Влияние местной геологии на методы строительства без траншей санитарной канализации

Без траншейного строительства: краткий обзор

Санитарные канализационные системы являются основой современной городской инфраструктуры, перевозящей сточные воды из домов и предприятий на очистные сооружения. Традиционное строительство в открытом траншее требует рытья длинных, широких траншей, что нарушает движение, повреждает дорожные поверхности и часто нарушает жизнь жителей и предприятий. Методы строительства без траншей появились в качестве практической альтернативы, позволяя устанавливать или ремонтировать трубы с минимальными поверхностными раскопками. Общие методы включают в себя горизонтальное направленное бурение (HDD) , , , трубопроводную обшивку (отвержденная труба или CIPP) и микротуннелирование . Каждый метод имеет свои сильные стороны и ограничения, но все имеют одну критическую зависимость: местная геология строительной площадки.

Геологические условия непосредственно влияют на выбор оборудования, целесообразность установки, график проекта и общие затраты. Неспособность правильно оценить условия недр может привести к задержкам, перерасходам бюджета или даже полному провалу проекта. В этой статье рассматривается, как различные типы почвы и пород влияют на строительство без траншейной канализации и обеспечивает руководство для инженеров и проектировщиков.

Понимание технологий строительства без траншей

Горизонтальное прямое бурение (HDD)

HDD использует управляемую буровую головку для создания пилотного отверстия вдоль проложенного пути, затем увеличивает отверстие и тянет трубу на место. Он хорошо подходит для длительных пробегов под дорогами, реками и существующей инфраструктурой. Процесс опирается на буровую жидкость для стабилизации скважины и удаления черенков. Поведение этих жидкостей и способность управлять сильно зависят от сплоченности почвы, плотности и размера частиц.

Труба горит

Трубопрорыв предполагает разрыв существующей трубы изнутри при одновременном втягивании новой трубы на место. Наиболее эффективен при замене старых канализационных линий аналогичного или чуть большего диаметра. Метод хорошо работает в сжимаемых грунтах, которые могут поглощать энергию лопающейся головки, не вызывая при этом поверхностного вздутия. В каменистых или цементированных грунтах требуемые силы могут быть чрезмерными, а риск повреждения смежных утилит повышается.

Трубопроводная труба (Cured-in-Place Pipe)

В облицовку трубы вводится пропитанная смолой войлочная труба в существующую трубу, надувается и отверждается для образования новой трубы в пределах старой. Этот метод идеально подходит для восстановления труб без раскопок, но зависит от структурной целостности трубы-хозяина и окружающей почвы. Слабая или заболоченная земля может деформировать существующую трубу, делая облицовку непрактичной.

Микротуннельные и туннельные скучные машины (TBM)

Микротоннелинг использует дистанционно управляемую, лазерно-управляемую скучную машину для установки труб с высокой точностью. Он эффективен в сложных грунтовых условиях, таких как высокие столы с водой, протекающие пески или условия смешанного лица. Метод требует специализированного оборудования и может обрабатывать валуны и некоторые слои пород, но затраты быстро растут в очень твердых породах или высокоабразивных почвах.

Роль местной геологии

Геологические условия влияют на каждый этап проекта без траншей: оценка осуществимости, выбор метода, выбор оборудования, параметры установки и управление рисками. Ключевые геологические факторы включают тип почвы, плотность, содержание влаги, наличие грунтовых вод, твердость пород, трещины и наличие препятствий, таких как захороненные валуны или булыжники. Тщательное геотехническое исследование необходимо перед выполнением конкретного метода.

Мягкие почвы: глины и илы

Мягкие когезистые почвы, такие как глина и ил, в целом благоприятны для безтранзитных методов. Они обеспечивают хорошую поддержку буровых головок и труб, а управление буровой жидкостью относительно простое. При разрыве труб сжимаемые глины могут вмещать расширение без повреждения поверхности. Однако высокая пластичность глин может набухать при влажности, вызывая прилипание сверлильной струны или увеличение крутящего момента. Илки могут быть склонны к коллапсу в скважине, если они не должным образом стабилизированы бурением грязи. В HDD риск непреднамеренного возврата (бурение жидкости, выходящей на поверхность) выше в мягких, проницаемых почвах.

Грануляры: пески и гравии

Пески и гравий представляют больше проблем. Безсвязные почвы могут быстро разрушаться в скважину, что требует тщательного поддержания давления буровой жидкости для предотвращения потери грунта. При разрыве трубы рыхлые пески могут не эффективно передавать энергию разрыва, что приводит к плохому выравниванию труб. Для микротуннелирования рыхлый гравий может вызвать износ и трудности в поддержании стабильности лица. Большие булыжники и валуны в гранулированных матрицах могут отклонять сверла или повреждать лопающиеся головы. Может потребоваться предварительное бурение или инструменты для слива камней.

Рокки Терренс и Hard Bedrock

Жесткая порода, такая как гранит, базальт или известняк, представляет значительные проблемы. Стандартные HDD-биты не могут проникать в твердую породу, требуя инструментов для слива породы или молотков в скважине. Разрыв трубы обычно неэффективен в скале; разрывная головка не может разбить породу, и новая труба может быть повреждена. Микротуннелинг с каменной МД осуществим, но дорог. Бурение в скале может потребовать промывки воды или воздуха вместо бурения грязи. Раздробленные зоны породы могут вызвать потерю буровой жидкости и нестабильность грунта. В условиях смешанного лица (камень и почва) требуется тщательное планирование, чтобы избежать дифференциального урегулирования.

Столы с высокой водой

Высокий уровень грунтовых вод резко повышает риск. Поток грунтовых вод может разрушать почвы вокруг скважины, вызывать поверхностное расселение или транспортировать буровую жидкость. В HDD высокое давление пор может вызывать гидравлический разрыв и непреднамеренные возвраты. Для разрыва труб водоносные почвы уменьшают трение и могут помочь разрыву головы, но они также увеличивают риск вздутия. Микротуннелирование с закрытой поверхностью ТБМ может обрабатывать грунтовые воды, если машина рассчитана на такие условия. Могут потребоваться методы обезвоживания или замораживания грунта, добавляя стоимость и сложность.

Обширные и складчатые почвы

Расширенные глины (такие как монтмориллонит) набухают при влажности и сжимаются при сухости, вызывая дифференциальное движение, которое может разрушать новые трубы или отклонять вкладыши. Обрушающиеся почвы (например, лёсс) могут подвергаться внезапной потере объема при смачивании, что приводит к оседанию земли над безтранзитной установкой. Может потребоваться предварительная стабилизация почвы или тщательный контроль влажности.

Влияние на методы строительства: выбор правильного подхода

Геологический профиль определяет, какой метод без траншей может быть использован безопасно и экономично. Инженеры часто выполняют геотехническое технико-экономическое обоснование для оценки условий почвы вдоль предлагаемого выравнивания. В таблице ниже приводится типичная пригодность метода на основе геологии: