijska okruženja gdje bi standardni beton s vremenom korodirao.

Uobičajene primjene opreme za podizanje cijevi

Strojevi za podizanje cijevi koriste se u širokom rasponu infrastrukturnih sektora. Njihova sposobnost da rade ispod postojećih struktura i površina bez većih smetnji čini ih nezamjenjivima u modernoj niskogradnji:

• Prijelazi cesta i autocesta: Postavljanje propusta, odvodnih cijevi i komunalnih vodova ispod glavnih cesta i autocesta bez prekida prometa.
• Željeznički podvožnjaci: Formiranje pješačkih podvožnjaka ili komunalnih prijelaza ispod željezničkih pruga pod naponom gdje bi površinski iskop bio nepraktičan ili opasan.
• Prijelazi rijeka i vodotoka: Instaliranje cijevi ispod rijeka ili plimnih estuarija gdje HDD ili otvoreni iskop nije izvediv zbog ekoloških ili dubinskih ograničenja.
• Gradski kanalizacijski sustavi: Polaganje gravitacijske kanalizacije s preciznom kontrolom nagiba u gustim gradskim sredinama gdje bi poremećaj površine bio neprihvatljiv.
• Infrastruktura zračne luke: Ugradnja odvodnih i komunalnih cjevovoda ispod uzletno-sletnih staza i rulnih staza bez utjecaja na operacije leta.
• Industrijska mjesta: Usmjeravanje cjevovoda kroz postojeća postrojenja i objekte gdje nadzemna ograničenja ili kontinuitet procesa sprječavaju površinski iskop.

Razmatranja zdravlja, sigurnosti i okoliša

Dok je postavljanje cijevi u mnogočemu sigurnije od otvorenog iskopa - manje izloženih rovova, manje interakcije s prometom, smanjeni rizik od kolapsa - ono uvodi vlastiti skup sigurnosnih razmatranja kojima se mora pažljivo upravljati.

Lansirne i prihvatne jame su ograničeni prostori i njima se mora upravljati prema propisima o ograničenom prostoru. Radnici koji ulaze u jame moraju biti opremljeni opremom za detekciju plina, odgovarajućom osobnom zaštitnom opremom i sustavima za hitno pronalaženje. Okvir dizalice i hidraulički sustavi rade pod ekstremno velikim silama, zahtijevajući kompetentne operatere i redovite preglede opreme.

Za sustave na bazi gnojnice, postrojenje za odvajanje bentonita stvara otpadnu gnojnicu koja se mora zbrinuti u skladu s lokalnim propisima o zaštiti okoliša. Ispuštanje vode zagađene bentonitom u oborinske odvode ili vodotoke je u većini jurisdikcija protuzakonito. Odgovarajući spremnici za taloženje, sustavi recikliranja i licencirani putovi za odlaganje obvezni su na mjestima koja su u skladu s propisima.

Buka i vibracije koje nastaju dizalicom - posebno nabijanjem cijevi - moraju se pratiti u blizini osjetljivih receptora kao što su škole, bolnice i stambeni objekti. Praćenje vibracija i ograničenja radnog vremena obično se nameću kao uvjeti dozvole u urbanim područjima.

Kako odabrati pravog izvođača za postavljanje cijevi

Odabir pravog izvođača za projekt postavljanja cijevi podjednako je važan kao i odabir pravog stroja. Ključne stvari koje treba ocijeniti prilikom raspisivanja natječaja ili imenovanja specijaliziranog izvođača uključuju:

• Dokazano iskustvo u specifičnim uvjetima tla i rasponu promjera cijevi relevantnom za vaš projekt.
• Evidencija o vlasništvu i održavanju opreme za podizanje cijevi koja će se koristiti — strojevi iznajmljeni od trećih strana mogu unijeti nesigurnost u ispravnost upotrebe.
• Jasna izjava o metodologiji koja pokriva dizajn jame, potporu na tlu, upravljanje čeonom površinom, plan podmazivanja, sustav navođenja i nepredviđene slučajeve za neočekivane uvjete.
• Prijedlozi praćenja naselja za urbane vožnje u blizini postojećih struktura, s definiranim razinama okidača i reakcijama.
• Reference iz usporedivih projekata dovršenih u protekle tri do pet godina, idealno s kontakt podacima za provjeru.
• Zdravstvena i sigurnosna evidencija — zatražite njihovu stopu incidenata o kojoj se izvješćuje RIDDOR i provjerite sve nedavne obavijesti o provedbi.

Najjeftiniji tender rijetko je najbolji izbor za podizanje cijevi. Izvođač bez pravog iskustva ili opreme za vaše specifične uvjete može koštati znatno više u kašnjenjima, sanaciji i zahtjevima od početne uštede na cijeni ugovora.