Chapter 2 Techniques and Theory of

Chapter 2
Techniques and Theory of Operation for the Installation of Pipes by Microtunneling
2.1. General information
The microtunneling technique enables the installation of pipelines in rectilinear sections of lengths ranging generally from about ten meters to more than a hundred meters. Making it possible to follow the direction and slope, this procedure is particularly suitable for wastewater networks with gravitational flow and is also used for other networks such as drinking water and telecommunications.
The principle of microtunneling (see Figure 2.1) is similar to that of TBMs, whose technique is suitable for inaccessible pipelines of diameters ranging from 400 mm to 1200 mm, which now extend to more than 2000 mm. Like the TBMs, boring machines have a shield that ensures the temporary support of the excavation site, a rotary excavator fitted with cutting tools and a mucking system enabling the application of a confining pressure on the face.
As the final lining cannot be done under the shield for reasons of obstruction, it is made up of pipes driven one after the other from the starting shaft. It is this set of pipes, preceded by the boring machine, that are driven into the ground with the help of a thrust frame located in the start shaft. The operator operates the various systems of the machine from the surface. The trajectory, which is rectilinear from the starting shaft (consisting of the pushing frame and its safety pillar) to the exit shaft, is followed by pointing a laser beam on a target on-board the boring machine. The operator can correct the deviations in the trajectory by modifying the direction of the machine head.
32 Microtunneling and Horizontal Drilling
Figure 2.1. Microtunneling principle (Herrenknecht document)
This chapter presents the main functions and operating parameters of a boring machine and states the different aspects that will be developed in the following chapters.
2.2. Different functions of a boring machine
All types of boring machines have the following functions in common: – mechanized ground excavation and stabilization of the face, – disposal of rubble (or mucking), – monitoring and correction of trajectory, – installation of pipelines by jacking.
They can be differentiated according to their method of mucking, done by mud circulation or using an endless screw creeper or by pneumatic suction.
2.2.1. Mechanized excavation of the soil
2.2.1.1. Blasting the soil
The head of the machine is equipped with a cutting wheel whose tools are used to blast the soil under the combined action of rotation and thrust. A crushing cone,
Techniques and Theory of Operation 33
located behind the cutting wheel and intended to reduce the size of larger elements to allow their mucking, is present on most machines. There exist different cutting heads for various types of soil (see Figure 2.2). They can be distinguished by their cutting tools and from the geometry of the wheel, particularly the size of the openings for clearing of the soil.
a) For sandy-gravely soil b) For coherent soil c) For rocks
Figure 2.2. The different cutting heads (Herrenknecht document)
For sandy or gravely soil (particularly alluvial), the cutting wheels are equipped with teeth (see Figure 2.2a). In rugged soil, these teeth dislodge the blocks, which are then crushed.
For coherent soil (silt, clay, marl), the cutting wheels are fitted with tools (“scrappers” or picks), which cut out chips of soil (see Figure 2.2b). On some machines, high-pressure water jets are sprayed on the wheels and in the stope to prevent sticking of clay and clogging of the mucking system.
Finally, for rocks (see Figure 2.2c), the cutting heads are equipped with rotary cutters having small openings. With the help of the thrust, the rotary cutters crush the rocks by means of shear and tensile stresses, which create cracks and loosen the fragments. These machines can bore through rocky soil with a compression strength of 200 MPa. This type of cutting wheel, also used in soil containing large blocks, is not suitable for clayey soil. Indications on the choice of the machines and equipment are given in Chapter 5.
2.2.1.2. Confinement of the face
To ensure the stability of the face, the contact pressure of the cutting wheel and the confining pressure must be equal to the earth pressure and to the pore pressure of water if the boring is done under the groundwater table. The total pressure thus applied on the head must be (see paragraph 3.1.4):
34 Microtunneling and Horizontal Drilling
–
greater than the active pressure of the earth so as to avoid over-excavation leading to the settling on the surface or even subsidence,
–
less than the passive earth pressure so as to avoid forcing back the soil at the face, leading to elevations of the surface or lateral movements likely to create disorder for already-existing networks (Stein

Kết quả (Việt) 2:

