ASTM Standards (American Society for Testing and Materials Standards) · มาตรฐานสากล
วิธี Shield Tunnelling (การขุดอุโมงค์ด้วยเครื่องจักร shields) เป็นวิธีการก่อสร้างแบบขุดใต้ดินที่ใช้เครื่องขุด shields ในการเจาะ地下 พร้อมทั้งดำเนินการขุดSupport การกำจัดดิน และการประกอบผนังบุในเวลาเดียวกัน ตรรกะหลักคือ เปลือกเครื่องขุด shields (หรือแรงดันดิน/แรงดันโคลน) สร้างการค้ำยันชั่วคราวระหว่างหน้าผิวขุดกับอุโมงค์ที่สร้างเสร็จแล้วด้านหลัง ทำให้กระบวนการเจาะ การค้ำยัน และการดันไปข้างหน้าทับซ้อนกันอย่างมากทั้งในมิติเวลาและพื้นที่ จึงสามารถก่อสร้างอุโมงค์ได้อย่างปลอดภัย ต่อเนื่อง และรวดเร็วภายใต้สภาวะซับซ้อน เช่น ชั้นดินอ่อน ระดับน้ำใต้ดินสูง และเขตเมืองหนาแน่น ในงานรถไฟใต้ดิน วิธี shields ใช้หลักในการก่อสร้างอุโมงค์ช่วงระหว่างสถานี เป็นวิธีการหลักในปัจจุบันสำหรับอุโมงค์ช่วงระหว่างสถานีของระบบขนส่งทางรางในเมือง
จากความเป็นมา เทคโนโลยี shields มีต้นกำเนิดจากโครงการอุโมงค์แม่น้ำเทมส์ในอังกฤษสมัยศตวรรษที่ 19 และได้รับการพัฒนาอย่างเป็นระบบในญี่ปุ่นและยุโรปในศตวรรษที่ 20 จีนเริ่มนำแนวคิด shields เข้ามาใช้ในทศวรรษ 1950 และหลังทศวรรษ 1990 เมื่อการก่อสร้างรถไฟใต้ดินในเซี่ยงไฮ้ กว่างโจว ปักกิ่ง และเมืองอื่นๆ ขยายตัวอย่างมาก วิธี shields ก็ได้รับการปรับให้เข้ากับท้องถิ่นอย่างรวดเร็ว หลังปี 2000 วิสาหกิจกลางของจีน เช่น China Railway, China Railway Construction, CCCC และ CSCEC ได้รับโครงการรถไฟใต้ดินจำนวนมากในตลาดต่างประเทศ เทคโนโลยีการขุด shields จึงกลายเป็นความสามารถหลักที่ผู้รับเหมาทั่วไปในต่างประเทศต้องเชี่ยวชาญ ในขณะเดียวกัน สมาคมอุโมงค์ระหว่างประเทศ (ITA) สถาบันมาตรฐานอังกฤษ (BSI) สมาคมทดสอบและวัสดุอเมริกัน (ASTM) และระบบมาตรฐานยุโรป (EN) ต่างก็มีข้อกำหนดเกี่ยวกับเครื่องจักร ผนังบุ การอัดฉีด และการตรวจวัดในการขุด shields แต่มาตรฐานของแต่ละประเทศแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ โครงการต่างประเทศมักต้องปรับใช้สามชั้นคือ "เทคโนโลยีจีน + มาตรฐานสากล + ข้อกำหนดท้องถิ่น"
ในด้านขอบเขตการใช้งาน วิธี shields เหมาะสำหรับดินอ่อน ชั้นทราย ทรายละเอียด ทรายกรวด ชั้นหินอ่อน และชั้นดินผสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมเมืองที่มีระดับน้ำใต้ดินสูง ควบคุมการทรุดตัวของผิวดินอย่างเข้มงวด และต้องข้ามอาคารและเส้นทางเดิมที่หนาแน่น ข้อจำกัดอยู่ที่: ประสิทธิภาพลดลงในหินแข็งมาก กลุ่มหินโดด และชั้นดินที่มีการสึกหรอสูง; ระยะเวลาในการเลือกและผลิตเครื่องขุด shields ยาวนาน; ปล่องเริ่มต้นและปล่องรับต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่; มีข้อกำหนดเกี่ยวกับรัศมีโค้ง ความลาดชัน และความลึกของอุโมงค์ โครงการต่างประเทศยังต้องคำนึงถึงปัจจัยที่ไม่ใช่ทางเทคนิค เช่น สภาพอากาศท้องถิ่น โลจิสติกส์ แรงงาน สิ่งแวดล้อม และความสัมพันธ์กับชุมชน
