Grazie a una macchina per la lavorazione di gallerie a distanza, questa tecnica crea passaggi sotterranei precisi per tubi e cavi con una minima disgregazione delle superfici. Poiché le popolazioni urbane crescono e le infrastrutture invecchiano, la domanda di sistemi di installazione efficienti, convenienti e consapevoli dell'ambiente continua a crescere.

Che cosa è Tunnel Microtunneling?

Il microtunneling è una tecnica di Jacking a tubo controllata a distanza, guidata dal laser. Utilizza una macchina per la lavorazione del micro tunnel (MTBM) che scava il suolo o la roccia, installando contemporaneamente una corda di tubo dietro di esso. L'intero funzionamento è gestito da una cabina di controllo sulla superficie, dove gli operatori controllano i sistemi di guida, le forze di Jacking e la rimozione del guanto.

La guida viene tipicamente raggiunta attraverso un sistema laser che fornisce un feedback continuo all'operatore, assicurando che il foro rimanga al livello e all'allineamento all'interno di tolleranze estremamente strette — spesso inferiori a 1 pollice. In situazioni in cui la linea di tenuta è bloccata (ad esempio, azionamenti lunghi o curve), vengono utilizzati sistemi di sterzo giroscopico o assistita dal GPS.

Il microtunneling è distinto dalla perforazione orizzontale direzionale (HDD) in quanto sostiene attivamente il volto scavato e comporta un continuo bloccaggio dei tubi. È anche diverso dal tradizionale scavo a taglio aperto, dove il terreno è completamente aperto per posizionare il tubo. Questa distinzione rende il microtunneling particolarmente attraente in ambienti urbani congestionati, sotto le autostrade, sotto i fiumi e attraverso zone protette dall'ambiente.

Vantaggi chiave del microtunneling

Minimal superficie disgregazione

Il vantaggio più visibile è forse l'impatto notevolmente ridotto sulla superficie. Tradizionale taglio aperto può chiudere le vie del traffico, interrompere l'accesso pedonale, danneggiare le radici degli alberi, e creare rumore e polvere per settimane o mesi. Microtunneling richiede solo due pozzi di accesso - un albero di lancio e un albero di ricezione - che sono spesso situati in aree non ostrusive. Il resto della pipeline è installato sotterraneo senza interferenze di superficie.

Controllo di alta precisione e qualità

Il sistema di guida laser può tenere linea e grado a pochi centimetri, anche su unità di più di cento piedi. Questo è fondamentale per le fognature e scarichi di flusso di gravità, dove il grado preciso assicura una corretta velocità di flusso. Il monitoraggio continuo di coppia, spinta e volume di guasto consente agli operatori di rilevare anomalie precoce e regolare il funzionamento della macchina.

Protezione dell'ambiente

Poiché il microtunneling non richiede l'escavazione di un continuo trinceo, provoca molto meno disturbo al suolo, alle acque sotterranee e agli ecosistemi. L'approccio è particolarmente prezioso nelle zone umide, nelle foreste e nelle zone con acque basse, dove lo scavo aperto potrebbe causare danni ambientali significativi. I sistemi di slurry o di deturbazione sono progettati per ridurre la perdita di fluido nel terreno circostante, impedendo la contaminazione delle aquile.

Miglioramento della sicurezza per i lavoratori

La sicurezza dei posti di lavoro è una preoccupazione importante in qualsiasi progetto di costruzione sotterraneo. Le trincee aperte presentano pericoli come le caverne, i detriti in caduta, il movimento di attrezzature pesanti e l'esposizione a gas nocivi. La microtunneling elimina la maggior parte di questi rischi mantenendo i lavoratori sulla superficie o nel lancio limitato ma controllato e i box di ricezione.

Costo-efficacia sul ciclo di vita del progetto

Mentre i costi iniziali di mobilitazione e di apparecchiatura per il microtunneling possono essere elevati, il costo installato totale spesso diventa competitivo — e spesso inferiore — quando tutti i fattori sono considerati. La riduzione del restauro superficiale (riparare, frantumare, gestione del traffico) può salvare centinaia di migliaia di dollari su un unico progetto.

Riduzione della rottura all'infrastruttura esistente

Sotto ogni strada della città si trova una rete di rete di rete idrica, linee di gas, condotti elettrici e cavi di comunicazione. Lo scavo aperto intorno a queste utility esistenti è che richiede tempo, rischioso, e spesso richiede interruzioni di servizio. Microtunneling permette la nuova utilità di essere installato sotto o tra linee esistenti con impatto minimo. Il piccolo diametro (tipicamente 24 a 60 pollici, ma può essere piccolo come 12 pollici o grande come 144 pollici)

Applicazioni del microtunneling del tunnel

Pipeline d'acqua e acque reflue

Le fognature di gravità e le reti di pressurizzazione sono tra le applicazioni più comuni. La stretta tolleranza in grado rende il microtunneling ideale per fognature che devono mantenere una specifica pendenza. Molti comuni hanno usato microtunneling per sostituire i sistemi di overflow di fogna combinata (CSO) e per installare nuove linee di tronco senza interrompere i quartieri.

Analogamente, le linee di approvvigionamento idrico di grandi dimensioni — a volte 60 pollici o più — sono state installate utilizzando microtunneling sotto fiumi e autostrade, evitando tagli aperti costosi e ambientali.

