Datorită creșterii gradului de conștientizare a publicului, protecția mediului și sustenabilitatea au căpătat o importanță deosebită în industria construcțiilor. Conservarea resurselor prin intermediul tehnologiilor sustenabile este esențială, atât în faza de planificare, cât și în faza ulterioară de construcție.

Metodele inteligente de instalare a conductelor fără șanțuri (trenchless), cum ar fi metoda „slurry pipe jacking” (instalarea conductelor utilizând cilindri hidraulici puternici, un scut de tăiere și șlam), sunt necesare pentru instalarea rapidă și sigură a utilităților subterane, cu un impact minim asupra mediului înconjurător. Această metodă de instalare a conductelor implică excavarea unei gropi de intrare și de ieșire, utilizarea unui AVN (Automatische Vortriebsmachine Nass – Mașină Automată pentru Excavarea Umedă a Tunelelor)) cu scut de tăiere, care este împins în poziție de cilindri hidraulici, în timp ce solul din fața scutului, amestecat cu apă, este înlăturat prin conducta formată din mai multe secțiuni dispuse succesiv în spatele mașinii de excavat. Provenind inițial de la aplicațiile mai degrabă tradiționale în construcția de tuneluri de canalizare și de apă, metoda „slurry pipe jacking” sau a micro-tunelurilor cu șlam este utilizată pe scară largă în prezent pentru traversări dificile de-a lungul traseelor de cabluri sau de conducte subterane, conducte de evacuare și de admisie pentru desalinizarea apei de mare sau pentru instalarea conductelor în aproprierea coastelor. Această metodă de instalare acoperă întregul spectru geologic, cu o flexibilitate ridicată în ceea ce privește diametrele, lungimile de acționare și adâncimile secțiunii de rețea care urmează să fie instalată. În prezent, noile metode fără șanțuri, cum ar fi E-Power Pipe® și dezvoltarea în continuare a tehnologiilor existente, oferă proiectanților, operatorilor de rețele și companiilor de construcții o gamă largă de soluții eficiente pentru realizarea proiectelor lor de infrastructură subterană.

Tendințe în utilizarea metodei micro-tunelurilor cu șlam

Dezvoltarea continuă a tehnologiei micro-tunelurilor de șlam joacă un rol esențial în depășirea limitelor de fezabilitate și în îndeplinirea cerințelor sporite ale proiectelor. Din punct de vedere geotehnic, proiectele actuale de infrastructură de utilități publice trebuie să facă față unei game largi de medii geologice, inclusiv mici suprasolicitări, roci erodate, tranziții rocă-sol, precum și roci dure fracturate și intacte cu rezistență și abraziune ridicate. În trecut, în condiții de rocă dură, aplicabilitatea micro-tunelului cu șlam a fost limitată, în special în gama de diametre greu accesibile. În prezent, numărul tot mai mare de proiecte de instalare a țevilor în condiții de rocă dură este determinat, în principal, de evoluțiile tehnologice recente, care permit depășirea limitărilor legate de lungimea de acționare și îmbunătățirea performanțelor. Datorită evoluțiilor tehnologice majore, cum ar fi inovațiile în ceea ce privește performanțele mașinilor, proiectarea sculelor de tăiere, echipamentele periferice și soluțiile digitale, limitele micro-TBM-urilor (MTBM – mașină pentru execuția micro-tunelurilor) pentru execuția de micro-tuneluri cu șlam de diametru mic în rocă dură sunt permanent depășite. În acest articol sunt descrise în detaliu cele mai recente inovații și sunt prezentate experiențele aferente din patru șantiere dificile de instalare de țevi în rocă dură.

Clasificarea rocilor și selectarea MTBM-urilor

Pentru a alege tipul corect de MTBM, pentru a concepe roata de tăiere potrivită și pentru a previziona performanțele de execuție a micro-tunelurilor, trebuie luate în calcul toate proprietățile rocilor și masa rocilor situate de-a lungul traseului conductei. Cu toate acestea, este bine cunoscut faptul că, pentru proiectele la scară mică și de instalare a țevilor de diametre mici, nu este posibil să se determine toți parametrii. Parametrii cei mai importanți și minimi pentru fiecare proiect ar trebui să fie următorii:

● Rezistența: Rezistența la compresiune neîngrădită UCS, Rezistența la tracțiune TS, Indice de încărcare punctiformă PLI

● Abraziune: Indice de abraziune Cerchar CAI

● Masa rocilor: Denumirea de calitate a rocilor RQD, valoarea Q, indicele de masă a rocilor RMR

● Informații despre apele subterane (presiune, chimie etc.)

Baza pentru acești parametri ar trebui să fie întotdeauna un profil geologic solid, în care informațiile geologice și geotehnice pot fi corelate cu informații specifice proiectului, cum ar fi adâncimea traseului tunelului. În funcție de cel mai important parametru unic, UCS, se recomandă o gamă de aplicații pentru MTBM cu șlam, așa cum se arată în figura 1 pentru diferite diametre.

Figura 1- Gama recomandată de aplicații MTBM cu șlam pentru anumite rezistențe de rocă

Caracteristicile MTBM cu șlam, pentru roci dure

Cunoscând condițiile dificile de execuție a micro-tunelurilor în rocile dure, se acordă mai multă atenție factorilor de performanță ai MTBM și proiectării componentelor critice descrise mai târziu în acest capitol, cum ar fi roata de tăiere, sculele sau sistemele anti-ruliu. Este important de reținut faptul că toate componentele și capacitatea lor de operare trebuie să fie adaptate între ele. Astfel, reușita operațiunilor de instalare a țevilor în roci dure utilizând MTBM cu șlam este determinată de încorporarea cu succes a tuturor componentelor într-un sistem funcțional. Pentru a crește performanța, este important să se găsească gâtuirile din sistem și să se mărească capacitatea acestuia. Întregul sistem poate fi atât de eficient pe cât îi permite cea mai slabă componentă a sa. Acest capitol prezintă părțile de echipament care sunt esențiale pentru a crește în continuare performanța unui MTBM.

Proiectarea roții de tăiere

Componența roții de tăiat este cea mai importantă parte în aplicațiile pentru roci. Dimensiunea și dispunerea instrumentelor de tăiere sunt determinate de proprietățile rocilor și depind de diametru (vezi figura 2). Această dispunere conduce obținerea unor dimensiuni rezonabile ale așchiilor de rocă, care pot fi gestionate de sistemul de evacuare. Plăcile de protecție împotriva uzurii și fețele dure joacă un rol esențial în protejarea structurii de oțel a roții de tăiere împotriva uzurii excesive.