Зачем использовать гидравлический молот для проходки тоннелей

Универсальность, гибкость и адаптируемость к условиям стройплощадки - вот преимущества, способствующие выбору гидравлического молота для проходки тоннелей.

Использование гидравлического молота для проходки тоннелей – это выбор, имеющий под собой веские основания. Работа в естественных тоннелях относятся к числу наиболее сложных, как из-за логистических трудностей, связанных с операциями по выемке грунта, закреплению и расчистке, так и из-за рисков так называемой «геологической неопределенности». Выбор, сделанный при проектировании на основе данных геодиагностики, на самом деле может не соответствовать реальным условиям на месте выполнения работ, и это может иметь последствия, даже серьезные, для хода работ, особенно в отношении эффективности и производительности выбранных систем выемки грунта и закрепления. Фактически, если технологии механизированных земляных работ с полным сечением (TBM – Tunnel Boring Machine, тоннелепроходческая машина) на сегодняшний день особенно хорошо известны и широко распространены благодаря своей скорости выполнения, следует также заметить, что неоднократно эта технология создавала огромные проблемы для компании и клиента, когда геомеханические условия массива отклонялись от фактических, что приводило к задержкам, огромным экономическим потерям и даже опасным ситуациям для работающих на строительной площадке. Использование гидравлического молота для выемки грунта в тоннелях позволяет быстро и экономично адаптироваться к изменяющимся характеристикам горного массива. 

Как работает гидравлический молот

Гидравлический молот – это машина, функция которой заключается в преобразовании энергии жидкости под давлением в механическую энергию для разрушения материала. Удар между ударной массой и инструментом преобразует кинетическую энергию движущейся массы в энергию удара, которая, проходя через инструмент, передается разрушаемому материалу. 

Гидравлические молоты работают в основном в двух разных режимах: 

• Разрушение путем проникновения
  Он заключается в дроблении скальной породы за счет сочетания волн напряжения и клинового эффекта, создаваемого особой формой используемого инструмента. При этом типе разрушения заточка и форма используемого инструмента имеют основополагающее значение для достижения хорошей производительности молота. 

• Разрушение путем удара
  Оно характеризуется тем, что вызывает разрушение породы только за счет волн напряжения путем использования плоских инструментов. Типичным применением является разрушение больших блоков и валунов.

Выбор подходящего инструмента является определяющим фактором в достижении максимальной производительности гидравлического молота. 

Благодаря своему многолетнему опыту в области землеройных работ в тоннелях в тяжелых условиях компания Indeco разработала различные типы инструментов с целью достижения наилучших характеристик в любых условиях использования. 

Формула для определения инструмента для землеройных работ в тоннелях

Выбор метода проходки в естественном тоннеле – это комплексный процесс принятия решений, где взаимодействуют различные факторы, которые невозможно учесть в простом анализе затрат и выгод. Естественно, он основан на геологических методах (RMR, RQD, GSI и т. д.), а также на реальных трудностях проходки (цикл извлечения породы – расчистка – закрепление), и, кроме того, на логистических и экономических оценках, касающихся количества сотрудников, машин и оборудования, доступности строительной площадки, экологических ограничений и т. д. Чтобы провести первый приблизительный анализ метода землеройных работ, который может быть использован, компания Indeco предлагает на своем сайте FocusOn метод оценки посредством «матрицы критериев», который учитывает множество факторов, влияющих на выбор.

Анализируемые и сравниваемые системы землеройных работ:

• Выемка породы с использованием гидравлических молотов
• Выемка породы с помощью TBM (тоннелепроходческой машины)
• Выемка породы с помощью взрывчатки

Проблемы, связанные с TBM 

Хотя на сегодняшний день он считается наиболее эффективным методом землеройных работ, TBM не обладает достаточной гибкостью в использовании, и его применение не рекомендуется в следующих случаях: 

1. При недостаточности данных об однородности горного массива по всему маршруту
2. При наличии высокого уровня трещиноватости или особо критических гидрогеологических условий
3. В естественных тоннелях длиной менее двух километров (из-за слишком высоких затрат)
4. Когда маршрут требует особо выраженных радиусов поворотов
5. Когда требуется полицентрическое сечение (вместо идеального круга)
6. Когда логистические условия затрудняют сборку/разборку

Проблемы при использовании взрывчатки

Традиционный метод землеройных работ, использование взрывчатки, обеспечивает достаточную производительность, при условии, однако, что горный массив компактен, что позволяют обеспечить достаточную эффективность. Если горный массив имеет ограниченную твердость и, прежде всего, трещиноватость, взрывчатое вещество фактически не может обеспечить удовлетворительные производственные показатели. 

В этих случаях молот и взрывчатка могут рассматриваться как взаимодополняющие и чередующиеся методы земляных работ при наличии породы, меняющейся от сильно уплотненной и твердой до имеющей более высокий уровень трещиноватости при более низкой твердости. 

Преимущества гидравлического молота для проходки тоннелей

Выбор гидравлического молота для проходки тоннеля, несомненно, является идеальным решением, если тоннель характеризуется геомеханическими профилями и размерами, которые затрудняют или делают экономически нецелесообразным задействование других методов, таких как использование тоннелепроходческой машины с полным сечением (TBM) или взрывчатых веществ. Именно по этим причинам молот нашел широкое применение в Италии, одной из стран мира, которая может похвастаться большим количеством естественных тоннелей, в зоне, характеризующейся массивами, в которых землеройные работы и закрепление особенно сложны.