Slurry Balance Pipe Jacking Machine uitgelegd: hoe het werkt en wanneer u er een moet gebruiken

Wat een mestbalanspijpvijzelmachine eigenlijk doet

Een slibbalanspijpvijzelmachine is een sleufloos tunnelsysteem dat wordt gebruikt om ondergrondse pijpleidingen te installeren zonder een open sleuf langs het hele traject te graven. In plaats daarvan graaft de machine de grond uit vanuit een afgesloten snijkamer, terwijl een circulatiesysteem voor slurrypijpen de druk in evenwicht houdt met de omringende grond en het grondwater. Terwijl de snijkop naar voren beweegt, worden de doorpersbuizen van achteren naar binnen geduwd, waardoor de pijpleiding ontstaat terwijl de machine door de grond tunnelt.

Het deel ‘slurry balance’ van de naam verwijst naar hoe de machine omgaat met de stabiliteit van het gezicht. In plaats van alleen op mechanische ondersteuning te vertrouwen, wordt gebruik gemaakt van een gesloten slurrycircuit dat de uitgravingskamer onder druk zet met bentoniet- of polymeergebaseerde slurry, passend bij de druk van de omringende grond en grondwaterspiegel. Dit evenwicht voorkomt dat de tunnelwand naar binnen instort of dat de grond erboven zakt, wat vooral van cruciaal belang is bij werkzaamheden onder wegen, spoorwegen, rivieren of bestaande gebouwen waar oppervlakteverstoring geen optie is.

Hoe het mestcirculatiesysteem werkt, stap voor stap

Het begrijpen van het mestcircuit is essentieel om te begrijpen waarom deze machine zo goed presteert onder moeilijke bodemomstandigheden. Het proces volgt over het algemeen een consistente cyclus, van uitgraven tot afvoer van specie.

• De roterende snijkop aan de voorkant van de machine breekt grond en gesteente af terwijl deze door de grond voortbeweegt.
• De drijfmest wordt in de afgesloten uitgravingskamer gepompt, vermengd met de uitgesneden grond tot een vloeistofmengsel en oefent tegelijkertijd druk uit op het tunnelvlak.
• Dit grond-slibmengsel wordt vervolgens via afvoerleidingen teruggepompt naar een scheidingsinstallatie aan de oppervlakte of in de lanceerschacht.
• De scheidingsinstallatie filtert de uitgegraven grond- en steendeeltjes eruit, waardoor de gereinigde mest opnieuw kan worden gebruikt en terug in de machine kan worden gerecirculeerd.
• Sensoren in de machine controleren voortdurend de frontdruk en passen de mesttoevoer- en afvoerstroomsnelheden aan om de precieze balans te behouden die nodig is om bodembeweging te voorkomen.

Dankzij dit gesloten proces kunnen operators de druk in realtime nauwkeurig afstemmen, wat een van de grootste voordelen is van een drijfmest balans pijp jacking machine ten opzichte van oudere, minder geautomatiseerde tunnelingmethoden.

Bodemomstandigheden waarin mestbalanceermachines het beste presteren

Het kiezen van de juiste tunnelmethode voor een project hangt sterk af van de bodem- en watercondities langs het voorgestelde traject. Mestbalanspijpvijzelmachines blinken vaak uit in specifieke scenario's.

Hoge grondwaterspiegel en verzadigde bodems

Omdat het slurrysysteem de tunnelwand actief onder druk zet, is het bijzonder effectief op zandige, siltige of drassige bodems waar de grondwaterdruk er anders voor zou zorgen dat de tunnelwand instort of ongecontroleerd in de snijkamer stroomt. Dit maakt het een gebruikelijke keuze voor projecten in de buurt van rivieren, kustgebieden of laaggelegen stedelijke gebieden met hoge grondwaterstanden.

Gemengde grond en variabele geologie

Projecten die door een mengsel van klei, zand, grind en incidentele rotsfragmenten gaan, profiteren van het aanpassingsvermogen van het doorpersen van mestleidingen, omdat de instellingen van de snijkop en de mestdruk kunnen worden aangepast als de omstandigheden tijdens de rit veranderen. Deze flexibiliteit verkleint het risico dat u halverwege een tunnel vast komt te zitten als gevolg van onverwachte veranderingen in de grond.

