Descriere Microtunel

download Descriere Microtunel

of 13

description

pipe jacking

Transcript of Descriere Microtunel

MICROTUNELAREDESCRIERE TEHNICMetoda de microtunelare presupune efectuarea de operaii ciclice. Tronsoanele scurte (tuburi de 2-3 metri n general) sunt introduse unul dup altul din puul de lucru spre puul de ieire.

Imagine a elementelor care compun sistemul de microtunelareSistemul de microtunelare este compus din mai multe elemente: O staie de pompare care asigur avansarea;

O forez, format dintr-o roat de tiere la capt i un sistem de concasare, permind astfel aciunea de excavare; Un sistem de fluidizare pentru evacuarea molozului; Un sistem de ghidare pentru controlarea i, dac este cazul, corectarea traiectoriei; Un sistem de injecie care are scopul de a asigura lubrifierea, apoi fixarea canalizrii;

Un post de pilotare la suprafa pentru asigurarea controlului asupra diferitelor pri componente ale forezei. Un operator (sau pilot) asigur controlul la suprafa, din containerul de pilotaj, situat n apropierea puului de lucru, pentru a supraveghea aciunile n desfurare. Principiul de funcionareTehnica de forare const n introducerea canalizrii n ordine secvenial. Aceasta se realizeaz prin instalarea succesiv a tuburilor n urma aciunii forezei. Avansarea se face cu ajutorul forei transmise de cei patru cilindri hidraulici situati pe masa de traciune la cadrul de impingere aezat pe eav. Masa este sprinjinit n partea din spate de un perete de rezistenta din beton.

Staii de presiune la baza puuluiProcedura de instalare a staiilor de presiuneInstalarea staiei de presiune se efectueaz n conformitate cu o procedur bine definit. Trebuie controlat i validat fiecare operaiune nainte de a trece la etapa urmtoare. Procedura de instalare este descris n modul urmtor: Reperarea punctelor de aliniere la suprafa (cu ajutorul unui topograf)

Fixarea punctelor de referin n interiorul puului Coborrea mesei de traciune i poziionarea ei n axul arcului n planimetrie i altimetrie Coborrea tabloului de comand i a cadrului de impingere ndreptarea laserului ctre o parte fix, separat de masa de traciune i de reglare, n poziie vertical i n pant, i introducerea datelor n computerul de comand al postului de comand

Aezarea pe nlime, n pant i n poziie vertical a mesei de traciune prin intermediul cricurilor de reglare i al razei laser Aezarea elementelor de protecie colectiv la baza puului (paliere,.) Fixarea n peretele de rezistenta i blocarea mesei de traciune Instalarea presgarniturii n axul de intrare al frezei Instalarea inelor de alunecare Coborrea captului forezei n interiorul puului

Instalarea racordurilor de canalizare Trecerea captului n presgarnitur i poziionarea acesteia pe sol nceperea forajului prin rotirea captului i impingerea cilindrilor hidraulici Staii intermediaren funcie de lungimea de forare, pot fi instalate staii intermediare adiionale. Staiile intermediare sunt formate din cilindri hidraulici situati ntre dou tuburi (dintre care unul prezint o desprindere) i, la interior, dintr-un inel de repartizare a eforturilor.Tuburile care intr n contact direct cu staia sunt special construite pentru acest procedeu.

Staie de presiune intermediarAceste staii sunt folosite atunci cnd fora de impingere necesar naintrii este mai mare dect capacitatea de rezisten a tuburilor. Acestea sunt asemntoare staiilor clasice. n timpul procesului de instalare a unei staii intermediare, introducerea tuburilor se face pe etape. Captul ansamblului tuburilor este mai nti introdus prin prima staie, apoi fiecare subtronson este introdus n propria sa staie intermediar pn la ultimul, care este introdus de ctre cilindrii hidraulici situati pe staia de presiune a puului de plecare.n timpul desfurrii acestui proces, cilindrii hidraulici ai staiilor inactive sunt blocati pentru ca eforturile s fie retransmise mesei de traciune. PresgarnituraDin cauza presiunii diferitelor lichide n partea frontal (n pricipal, lichid de fluidizare) i la interfaa ntre tuburi (lichid de lubrifiere), este necesar etaneitatea ntre teren i pu. n acest sens, o presgarnitur este instalat n peretele puului de lucru, la intrarea n tunelul care va fi forat. Acest element permite crearea unei bariere etane ntre teren i pu. Presgarnitura mpiedic infiltrarea apei prezente n pmnt i a lichidului de fluidizare n pu prin tunelul excavat. Aceasta are n componen elastomer care intr n contact cu nveliul exterior al diferitelor tuburi care traverseaz tunelul, asigurnd astfel etaneitatea.