การเลือกเครื่องขุด shields เป็นขั้นตอนแรกที่กำหนดความสำเร็จหรือล้มเหลวของโครงการ เกณฑ์การตัดสินใจหลักประกอบด้วย: การกระจายขนาดอนุภาคของชั้นดิน แรงดันน้ำใต้ดิน กำลังรับแรงอัดแกนเดียวของหิน ดัชนีการสึกหรอ ความลึกของอุโมงค์ รัศมีโค้ง และข้อกำหนดการควบคุมการทรุดตัวของผิวดิน
| ประเภทเครื่องขุด shields | ชั้นดินที่เหมาะสม | ข้อได้เปรียบหลัก | ความเสี่ยงหลัก |
|---|---|---|---|
| Earth Pressure Balance (EPB) | ดินอ่อน ทรายละเอียด ทรายกรวด | ต้นทุนต่ำ กำจัดดินสะดวก | สกรูลำเลียงพ่นโคลน หัวตัดเกิดเค้กโคลน |
| Slurry Shield | ชั้นทรายแรงดันน้ำสูง ชั้นกรวด | ควบคุมแรงดันแม่นยำสูง | ระบบบำบัดโคลนใช้พื้นที่มาก |
| เครื่องขุด shields ผสม | ชั้นดินอ่อนแข็งสลับ ชั้นดินผสม | เปลี่ยนหัวตัดได้ ปรับตัวได้ดี | มีดสึกหรอเร็ว ความเสี่ยงเปลี่ยนมีดสูง |
| TBM หินแข็ง | หินแข็งสมบูรณ์ | ความเร็วขุดสูง | ไวต่อชั้นแตกหักอ่อน |
ในการเลือกสำหรับโครงการต่างประเทศ ยังต้องประเมินแรงดันไฟฟ้า การจัดหาอะไหล่ ความสามารถในการซ่อมบำรุง และข้อจำกัดการขนส่ง ตัวอย่างเช่น โครงการในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้บางแห่งเนื่องจากความสามารถยกของท่าเรือจำกัด ต้องขนส่งเครื่องขุด shields แบบแยกส่วนและประกอบที่หน้างาน
แก่นของการขุด shields คือการรักษาเสถียรภาพของหน้าผิวขุดและการควบคุมการสูญเสียชั้นดิน พารามิเตอร์สำคัญประกอบด้วย: แรงดันห้องดิน แรงดัน แรงบิด ความเร็วรอบหัวตัด ความเร็วในการดัน ปริมาณและแรงดันการอัดฉีดพร้อมกัน และปริมาณดินที่ขุดได้
มาตรฐานการควบคุมการทรุดตัวแตกต่างกันไปตามโครงการ โครงการต่างประเทศมักใช้กลไก "เตือนสามระดับ": เหลือง ส้ม แดง ซึ่งสอดคล้องกับความถี่ในการตรวจวัดและมาตรการจัดการที่แตกต่างกัน
แผ่นผนังเป็นผนังบุถาวรของอุโมงค์ shields คุณภาพของมันกำหนดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพการกันน้ำของอุโมงค์โดยตรง
รายการสำคัญในการประกอบแผ่นผนัง:
โครงการต่างประเทศต้องระวังความแตกต่างของมาตรฐานการผลิตแผ่นผนัง ตัวอย่างเช่น โครงการในยุโรปมักกำหนดให้ระดับการต้านทานการซึมของคอนกรีตแผ่นผนังและความหนาของชั้นป้องกันเหล็กเสริมเป็นไปตาม EN 1992 ซึ่งมาตรฐานจีนมีความแตกต่างในรายละเอียด ต้องทำการพิสูจน์ความเท่าเทียมล่วงหน้า
การเริ่มต้นและรับเป็นขั้นตอนที่มีความเสี่ยงสูงสุดในการขุด shields อุบัติเหตุที่พบบ่อย ได้แก่ น้ำและทรายพุ่งเข้าปล่อง เครื่องขุด shields ก้มหน้า และผิวดินถล่ม
ขั้นตอนเริ่มต้น:
ขั้นตอนรับ:
การขุด shields ต้องสร้างวงจรปิด "ตรวจวัด—ตอบสนอง—จัดการ" วัตถุที่ตรวจวัดประกอบด้วย: การทรุดตัวของผิวดิน การเอียงของอาคาร การเปลี่ยนรูปของท่อ ระบบอุโมงค์หดตัว และระดับน้ำใต้ดิน
ความเสี่ยงที่พบบ่อยและมาตรการฉุกเฉิน:
โครงการต่างประเทศยังต้องพิจารณาความเสี่ยงที่ไม่ใช่ทางเทคนิค เช่น ทรัพยากรฉุกเฉินในท้องถิ่นไม่เพียงพอ อุปสรรคในการสื่อสารด้านภาษา และการประท้วงของสหภาพแรงงานและชุมชน
| มิติเปรียบเทียบ | มาตรฐานจีน (GB) | มาตรฐานสากล (ITA/EN/ASTM) | มาตรฐานท้องถิ่น (ตัวอย่างเอเชียตะวันออกเฉียงใต้) |
