Đường hầm siêu nhỏ trong điều kiện có nhiều đá và các chướng ngại vật khác

Đường hầm siêu nhỏ trong điều kiện có nhiều đá và các chướng ngại vật khác

Microtunneling là một kỹ thuật xây dựng ngầm phổ biến. Các cộng đồng sử dụng phương pháp này để giúp đặt các đường dẫn nước thải và tiện ích mới. Các công ty dầu khí sử dụng đường hầm siêu nhỏ để khoan các giếng mới.

Lập kế hoạch cho một dự án nơi sử dụng đường hầm siêu nhỏ để tạo lỗ khoan ban đầu, đòi hỏi bạn phải biết những gì có thể nằm bên dưới bề mặt. Các điều kiện đất khác nhau, vật cản, đá và đá tảng đều có thể gây khó khăn cho việc sử dụng các loại máy này để hoàn thành dự án.

Những loại chướng ngại vật nào có thể cản trở việc đi đường hầm siêu nhỏ?

Khi nói đến đường hầm siêu nhỏ, nhiều vật cản có thể cản trở. Trong các giai đoạn lập kế hoạch của bất kỳ công trình xây dựng ngầm nào, việc khảo sát địa chất là cần thiết. Cuộc khảo sát có thể giúp các nhà quy hoạch xác định các chướng ngại vật tiềm ẩn mà họ có thể gặp phải trong quá trình đào hầm. Đá và đá ngầm chỉ là một phần nhỏ của những gì có thể nằm bên dưới bề mặt và gây ra các vấn đề cho người khoan.

Tại các khu đô thị, tiện ích ngầm đang là vấn đề nan giải của tất cả các dự án ngầm. Có bản đồ chính xác dưới lòng đất giúp tránh những vật cản này. Đáng buồn thay, không phải tất cả các bản đồ tiện ích ngầm đều chính xác như mức cần thiết của chúng để tránh các vấn đề tiềm ẩn khi làm đường hầm vi mô.

Các vật cản tiềm ẩn khác có thể xuất hiện trong quá trình xử lý đường hầm siêu nhỏ là các vật liệu xây dựng có sẵn. Cọc ván bê tông và các tấm bê tông từ các công trình trước đây có thể gây ra sự cố cho các dự án đường hầm siêu nhỏ. Bằng cách xem xét các kế hoạch xây dựng cho địa điểm, công nhân có thể xác định xem có bất kỳ phương pháp che chắn nào có thể ảnh hưởng đến dự án đã được sử dụng hay không,

Công nhân cũng có thể gặp phải các vật cản tự nhiên trong quá trình xử lý đường hầm siêu nhỏ. Đá, đất sỏi và đá tảng có thể có trong lớp đất bên dưới. Một cuộc khảo sát địa chất, cùng với việc xem xét địa điểm bằng radar xuyên đất (GPR), có thể giúp vạch ra bất kỳ khu vực tiềm ẩn nào có vấn đề.

Bạn có thể sử dụng Microtunnel thông qua những gì?

Đá là một thuật ngữ mơ hồ khi xác định xem liệu đường hầm vi mô có phải là một lựa chọn hay không. Thuật ngữ "đá" bao gồm một loạt các loại vật liệu và đặc điểm. Một số loại đá giòn, trong khi những loại khác có áp suất giới hạn trên 300 megapascal (MPa). (Đọc thêm: Tìm hiểu dự khác biệt giữa Microtunneling và Khoan định hướng ngang)

Khả năng siêu nhỏ xuyên qua đá trầm tích có từ những năm 1990 bằng cách sử dụng các loại máy móc ở mọi kích cỡ. Đá trầm tích, khi được khoan, hoạt động giống như đất dày đặc và dễ dàng cho máy khoan xuyên qua đường hầm một cách nhanh chóng.

Mặt khác, đá sa thạch có thể gây khó khăn hơn cho việc hoàn thành dự án. Đá sa thạch làm mòn dụng cụ cắt và có thể giới hạn chiều dài ổ đĩa. Nếu dụng cụ cắt quá mòn, công nhân cần tiếp cận mặt để thay thế dụng cụ trước khi tiếp tục.

Đá lửa và đá biến chất cứng hơn có thể được đào xuyên qua các đường hầm. Tuy nhiên, tiến bộ này đã xảy ra tương đối gần đây, chỉ sau khi chuyển giao thế kỷ. Trước đầu những năm 2000, máy khoan đường hầm siêu nhỏ (MTBM) không có khả năng truy cập bằng khuôn mặt.

Việc thiếu khả năng tiếp cận khiến hầu như không thể thay đổi các dụng cụ cắt đã mòn trong quá trình truyền động. Thậm chí ngày nay, chỉ những máy doa có đường kính ngoài lớn hơn 59,25 ”mới có khả năng tiếp cận bề mặt cần thiết để tạo đá mài mòn.