Chương 2
Kỹ thuật và lý của hoạt động cho Lắp đặt ống bằng Microtunneling
2.1. Thông tin chung
Kỹ thuật microtunneling cho phép cài đặt các đường ống dẫn trong các phần thẳng có độ dài khác nhau, thường từ khoảng mười mét đến hơn một trăm mét. Làm cho nó có thể thực hiện theo các hướng và độ dốc, thủ tục này là đặc biệt thích hợp cho các mạng nước thải với lưu lượng hấp dẫn và cũng được sử dụng cho các mạng khác như nước uống và viễn thông.
Nguyên tắc của microtunneling (xem Hình 2.1) là tương tự như của TBM , có kỹ thuật phù hợp cho đường ống dẫn không thể tiếp cận của đường kính từ 400 mm đến 1.200 mm, mà bây giờ mở rộng tới hơn 2000 mm. Giống như TBM, máy khoan có một lá chắn để đảm bảo sự hỗ trợ tạm thời của khu vực khai quật, một máy xúc quay trang bị dụng cụ cắt và một hệ thống mucking cho phép áp dụng một áp lực nhốt trên mặt.
Khi lót cuối cùng không thể được thực hiện dưới sự bảo vệ cho lý do của sự tắc nghẽn, nó được tạo thành từ các đường ống điều khiển một sau khi khác từ trục bắt đầu. Nó là tập hợp của đường ống, trước bằng máy nhàm chán, mà được định hướng vào mặt đất với sự giúp đỡ của một khung lực đẩy nằm trong trục đầu. Các nhà điều hành hoạt động các hệ thống khác nhau của máy từ bề mặt. Các quỹ đạo, mà là thẳng từ trục bắt đầu (bao gồm khung và đẩy trụ cột an toàn của nó) để trục xuất cảnh, được theo sau bằng cách chỉ một chùm tia laser vào một mục tiêu trên tàu máy nhàm chán. Các nhà điều hành có thể sửa những sai lệch trong quỹ đạo bằng cách thay đổi hướng của đầu máy.
32 Microtunneling và ngang Khoan
Hình 2.1. Nguyên tắc Microtunneling (tài liệu Herrenknecht)
Chương này trình bày các chức năng chính và thông số hoạt động của một máy khoan và nêu các khía cạnh khác nhau mà sẽ được phát triển trong các chương tiếp theo.
2.2. Các chức năng khác nhau của một máy khoan
Tất cả các loại máy khoan có các chức năng sau điểm chung: - cơ giới đào bới mặt đất và ổn định của khuôn mặt, - Xử lý các đống đổ nát (hoặc mucking), - theo dõi và điều chỉnh quỹ đạo, - lắp đặt các đường ống dẫn bằng Jacking .
chúng có thể được phân biệt theo phương pháp của họ mucking, thực hiện bằng cách lưu thông bùn hoặc sử dụng một cây leo vít vô tận hoặc bằng cách hút khí nén.
2.2.1. Khai quật cơ giới của đất
2.2.1.1. Nổ mìn đất
Người đứng đầu của máy được trang bị với một bánh xe cắt mà các công cụ được sử dụng để blast đất dưới tác động kết hợp của vòng quay và lực đẩy. Một hình nón nghiền,
kỹ thuật và lý của hoạt động 33
nằm phía sau bánh xe cắt và dự định để làm giảm kích thước của các yếu tố lớn hơn để cho phép mucking của họ, có mặt trên hầu hết các máy. Có tồn tại đầu cắt khác nhau với nhiều loại đất (xem Hình 2.2). Chúng có thể được phân biệt bởi các công cụ cắt và từ hình học của bánh xe, đặc biệt là kích thước của các lỗ cho thanh toán bù trừ của đất.
A) Đối với đất cát-nghiêm b) Đối với mạch lạc c đất) Đối với đá
Hình 2.2. Người đứng đầu cắt khác nhau (Herrenknecht tài liệu)
Đối với đất cát hoặc trầm trọng (đặc biệt là đất phù sa), các bánh xe cắt được trang bị răng (xem hình 2.2a). Trong đất gồ ghề, những răng đánh bật các khối, sau đó được nghiền nát.
Đối với đất thống nhất (phù sa, đất sét, macnơ), các bánh xe cắt được trang bị các công cụ ( "scrappers" hoặc pick), mà cắt ra chip đất (xem hình 2.2b). Trên một số máy móc, các tia nước áp suất cao được phun trên các bánh xe và trong stope để không bị dính đất sét và tắc nghẽn của hệ thống mucking.
Cuối cùng, cho đá (xem Hình 2.2c), người đứng đầu cắt được trang bị máy cắt quay phải khe hở nhỏ. Với sự giúp đỡ của lực đẩy, máy cắt quay nghiền nát các tảng đá bằng phương tiện của lực cắt và độ bền kéo căng thẳng, mà tạo ra các vết nứt và nới lỏng các mảnh vỡ. Những máy này có thể mang qua đất đá với một lực nén của 200 MPa. Đây là loại cắt bánh, cũng được sử dụng trong đất có chứa khối lượng lớn, không thích hợp với đất sét. Chỉ vào sự lựa chọn của các máy móc thiết bị được nêu trong Chương 5.
2.2.1.2. Giam của khuôn mặt
để đảm bảo sự ổn định của khuôn mặt, áp lực tiếp xúc của bánh xe cắt và áp lực giam giữ phải bằng áp lực đất và áp lực lỗ rỗng của nước nếu nhàm chán được thực hiện dưới bàn nước ngầm. Áp lực tổng do đó áp dụng vào đầu phải được (xem đoạn 3.1.4):
34 Microtunneling và ngang Khoan
-
lớn hơn áp lực chủ động của trái đất để tránh quá quật dẫn đến việc giải quyết trên bề mặt hoặc thậm chí sụt lún,
-
ít hơn so với áp lực đất bị động như vậy là để tránh ép buộc trở lại đất tại các khuôn mặt, dẫn đến độ cao của bề mặt hoặc chuyển động bên có khả năng tạo ra rối loạn cho các mạng đã tồn tại (Stein