슬러리 밸런스 파이프 잭킹 기계가 실제로 수행하는 작업
슬러리 밸런스 파이프 잭킹 기계는 전체 경로를 따라 열린 트렌치를 파지 않고 지하 파이프라인을 설치하는 데 사용되는 트렌치 없는 터널링 시스템입니다. 대신, 기계는 밀폐된 절단 챔버 내부에서 토양을 굴착하고 슬러리 파이프 재킹 순환 시스템은 주변 땅과 지하수에 대한 압력 균형을 유지합니다. 절단 헤드가 앞으로 전진하면 잭킹 파이프가 뒤에서 밀려 들어가 기계가 토양을 터널링하면서 파이프라인이 생성됩니다.
이름의 "슬러리 밸런스" 부분은 기계가 페이스 안정성을 관리하는 방법을 나타냅니다. 기계적 지지에만 의존하는 것이 아니라 벤토나이트 또는 폴리머 기반 슬러리로 굴착실에 가압하는 폐쇄형 슬러리 회로를 사용하여 주변 토양과 지하수면의 압력을 일치시킵니다. 이러한 균형은 터널 표면이 안쪽으로 무너지거나 위의 지면이 가라앉는 것을 방지합니다. 이는 표면 교란이 허용되지 않는 도로, 철도, 강 또는 기존 건물 아래에서 작업할 때 특히 중요합니다.
슬러리 순환 시스템이 단계별로 작동하는 방식
슬러리 회로를 이해하는 것은 이 기계가 어려운 지면 조건에서 왜 그렇게 잘 작동하는지 이해하는 데 중요합니다. 이 프로세스는 일반적으로 발굴부터 폐기물 처리까지 일관된 주기를 따릅니다.
- 기계 앞쪽에 있는 회전하는 커터 헤드가 땅을 통과하면서 흙과 암석을 부수는 역할을 합니다.
- 슬러리는 밀봉된 굴착 챔버로 펌핑되어 절단된 토양과 혼합되어 유체 혼합물을 형성하고 동시에 터널 표면에 압력을 가합니다.
- 이 토양과 슬러리 혼합물은 배출 파이프를 통해 표면이나 발사축에 위치한 분리 공장으로 다시 펌핑됩니다.
- 분리 플랜트는 굴착된 토양과 암석 입자를 걸러내므로 세척된 슬러리를 재사용하고 기계로 다시 재순환시킬 수 있습니다.
- 기계 내부의 센서는 면압을 지속적으로 모니터링하여 슬러리 입력 및 출력 유량을 조정하여 지면 이동을 방지하는 데 필요한 정확한 균형을 유지합니다.
이 폐쇄 루프 프로세스를 통해 작업자는 실시간으로 압력을 미세 조정할 수 있으며, 이는 슬러리 밸런스 파이프 재킹 기계가 덜 자동화된 구형 터널링 방법에 비해 갖는 가장 큰 장점 중 하나입니다.
슬러리 균형 기계가 가장 잘 작동하는지면 조건
프로젝트에 적합한 터널링 방법을 선택하는 것은 제안된 경로를 따라 있는 토양 및 수질 조건에 따라 크게 달라집니다. 슬러리 밸런스 파이프 재킹 기계는 특정 시나리오에서 탁월한 경향이 있습니다.
높은 지하수면과 포화 토양
슬러리 시스템은 터널 표면에 적극적으로 압력을 가하기 때문에 지하수 압력으로 인해 터널 표면이 붕괴되거나 제어할 수 없을 정도로 절단 챔버로 흘러 들어가는 모래, 미사질 또는 물에 잠긴 토양에서 특히 효과적입니다. 이로 인해 강, 해안 지역 또는 지하수위가 높은 저지대 도시 지역 근처의 프로젝트에 일반적으로 선택됩니다.
혼합 토양 및 가변 지질학
점토, 모래, 자갈 및 가끔 암석 파편이 혼합된 환경을 통과하는 프로젝트는 슬러리 파이프 재킹의 적응성으로 인해 이점을 얻을 수 있습니다. 왜냐하면 커터 헤드와 슬러리 압력 설정은 드라이브에 따른 조건 변화에 따라 조정될 수 있기 때문입니다. 이러한 유연성 덕분에 예상치 못한 지면 변화로 인해 터널 도중에 막힐 위험이 줄어듭니다.
장거리 및 대구경 드라이브
슬러리 균형 시스템은 더 긴 터널 드라이브와 더 큰 파이프 직경에 선택되는 경우가 많습니다. 연속적인 슬러리 순환은 장거리에 걸친 기계적 운반 방법보다 마찰 및 오염물 제거를 더 효율적으로 관리하는 데 도움이 되기 때문입니다.
