スラリーバランスパイプジャッキマシンの説明: 仕組みといつ使用するか

スラリーバランスパイプジャッキマシンの実際の動作

スラリーバランスパイプ推進機は、全ルートに沿って開溝を掘らずに地下パイプラインを設置するために使用される非開削トンネルシステムです。代わりに、この機械は密閉された切断チャンバー内から土壌を掘削し、スラリー パイプ ジャッキ循環システムが周囲の地面や地下水に対する圧力のバランスを保ちます。カッティングヘッドが前方に進むと、ジャッキパイプが後ろから押し込まれ、機械が土壌にトンネルを掘ってパイプラインを作成します。

名前の「スラリーバランス」の部分は、マシンが面の安定性を管理する方法を指します。機械的サポートのみに依存するのではなく、周囲の土壌と地下水面の圧力に合わせて、ベントナイトまたはポリマーベースのスラリーで掘削チャンバーを加圧する閉じたスラリー回路を使用します。このバランスにより、トンネル切羽の内側への崩壊や上部の地面の沈下が防止されます。これは、表面の乱れが許容できない道路、鉄道、河川、または既存の建物の下で作業する場合に特に重要です。

スラリー循環システムの仕組みを段階的に説明

スラリー回路を理解することは、なぜこの機械が困難な地面条件で優れたパフォーマンスを発揮するのかを理解するための鍵となります。このプロセスは通常、発掘から遺物の処分まで一貫したサイクルに従います。

• 機械の前部にある回転カッターヘッドが地面を進みながら土や岩を砕きます。
• スラリーは密閉された掘削チャンバーにポンプで注入され、切土と混合して流体混合物を形成し、同時にトンネルの切羽に圧力を加えます。
• この土壌とスラリーの混合物は、排出パイプを通って地表または発射シャフト内にある分離プラントにポンプで戻されます。
• 分離プラントは掘削された土壌と岩石の粒子をろ過して取り除き、洗浄されたスラリーを再利用して機械に再循環させることができます。
• 機械内のセンサーは面圧を継続的に監視し、スラリーの入力と出力の流量を調整して、地面の動きを防ぐために必要な正確なバランスを維持します。

この閉ループプロセスにより、オペレーターはリアルタイムで圧力を微調整することができます。これは、スラリーバランスパイプ推進機が古い自動化されていないトンネル掘削方法に比べて持つ最大の利点の 1 つです。

スラリーバランスマシンが最高のパフォーマンスを発揮する地盤条件

プロジェクトに適切なトンネル工法の選択は、提案されたルート沿いの土壌と水の状態に大きく依存します。スラリーバランスパイプジャッキマシンは、特定のシナリオで優れた性能を発揮する傾向があります。

高地下水面と飽和土壌

スラリー システムはトンネル切羽を積極的に加圧するため、地下水の圧力によって切羽が崩壊したり、切断室に制御不能に流れ込んだりする砂質、シルト質、または水浸しの土壌で特に効果的です。このため、河川、海岸地域、または地下水面の高い低地都市地帯の近くのプロジェクトでは一般的な選択肢となります。

混合地盤と変動地質

粘土、砂、砂利、場合によっては岩の破片が混在する場所を通過するプロジェクトでは、走行中の状況の変化に応じてカッター ヘッドとスラリー圧力の設定を調整できるため、スラリー パイプ ジャッキの適応性が役立ちます。この柔軟性により、予期せぬ地盤の変化によりトンネルの途中で立ち往生するリスクが軽減されます。

長距離・大口径ドライブ

スラリーバランスシステムは、長距離にわたる機械的搬送方法よりも連続スラリー循環により摩擦を管理し、汚物除去を効率的に行うことができるため、長いトンネルドライブや大きなパイプ直径によく選択されます。

スラリーバランス vs 土圧バランスマシン

最も一般的なパイプ推進機の 2 つのタイプは、スラリーバランスと土圧バランス (EPB) システムであり、請負業者は多くの場合、プロジェクトにどちらか一方を採用する前に、違いを比較検討する必要があります。

多くの業者が選ぶのは、 スラリーバランスパイプジャッキマシン 特に、地下水管理がプロジェクトの主要なリスク要因である場合、EPB 代替案よりも広い表面積とより複雑なサポート体制が必要になります。

必須の機器とサイトのセットアップ要件

スラリーバランスパイプジャッキ作業の実行には、機械自体だけではありません。完全なシステムには、現場で連携して動作する複数のサポート コンポーネントが必要です。

• 発射シャフトと受信シャフトは、ジャッキの力や機械の挿入または抜去に対処できるように、適切なサイズで固定されています。
• メインジャッキングフレームと油圧推力システムは、地面の摩擦やカッターヘッドの抵抗に抗してパイプストリングを前方に押し出すことができます。
• 地表のスラリー分離プラント。通常は沈降タンク、液体サイクロン、場合によっては微粒子除去用の遠心分離機が含まれます。
• 機械と分離プラントを接続するスラリー ポンプとパイプライン。設置するトンネルの長さと直径に合わせて適切なサイズになっています。
• 長距離ドライブ用の中間ジャッキステーション。パイプストリングに沿って推力を分散させ、単一セクションにかかる負担を軽減します。
• 誘導および測量システム。多くの場合、レーザー誘導またはジャイロスコープを使用して、ドライブ全体にわたってボアを計画された位置合わせおよび勾配に維持します。

敷地面積要件を過小評価すると、動員が開始されると遅延が発生する一般的な原因となるため、プロジェクトの早い段階で分離プラントとシャフトエリアに適切なスペースを計画することが重要です。

一般的な運用上の課題と乗組員がそれらをどのように管理するか

慎重に計画を立てたとしても、スラリーバランスパイプ推進機を操作する作業員は、ほとんどのプロジェクトでいくつかの繰り返し発生する課題に遭遇します。

スラリーの品質管理

スラリーが薄すぎるとトンネル切羽を適切に支えられず、スラリーが厚すぎるとポンプや排出ラインが詰まる可能性があるため、適切なスラリー密度と粘度を維持することが重要です。作業員は定期的に現場でスラリー密度をテストし、混合物を目標範囲内に保つためにベントナイトまたはポリマーの添加率を調整します。

掘削土砂の処分管理

スラリー回路から分離された土壌は、依然としてトラックで運び出すか、地域の規制に従って処分する必要があり、都市部では、トンネル工事のスケジュール自体と並行して計画しないと、この物流部分がボトルネックになる可能性があります。

ロングドライブ時のパイプジャッキングの摩擦

パイプストリングが長くなると、その長さに沿った摩擦が増加し、ジャッキシステムに負担がかかる可能性があります。作業員は多くの場合、パイプの接合部に沿って潤滑剤注入システムを適用し、ドライブの全長にわたって推力を安全な制限内に保つために中間ジャッキ ステーションを組み込んでいます。

定期的なモニタリングと事前に計画された緊急事態を通じて、これらの課題に積極的に対処することで、スラリーバランスパイプジャッキプロジェクトを予定通りに維持し、運転中に費用のかかるダウンタイムが発生する可能性を減らすことができます。