Để xác định xem microtunneling có phải là một lựa chọn hay không, các nhà quy hoạch nên thực hiện một nghiên cứu địa chất chi tiết. Trong nghiên cứu, họ nên tìm hiểu loại đá có trong đất. Đá phải được phân loại theo ổ và trong một chiều dài ổ cụ thể. Nó phải đánh dấu vị trí của bất kỳ vùng chuyển tiếp nào từ đá sang đất cũng như định hướng và khoảng cách của lớp nền đá.

Các nhà lập kế hoạch cũng nên tiến hành các bài kiểm tra tải trọng điểm và độ xuyên thủng.

Máy khoan lỗ Microtunnel có thể khai thác xuyên qua tảng đá không?

Máy khoan lỗ siêu nhỏ có thể phá nhiều cấu trúc dày đặc khác nhau. Tuy nhiên, các thành phần và đường kính tảng đá là một yếu tố quyết định liệu MTBM có thể xử lý công việc hay không.

Đá tảng có thể là bất kỳ cấu trúc đá nào có kích thước từ 1 đến 30 feet. Hầu hết các tảng đá ngầm dưới lòng đất đều có độ cao từ một đến ba feet. Những tảng đá rất lớn có lớp trên 30 feet được gọi là đá nổi và thường dài ra và xuất hiện gần đá gốc.

Các nhà quy hoạch phải tính toán và xem xét độ bền của các tảng đá xuất hiện trong đường hầm siêu nhỏ. Những tảng đá từ nền tảng địa phương, chưa được vận chuyển bằng phù sa hoặc trầm tích băng thường yếu hơn những tảng đã được vận chuyển “xuống dòng” đến vị trí hiện tại của chúng. Tuy nhiên, những tảng đá này rất hiếm.

Theo bài báo “Tunneling in Cobbles and Boulders” của Steven W. Hunt, hầu hết các tảng đá có cường độ nén không giới hạn tối đa là 22.000 đến 45.000 psi (152-310 MPa) và cường độ nén không giới hạn tối thiểu là 5.000 đến 25.000 psi (34 đến 172 MPa). Nếu cường độ nén của tảng đá được tính toán là nhỏ hơn 2.900 psi (20MPa), thì không cần sử dụng máy cắt đĩa. Đối với những tảng có từ 10.000 đến 15.000 psi (69 đến 103 MPa), cần phải lắp thêm dao cắt đĩa vào đầu dao.

Các nguy cơ tiềm ẩn, rủi ro và hậu quả của việc đào đường nhỏ xuyên qua đá tảng

Mặc dù một số MTBM có thể cắt xuyên qua các tảng đá ở một kích thước nhất định, nhưng luôn có một số mối nguy hiểm liên quan đến việc đào hầm qua các cấu trúc này. Những tảng đá có đường kính trên 20 đến 30%, không có lối vào khoang chứa mặt hoặc dao cắt đĩa có thể khiến MTBM bị kẹt hoặc yêu cầu giải cứu đường hầm trục và bỏ đường hầm MTBM. Nếu nó không bị kẹt, máy cắt hoặc thanh nghiền đá sẽ bị mòn. (Đọc thêm: HDD trong điều kiện khắc nghiệt: Khoan giữa đá và nơi cứng)

Các hậu quả tiềm ẩn khác bao gồm bơm bị đứt và mòn nhẹ, có thể gây hỏng bơm hoặc đứt đường dây. Cổng nạp có thể bị cắt, dẫn đến các đường bùn bị kẹt và các lỗ mở rộng. Các tảng đá có thể gây kẹt đối với đường nạp trục vít cân bằng áp suất đất (EPB).

Thiệt hại đối với MTBM chỉ là một rủi ro mà các công ty cần xem xét. Ví dụ, nếu đội xây dựng xác định một tảng đá quá lớn để có thể cắt xuyên qua, có thể xem xét việc nổ hoặc tách vật cản. Mặc dù đây là một giải pháp khả thi, nhưng vụ nổ có thể gây ra khoảng trống, mất mặt đất hoặc hố sụt.

Kết luận

Với việc kiểm tra và lập kế hoạch phù hợp, người lao động có thể xác định kích thước và chiều dài ổ đĩa của máy khoan đường hầm siêu nhỏ là phù hợp với nhu cầu của họ. Trong khi một số máy có thể xử lý đá mài mòn và các tảng đá có kích thước từ nhỏ đến trung bình, thì một số máy khác lại không thể. Một cuộc khảo sát địa chất kỹ lưỡng có thể ngăn chặn những nguy cơ tiềm ẩn trở thành hiện thực.