Schem 3D presgarnitur

Instalarea tuburilorTubul este introdus n ntregime n momentul n care cadrul de impingere a atins nivelul maxim. Cadrul de impingere este retras, apoi un alt tub este introdus n puul de lucru. n timpul procesului de instalare, acesta este susinut de lanurile de ridicare. Legtura cu cadrul de impingere i tubul care l precede se face printr-o simpl nfiletare. Doar foreza i tubul urmator pot fi nfiletate. Numai foreza i tubul urmator sunt legate prin nfiletare. n urma acestei operaiuni, se cupleaz diferitele reele de microtunelare (conducte de fluidizare, staii de injecie.).

mpingerea tubului poate avea loc dup efectuarea operaiunilor menionate. Scoaterea forezeiAtunci cnd foreza ajunge la nivelul puului de ieire, se pregtete scoaterea mainii. n cazul n care puul de ieire se afl sub nivelul pnzei freatice, un timpan din beton nearmat, care are o grosime de aproximativ 40 cm, va fi poziionat n faa peretului interior. Pentru a asigura etaneitatea, presgarnitura este aezat n acelai fel n care a fost poziionat n puul de lucru. Atunci cnd foreza este aproape de intrarea puului, pilotul oprete operaiunea de excavare i fluidizare. n acelai timp, foreza este direcionata manual pn n momentul n care roata de tiere atinge timpanul din beton nearmat. Astfel, terenul este pregtit pentru finalizarea excavrii tunelului. n acest moment, faza de microtunelare a fost finalizat. Prin urmare, staia de presiune este pus n micare pentru a face posibil avansarea. Foreza i tubul urmator sunt mpinse, demontate i extrase din puul de ieire cu ajutorul unei macarale. De altfel, dou inele de ridicare sunt strnse pe aceste dou elemente n momentul scoaterii lor din pu pentru a permite agarea lanurilor de ridicare.

Pregtirea i scoaterea forezeiCanalizarea este ngropat pn este fixat n poziie definitiv. Dup aceast operaiune, diferitele tubulaturi (fluidizare, ungere, cabluri, iluminare tunel) vor fi demontate.

Scoaterea forezeiExcavareaExcavarea se realizeaz cu ajutorul unei roi de tiere instalate la captul forezei. Aceast roat, format din piese care permit forajul terenului, acioneaz sub aciunea combinat a micrii de rotaie i mpingere. Pentru a asigura condiiile necesare excavrii, roile de tiere vor fi alese n funcie de natura straturilor geologice, innd cont de proprietile fizice i mecanice ale solurilor forate. Aciunea de rotaie a acestora poate fi efectuat n dou sensuri. Aceast funcie se dovedete a fi util n cazul blocrii roii de ctre un obstacol. Mai mult, schimbarea sensului de rotaie al roii de tiere duce la atenuarea fenomenului de ruliu (rotaia forezei n raport cu axul su). Fluidizarea hidraulica i tratarea molozuluiFluidizarea se refer la transportul molozului excavat din camera de concasare la suprafa. Aceast operaiune const n punerea molozului ntr-un lichid n micare pentru ca apoi acestea s fie scoase la exterior. Sistemul de fluidizare funcioneaz n circuit nchis"; lichidul cu ajutorul cruia se transport molozul este reciclat printr-un sistem de separare. Va fi apoi pstrat n vederea refolosirii sale. Procedura de funcionare

Schem de funcionare a sistemului de fluidizare

(1): Lichidul de fluidizare ajunge sub presiune n camera de concasare i se amestec cu molozul excavat. (2): Aceast suspensie este evacuat cu ajutorul unei pompe de refulare instalate n pu sau la suprafa, dup caz, de-a lungul evilor de fluidizare pn la sistemul de separare, trecnd prin containerul de pilotare (unde se afl captatoare care au rolul de a verifica presiunea i debitul refulat). (3): Lichidul ptrunde n sistemul de separare.A: n general, acest procedeu este compus dintr-un sistem dublu care cuprinde maina de extracie a nisipului i hidrociclonul. Acesta dispune de ciururi vibrante care elimin elementele brute ( > 300 m). Sistemul este suficient n cazul solurilor nisipoase i pietroase.