Schijven over lange afstanden en grote diameters

Mestbalanssystemen worden vaak geselecteerd voor langere tunnelaandrijvingen en grotere buisdiameters, omdat de continue slibcirculatie helpt om wrijving en afvalverwijdering efficiënter te beheersen dan mechanische transportmethoden over langere afstanden.

Drijfmestbalans versus gronddrukbalansmachines

De twee meest voorkomende typen machines voor het doorpersen van pijpen zijn systemen voor slibbalans en gronddrukbalans (EPB), en aannemers moeten vaak de verschillen afwegen voordat ze zich voor een project ertoe verbinden.

Veel aannemers kiezen voor een slurry balance pipe jacking machine vooral wanneer grondwaterbeheersing de dominante risicofactor is voor een project, ook al vergt dit meer oppervlakte en een meer betrokken ondersteuningsopzet dan een EPB-alternatief.

Essentiële vereisten voor apparatuur en locatie-opstelling

Bij het uitvoeren van een mestbalanspijpvijzeloperatie is meer nodig dan alleen de machine zelf. Voor een volledig systeem zijn meerdere ondersteunende componenten nodig die ter plaatse samenwerken.

• Een lanceerschacht en ontvangstschacht met de juiste afmetingen en versteviging om de vijzelkrachten en het inbrengen of uittrekken van de machine aan te kunnen.
• Een hoofdvijzelframe en een hydraulisch stuwsysteem dat in staat is de pijpenreeks naar voren te duwen, tegen de grondwrijving en de weerstand van de snijkop in.
• Een slurriescheidingsinstallatie aan de oppervlakte, meestal inclusief bezinktanks, hydrocyclonen en soms centrifuges voor het verwijderen van fijne deeltjes.
• Drijfmestpompen en pijpleidingen die de machine verbinden met de scheidingsinstallatie, met de juiste afmetingen voor de tunnellengte en -diameter die wordt geïnstalleerd.
• Tussenliggende vijzelstations voor langere aandrijvingen, die de stuwkracht langs de pijpstreng verdelen om de spanning op een afzonderlijke sectie te verminderen.
• Een geleidings- en landmeetsysteem, vaak lasergestuurd of gyroscopisch, om de boring tijdens de rit op de geplande uitlijning en helling te houden.

Het is belangrijk om vroeg in het project voldoende ruimte te plannen voor de scheidingsinstallatie en de schachtgebieden, omdat het onderschatten van de vereisten voor de oppervlaktevoetafdruk een veel voorkomende oorzaak is van vertragingen zodra de mobilisatie begint.

Veelvoorkomende operationele uitdagingen en hoe bemanningen hiermee omgaan

Zelfs met een zorgvuldige planning worden de bemanningen die een slibbalanspijpvijzelmachine bedienen bij de meeste projecten geconfronteerd met een handvol terugkerende uitdagingen.

Kwaliteitscontrole van drijfmest

Het handhaven van de juiste dichtheid en viscositeit van de slurry is van cruciaal belang, omdat te dunne slurry het tunneloppervlak niet goed ondersteunt, terwijl te dikke slurry pompen en afvoerleidingen kan verstoppen. Bemanningen testen regelmatig de dichtheid van de slurry ter plaatse en passen de verhoudingen van bentoniet- of polymeeradditieven aan om het mengsel binnen het beoogde bereik te houden.

Beheer van de afvoer van uitgegraven grond

De afgescheiden grond uit het mestcircuit moet nog steeds worden afgevoerd of afgevoerd volgens de lokale regelgeving, en in stedelijke gebieden kan dit logistieke stuk een knelpunt worden als het niet naast het tunnelschema zelf wordt gepland.

Wrijving bij het opkrikken van pijpen bij lange aandrijvingen

Naarmate de pijpstreng langer wordt, neemt de wrijving over de lengte ervan toe, wat het vijzelsysteem kan belasten. Bemanningen passen vaak smeermiddelinjectiesystemen toe langs de pijpverbindingen en nemen tussenliggende vijzelstations op om de stuwkrachten over de volledige lengte van de aandrijving binnen veilige grenzen te houden.

Door deze uitdagingen proactief aan te pakken, door middel van regelmatige monitoring en vooraf geplande onvoorziene gebeurtenissen, blijft een project voor het doorpersen van slurrybalanspijpen op schema en wordt de kans op kostbare stilstand halverwege de rit verkleind.