Pipeline gas e petrolio

Il microtunneling viene sempre più utilizzato per gas naturale e gasdotti petroliferi, soprattutto quando il percorso passa sotto corsi d'acqua, strade o aree residenziali. L'installazione chiusa fornisce un alto livello di protezione del gasdotto e riduce il rischio di perdite o fuoriuscite durante la costruzione. Inoltre, il tubo di involucro installato con microtunneling può essere dotato di sensori di rilevamento perdite e protezione catodica, soddisfare severi requisiti di sicurezza e normazione.

Cavi a fibre ottiche ed elettriche

La microtunneling è diventata un metodo di inserimento per l'installazione di banchi di conduttura. Le borre di piccolo diametro (come piccole come 12 pollici) possono ospitare più condotti, e la superficie interna liscia del tubo jacked facilita la trazione dei cavi. Telecom e le aziende di utilità utilizzano microtunneling per attraversare sotto le principali autostrade, ferrovie e piste aeroportuali con minimo disagi alle operazioni di precisione.

Sistemi drenaggi e tempestivi

La gestione delle acque di tempesta, compresi i sistemi di ritenzione e le fuoriuscite di drenaggio, richiede spesso tubi di grandi dimensioni installati a gradi controllati. Il microtunneling è stato utilizzato per costruire gallerie di drenaggio profonde che scaricano nei fiumi o nell'oceano senza disturbare ambienti spiaggia o litorale. Nelle zone costiere, il microtunneling consente l'installazione sotto il tavolo dell'acqua senza la costante dewatering richiesto da taglio aperto, riducendo l'impatto ambientale e i costi operativi.

Confronto con altri metodi senza trench

Microtunneling vs. Trapano direzionale orizzontale (HDD)

HDD utilizza un bit di perforazione a pianta bassa che viene steered attraverso il terreno; il tubo viene poi tirato indietro attraverso il foro. HDD è adatto per installazioni lunghe e poco profonde in terreni coesi, ma lotta con ciottoli, massicci, o sabbie non consolidate.

Microtunneling vs. Jacking per tubi con scavo manuale

Il microtunneling sostituisce lo scavo umano con una macchina a distanza, migliorando notevolmente la sicurezza e la velocità. La macchina può scavare a velocità molto superiori allo sforzo manuale, e il processo di bloccaggio continuo minimizza la necessità di aprire il viso. In terra povera, la superficie chiusa di MTBM è essenziale per prevenire la perdita di terreno e per evitare la perdita di terreno.

Microtunneling vs. taglio aperto

L'apertura delle zone rimane il metodo più comune di installazione di tubi poco profondi in aree non ostruite. Tuttavia, poiché la profondità aumenta o la disgregazione superficiale diventa inaccettabile, il microtunneling diventa più economico. Il taglio aperto richiede l'asportazione, la dewatering e il ripristino della superficie, e pone rischi alle strutture vicine.

Considerazioni tecniche e sfide

Condizioni di suolo e di terra

I terreni coesi, le sabbie, le ghiaia e la roccia morbida possono essere maneggiati con le opportune configurazioni MTBM. Tuttavia, la roccia estremamente dura, i grandi massi, o le sfide attuali altamente variabili. I massi possono stallare la macchina o danneggiare la testa di taglio; alcuni appaltatori pre-trattano il terreno o usano i frantoi di roccia all'interno del MTBM.

Requisiti di accesso e albero

Mentre il microtunneling evita il trenching, richiede ancora alberi di lancio e di ricezione — spesso 15 a 25 piedi di diametro e abbastanza profondo per ospitare il MTBM e il treno del tubo. In spazi urbani molto stretti, trovare una posizione per questi alberi può essere difficile. A volte gli alberi devono essere costruiti su proprietà privata o richiedono chiusure stradali temporanee. La dimensione dell'albero influisce anche sui costi; per grandi-diametri, il lancio albero deve essere proporzionalmente più grande albero.

Costo e mobilitazione

L'alto costo di mobilitazione di un impianto di microtunneling — tra cui il MTBM, i montanti di jacking, l'impianto di ricondizionamento di liquami e le attrezzature di controllo — può essere una barriera per i piccoli progetti. In genere, il microtunneling è più conveniente per le corse più lunghe di circa 200 a 300 piedi.

Il futuro del Microtunneling

Un'area di sviluppo è sistemi di sterzo automatizzati che utilizzano l'apprendimento automatico per ottimizzare il percorso in tempo reale, riducendo l'errore umano e migliorando la precisione sui lunghi drive. Un'altra è l'uso di MTBM di piccolo diametro (fino a 8 pollici) che possono installare condutture in fibra ottica con la stessa precisione delle macchine più grandi.

I sistemi di slurry a ciclo chiuso che ricondizionano e riutilizzano la bentonite stanno diventando standard, tagliando il consumo di acqua ed eliminando la necessità di sistemi di smaltimento. Inoltre, le innovazioni nei materiali a tubi, come ad esempio il PVC ad alte prestazioni, il cemento polimerico e il ferro a duttile con carichi combinati di jacking, consentono un maggiore incremento delle unità e delle forze di jacking senza monitoraggio della qualità del tubo.

Conclusioni

La sua capacità di ridurre la disgregazione della superficie, proteggere l'ambiente, migliorare la sicurezza dei lavoratori e fornire risparmi a lungo termine rende una scelta attraente per una vasta gamma di progetti, dai tunnel dell'acqua di grandi dimensioni sotto i fiumi alle piccole imprese di fibra ottica nelle strade della città.