B: Separarea cu ajutorul hidrociclonilor permite evacuarea particulelor fine, a nisipului i a aluviunilor (45 m < < 300 m). Sub impactul forei de presiune, noroiul intr n interiorul hidrociclonului, ceea ce d natere forei centrifuge. Forma conic a elementelor de separare produce desprinderea particulelor solide care se depun la baz. n momentul n care se acumuleaz sedimente, are loc deschiderea regulatorului. Lichidul iese prin scurgerea de siguran.Particulele solide separate sunt transportate ntr-o ben pentru a fi apoi descrcate. C: Sistemul de decantare, compus din cuve situate n spatele mainii de extracie a nisipului, permite reinerea particulelor solide, mai dense dect lichidul de fluidizare. Aceste elemente se depun la baz. Cuvele vor fi curate regulat pentru a ndeprta resturile acumulate. D i E:

n cazul n care solul este argilos, lichidul este transferat din cuvele de decantare n unitatea de floculare. n continuare, lichidului i se adaug o substan chimic pentru a susine procesul de generare a agenilor de floculare. Apoi acesta este transferat ntr-un tur decantor, de unde agenii de floculare decantai sunt transmii ntr-un aparat centrifugal i apoi separai. Jeturi de nalt presiuneSistemul de jeturi de nalt presiune se afl la nivelul camerei de abataj. Acesta permite detaarea blocurilor inserate n roata de tiere. Dispozitivul este folosit mai ales n cazul solurilor argiloase, unde se produce o aderen mai mare. Lichide de fluidizaren general, transportarea rezultatului forarii in soluri nisipoase se efectueaz prin folosirea apei amestecate cu noroi bentonitic. Alegerea este determinat de condiiile de stabilitate ale prii frontale, de densitate i de granulometria materialelor care trebuie transportate. Compoziia noroiului va fi stabilit n funcie de configuraia solurilor forate, n acelai timp, o atenie deosebit va fi atribuit compatibilitii dintre lichidul de fluidizare i mediul subteran.

Noroiul bentonitic se folosete atunci cnd solul este necoeziv sau foarte deschis i poate fi asociat cu aditivi, precum polimerii hidrosolubili.Teste de rezisten sau studii specifice referitoare la lichidele utilizate vor fi supuse aprobrii efului de antier. Aciunea de ghidareControlul traiectoriei forezei parcurge dou faze diferite: reperarea poziiei corectarea traiectoriei Reperarea poziiein general, controlul traiectoriei forezei fa de traiectoria sa teoretic se efectueaz cu ajutorul razei laser. Aceasta este emis din puul de lucru ajungnd pn la inta plasat n interiorul forezei. Fasciculul reprezint traiectoria canalizrii. Acest sistem este folosit pentru lungimi de pn la 200 m. Dincolo de aceste lungimi, efectul de miraj" (fenomen de refracie cauzat de diferena de temperatur ntre straturile de aer din tunel) i difracia luminii laser afecteaz fiabilitatea datelor.De aceea, sistemului de ghidare prin laser i este asociat un sistem de msurare a nivelului hidrostatic pentru lungimi superioare.

Pentru realizarea curbelor , i se asociaz nivelului de msur a nivelului hidrostatic un sistem de tip compas giroscopic, ceea ce permite aciunea de ghidare a forezei. Corectarea traiectorieiCaptul frezei cuprinde dou pri: una este fixat pe tubul urmtor i conine inta laser, iar cealalt se afl n capt, este mobil i cuprinde roata de tiere i camera de concasare. Aciunile de corectare a traiectoriei au loc prin orientarea captului mobil n raport cu segmentul urmator cu ajutorul a patru cricuri de articulaii poziionate la 90 unul de altul fa de axul mainii. Diferenele de micare astfel create ntre fiecare cric permit corectarea orizontal i vertical a traiectoriei. Cricurile sunt dirijate din postul de pilotaj.Injecii de lubrifiereDou tipuri de efort se opun aciunii de mpingere necesar avansrii: Presiunea n capete (P)

Eforturile de frecare (f) (dependente de caracteristicile solului) care acioneaz asupra ansamblului tuburilor i cresc odat cu lungimea de forare. Acest parametru din urm poate avea o mare influen asupra frezei. Gradul de aciune al acestuia poate fi redus de procedeul de lubrifiere descris mai jos. Supratierea reprezint diferena dintre diametrul exterior al roii de tiere din captul frezei i cel al evilor introduse. Diametrul roii este superior celui al evilor (n jur de 30 mm).n primul rnd, aceasta permite decomprimarea radial a solului i reduce presiunea care acioneaz n mod normal asupra evilor. Mai mult, acest gol inelar se umple, n timpul avansrii tunelului, cu mortar pentru lubrifiere n vederea diminurii eforturilor de frecare ntre sol i evi.

n consecin, mpingerea necesar avansrii este redus. Lungimea forajului posibil fr utilizarea staiilor intermediare va crete n importan (pentru c nivelul de rezistena maxim a evilor introduse n timpul eforturilor de frecare va fi atins mai trziu).