슬러리 균형과 토압 균형 기계
가장 일반적인 두 가지 파이프 재킹 기계 유형은 슬러리 균형 및 토압 균형(EPB) 시스템이며, 계약자는 종종 프로젝트에 착수하기 전에 차이점을 평가해야 합니다.
| 특징 | 슬러리 균형 기계 | 토압 균형 기계 |
| 가장 적합한 토양 유형 | 모래, 포화, 만조 수면 | 응집성 점토 및 미사질 토양 |
| 부패물 제거 방법 | 펌핑된 슬러리 파이프라인 | 스크류 컨베이어 |
| 필요한 표면 공간 | 더 크고 분리 공장이 필요함 | 더 작고, 더 콤팩트하게 |
| 압력 제어 정밀도 | 매우 높음 | 좋음, 느슨한 토양에서는 약간 덜 정확함 |
| 일반적인 운영 비용 | 슬러리 처리로 인해 높아짐 | 더 낮고 단순한 물류 |
많은 계약자가 다음을 선택합니다. 슬러리 균형 파이프 재킹 기계 특히 EPB 대안보다 더 많은 표면 공간과 더 많은 지원 설정이 필요하더라도 지하수 제어가 프로젝트의 주요 위험 요소인 경우.
필수 장비 및 현장 설정 요구 사항
슬러리 밸런스 파이프 재킹 작업을 실행하려면 기계 자체 이상의 작업이 필요합니다. 전체 시스템에는 현장에서 함께 작동하는 여러 지원 구성 요소가 필요합니다.
- 잭킹 힘과 기계 삽입 또는 추출을 처리할 수 있도록 적절한 크기와 보강된 발사 샤프트와 수신 샤프트.
- 지면 마찰과 커터 헤드의 저항에 맞서 파이프 스트링을 앞으로 밀어낼 수 있는 메인 재킹 프레임과 유압 추력 시스템.
- 일반적으로 침전 탱크, 하이드로사이클론, 때로는 미세 입자 제거를 위한 원심 분리기를 포함하는 표면의 슬러리 분리 플랜트입니다.
- 설치되는 터널 길이와 직경에 적합한 크기로 기계를 분리 플랜트에 연결하는 슬러리 펌프 및 파이프라인.
- 단일 섹션의 변형을 줄이기 위해 파이프 스트링을 따라 추력을 분산시키는 긴 드라이브용 중간 재킹 스테이션입니다.
- 주행 전반에 걸쳐 계획된 정렬 및 경사도에 따라 보어를 유지하기 위한 안내 및 측량 시스템(종종 레이저 유도 또는 자이로스코프).
프로젝트 초기에 분리 플랜트와 통로 영역을 위한 적절한 공간을 계획하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 동원이 시작된 후 표면 설치 공간 요구 사항을 과소평가하는 것이 지연의 일반적인 원인이기 때문입니다.
일반적인 운영 과제와 승무원이 이를 관리하는 방법
신중한 계획에도 불구하고 슬러리 밸런스 파이프 재킹 기계를 운영하는 직원은 대부분의 프로젝트에서 몇 가지 반복되는 문제에 직면합니다.
슬러리 품질 관리
너무 얇은 슬러리는 터널 면을 제대로 지지하지 못하고 지나치게 두꺼운 슬러리는 펌프와 배출 라인을 막을 수 있으므로 적절한 슬러리 밀도와 점도를 유지하는 것이 중요합니다. 직원들은 정기적으로 현장에서 슬러리 밀도를 테스트하고 벤토나이트 또는 폴리머 첨가제 비율을 조정하여 혼합물을 목표 범위 내로 유지합니다.
발굴된 유물 처리 관리
슬러리 회로에서 분리된 토양은 여전히 지역 규정에 따라 트럭으로 운반되거나 폐기되어야 하며, 도시 지역에서는 터널링 일정 자체와 함께 계획되지 않으면 이 물류 부분이 병목 현상이 될 수 있습니다.
긴 드라이브에 대한 파이프 재킹 마찰
파이프 스트링이 길어지면 길이에 따른 마찰이 증가하여 재킹 시스템에 부담을 줄 수 있습니다. 승무원은 종종 파이프 조인트를 따라 윤활제 주입 시스템을 적용하고 중간 재킹 스테이션을 통합하여 드라이브 전체 길이에 걸쳐 추력을 안전한 한도 내로 유지합니다.
정기적인 모니터링과 사전 계획된 비상 상황을 통해 이러한 문제를 사전에 해결하면 슬러리 밸런스 파이프 재킹 프로젝트를 일정대로 유지하고 운전 중 비용이 많이 드는 가동 중지 시간의 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.