Schema princpiului de injecie de lubrifiereOperatorul se ocup de aplicarea injeciilor, transmind din postul de pilotaj informaiile cu ajutorul unui semnal electric care trece printr-un cablu (albastru) la staiile de injecie, aezate la intervale regulate de-a lungul traseului, ceea ce permite repartizarea optim a mortarului. n general, se alege un interval ntre 6-30 m, n funcie de natura solurilor forate. n cazul unui sol cu argil gonflant, lubrifierea are rolul de a mpiedica strngerea pmntului n jurul peretelui exterior al tuburilor. Solurile nisipoase au nevoie de o lubrifiere important (unghi de frecare ridicat).Fiecare staie are 3 supape cu comand pneumatic, fiecare fiind prins prin 3 conducte de injecie (A, B i C) de eava pe care se situeaz. Acest dispozitiv permite nchiderea sau deschiderea conductei/conductelor selectat(e). (eav de aer comprimat rou)

O pomp de injecie de bentonit aflat la suprafa transmite ctre aceste staii lichidul cu ajutorul unei evi de canalizare (galben). Pompa este prevzut cu un melanjor, malaxor i un sistem de injecie. Pilotul poate regla debitul injeciei pentru fiecare conduct, precum i durata injectrii.

Schema unei staii de injecieLubrifiantul folosit pentru aceast operaie va fi noroiul bentonitic. Gestionarea i nregistrarea parametrilorParametrii msurai apar la nivelul postului de pilotaj, situat n apropierea puului de lucru. Containerul de pilotaj este organul de comand al sistemului de microtunelare. Este format din dou pri separate de un paravan insonorizat, o parte reprezentnd postul de pilotaj, iar cealalt grupul de putere hidraulic.

Foto container de pilotajCmpul de afiare a defeciunilor de pe ecranul central permite cunoaterea n timp real a oricror disfuncionaliti i intervenia rapid. Ansamblul de parametri transmii:

Parametri de traciune Avansarea cricurilor de traciune/evilor hidraulice principale (mm)

Avansarea cricurilor de traciune/evilor hidraulice ale staiilor intermediare (mm)

Presiunea cricurilor de traciune/evilor hidraulice principale i ale staiilor intermediare (bar i %)

Fora de mpingere a cricurilor principale i ale staiilor intermediare (bar)

Afiarea staiilor intermediare n serviciu Operatorul poate oricnd s regleze fora de mpingere a cricurilor cu ajutorul variatorului de frecven. Acesta asigur posibilitatea variaiilor optime n funcie de date precum presiunea din partea frontal, parametrii de excavare i de fluidizare definii mai jos. Mai mult, avansarea evii n timpul introducerii sale poate fi supravegheat n timp real i poate fi evaluat cu ajutorul roii de msur. Valoarea vitezei de avansare permite estimarea duratei rmase de introducere a evii nainte de a aplica acelai procedeu unei alte evi. Parametrii de excavare Viteza de rotaie a roii de tiere (tr /min)

Sensul de rotaie al instrumentului de abataj (D / G)

Presiunea n partea frontal (bar)

Operatorul acioneaz asupra sistemului de excavare, reglnd viteza de rotaie a forezei din postul de pilotaj. Modificarea sensului de rotaie poate permite forezei s elimine un obstacol, capacitile de excavare rmnnd aceleai, indiferent de sensul de rotaie. De asemenea, fenomenul de ruliu (rotaia forezei n raport cu axul su longitudinal) poate fi atenuat prin schimbarea sensului de rotaie a unghiului de ruliu. Acest fenomen apare mai ales dac instrumentul de tiere se oprete brusc din cauza unor elemente brute, nefinisate. Parametrii de fluidizare Viteza de rotaie a pompelor de alimentare i de refulare (tr / min i %)

Debitele conductelor de alimentare i refulare (m3 / h )

Presiunea de aspiraie a pompei de alimentare (bar)

Presiunea de fluidizare a pompei de refulare (bar)

Presiunea apei la conducta de apiraie (bar)

Presiunea n by pass (bar)

Afiarea funciei i poziiei vanelor de deschidere a pompelor (Deschis / nchis)

Controlul de fluidizare se efectueaz prin reglarea debitelor de injecii i refulare ale pompelor. Este necesar s se in cont de aceste aspecte, avnd n vedere faptul c natura terenului poate influena aceti parametri. Operatorul regleaz debitul, modificnd viteza de rotaie a pompelor de alimentare i de refulare pentru ca acesta s nu ating o valoare prea ridicat (ceea ce ar duce la eroziunea excesiv a terenului i la destabilizarea prii frontale (n cazul solurilor nisipoase)) sau prea sczut (ceea ce ar duce la sedimentarea molozului n circuitul de fluidizare i, prin urmare, la colmatarea evilor (n cazul solurilor argiloase)). Variatorii de frecven permit aciunea asupra acestor parametri. Pe lng analiza studiului geotehnic privind natura solului forat, va fi efectuat i un control regulat al molozului evacuat pentru a determina tipurile de soluri ntlnite i pentru a adapta procesul de fluidizare n funcie de acestea.

Caracteristicile fizice i geologice ale noroiului vor fi verificate periodic. n ceea ce privete turnul de decantare, va fi efectuat curarea regulat a acestuia, permind astfel schimbarea lichidului de fluidizare i optimiznd astfel procesul amintit. ntr-adevr, calitatea sistemului de fluidizare scade pe msur ce lichidul intr n contact cu molozul. Parametrii de ghidareParametrii care asigur ghidarea se afl pe ecranul de vizualizare. Acest ecran permite vizualizarea, cu ajutorul valorilor numerice, a: Avansrii totale a ansamblului tuburilor (mm) i a vitezei de naintare (mm/min) Devierii verticale i orizontale a intei n raport cu axul teoretic (mm) Devierii verticale i orizontale a captului n raport cu axul teoretic (mm) nclinrii forezei (mm / m) Tendinei forezei de a se distana (Distan direcional) (mm / m) Ruliului(rotaia forezei n raport cu axul su) () Amplitudinii i diametrului razei laser asupra intei (% si mm)Trebuie s se in cont de faptul c unghiurile de nclinare i ruliul sunt msurate cu ajutorul pantometrului care folosete ca referin accelerarea forei de gravitaie. Ruliul poate fi corectat de ctre pilot prin schimbarea sensului de rotaie al instrumentului de tiere. Graficul central permite observarea: Devierea intei n raportul cu axul care trebuie urmrit

Devierea roii de tiere n raport cu axul care trebui urmrit

Tendina de deprtare a forezei fa de axul care trebuie urmrit Ecranul principal arat valorile:

Micrii a 3 cricuri de ghidare (mm)

Presiunii cricurilor de ghidare (bar)Monitorul de control pentru ghidare i permite pilotului s observe, cu ajutorul reprezentrii grafice, poziia intei i a roii n raport cu direcia pe care acestea ar trebui s o aib n timpul procesului de forare. De asemenea, acesta poate observa tendina, adic procesul direcia axului mainii. Valorile numerice ale devierilor verticale, orizontale din capt sau de la nivelul intei pot fi observate n timp real. Aadar, pilotul poate s regleze viteza cricurilor de ghidare, permind astfel apropierea forezei de axul teoretic. Parametrii de injecie (n caz de injecii automate) Folosirea noroiului bentonitc sau din amestec bentonitic ciment n fiecare van de injecie (m3)

Timpul de ungere pentru fiecare van (min sau sec)

Debitul de injecie n fiecare conduct (m3/ h)

Pornirea sau oprirea pompei se efectueaz de la postul de pilotaj. Pilotul poate controla manual durata i debitul de injecie sau automat (van de oprire cuplat cu un captor de presiune pentru injecie). Cilindri hidraulici

Forez

Container de comand

Sistem de decantare

Tuburi de mpingere

Roat de tiere

Cadru de impingere

Cilindri hidraulici

Cablu electric

eav de aer comprimat

Conduct de injecie pe baz de bentonit

Joint de dmarrage Garnitur de pornire, Joint presse toupe presgarnitur, Paroi du puits perete a puului

Eau nettoye Ap epurat, Eau charge en dblais ap care intr n contact cu molozul, Pompes d'alimentation et refoulement- pompe de alimentare i refulare, Container de pilotage Container de pilotaj, SYSTEME DE SEPRARATION SISTEM DE SEPARARE, INSTALLATION CLASSIQUE INSTALAIE CLASIC, ELEMENTS OPTIONNELS SELON LES SOLS RENCONTRES ELEMENTE OPIONALE N FUNCIE DE NATURA SOLURILOR, Centrifugeuse aparat centrifugal, BENNE- ben, Dessableur main de extracie a nisipului, Hydrocyclones hidrocicloni

_1447760900.doc