|---|---|---|---|
| แนวคิดการออกแบบ | เน้นประสบการณ์ก่อสร้างและการควบคุมพารามิเตอร์ | เน้นการประเมินความเสี่ยงและวงจรชีวิตทั้งหมด | ส่วนใหญ่ใช้มาตรฐานอังกฤษหรืออเมริกัน ดัดแปลงบางส่วน |
| การควบคุมการทรุดตัว | โดยทั่วไปตาม GB 50446 เป็นต้น | มักใช้แนวทาง ITA และมาตรฐานเฉพาะโครงการ | ส่วนใหญ่กำหนดให้ตรวจวัดโดยบุคคลที่สามและตรวจสอบอิสระ |
| มาตรฐานแผ่นผนัง | GB/T 22082 เป็นต้น | EN 1992, ASTM C series | ส่วนใหญ่กำหนดให้ผลิตและ certify ในท้องถิ่น |
| วิธีการตรวจรับ | ตรวจรับรายรายการ + กำกับดูแลรัฐบาล | เจ้าของ วิศวกร และบุคคลที่สามตรวจรับร่วมกัน | ตรวจรับรัฐบาล + ประกาศต่อชุมชน |
| ข้อกำหนดสิ่งแวดล้อม | เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ | เข้มงวด โดยเฉพาะเสียงและการบำบัดโคลน | แตกต่างกันมาก ต้องยืนยันรายรายการ |
ในการปฏิบัติจริงของโครงการต่างประเทศ แนวทางที่พบบ่อยคือ: ใช้มาตรฐานจีนเป็นฐานทางเทคนิค ใช้มาตรฐานสากลเป็นภาษาสื่อสาร ใช้มาตรฐานท้องถิ่นเป็นเส้นฐานการปฏิบัติตามกฎระเบียบ โครงการเฉพาะต้องตรวจสอบข้อกำหนดทางเทคนิคในสัญญาและเอกสารราชการ
สถานการณ์ที่หนึ่ง: รถไฟใต้ดินสาย Thomson–East Coast สิงคโปร์
บางช่วงของโครงการใช้วิธี shields ข้ามเขตเมืองและเส้นทางเดิม ต้องการควบคุมการทรุดตัวสูงมาก รายงานสาธารณะระบุว่าโครงการใช้เครื่องขุด shields แบบ EPB และแบบโคลนผสมกัน พร้อมระบบตรวจวัดเรียลไทม์และควบคุมอัตโนมัติ สามารถข้ามอาคารที่ไวต่อการทรุดตัวหลายแห่งได้สำเร็จ กรณีนี้แสดงให้เห็นว่า: ในตลาดที่พัฒนาแล้ว การขุด shields ต้องตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดด้านสิ่งแวดล้อม ความปลอดภัย และการสื่อสารกับชุมชน
สถานการณ์ที่สอง: รถไฟรางเบาสายแดง เทลอาวีฟ อิสราเอล
วิสาหกิจกลางของจีนเข้าร่วมโครงการนี้ ช่วง shields ข้ามชั้นดินที่น้ำใต้ดินอุดมสมบูรณ์และชั้นทรายสลับกับดินเหนียว ข้อมูลสาธารณะระบุว่าโครงการใช้เครื่องขุด shields แบบ EPB ปรับสัดส่วนโฟมและเบนโทไนต์เพื่อลดความเสี่ยงการพ่นโคลน และควบคุมการทรุดตัวผ่านการเสริมความแข็งล่วงหน้าผิวดินและการอัดฉีดพร้อมกัน กรณีนี้แสดงให้เห็นว่า: ตลาดตะวันออกกลางต้องการเวลาก่อสร้างและความปลอดภัยสูง ต้องสำรวจธรณีวิทยาเพิ่มเติมและปรับอุปกรณ์ให้เหมาะสมล่วงหน้า
สถานการณ์ที่สาม: โครงการรถไฟใต้ดิน MRT กัวลาลัมเปอร์ มาเลเซีย
รายงานสาธารณะระบุว่า บางช่วงของโครงการใช้วิธี shields ข้ามชั้นหินปูนและดินอ่อนผสม เผชิญความเสี่ยงหินโดดและถ้ำละลาย ผู้ก่อสร้างลดความเสี่ยงในการขุดผ่านการพยากรณ์ธรณีวิทยาล่วงหน้า การปรับหัวตัดและมีด และการเสริมความแข็งด้วยการอัดฉีด กรณีนี้ชี้ให้เห็นว่า: ธรณีวิทยาเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ซับซ้อน ต้องผูกการสำรวจ การออกแบบ และการก่อสร้างเข้าด้วยกันอย่างลึกซึ้ง
ข้อมูลโครงการข้างต้นมาจากรายงานสาธารณะ พารามิเตอร์ทางเทคนิคและรายละเอียดสัญญาเฉพาะโปรดดูเอกสารราชการ
Q1: ในการเลือกเครื่องขุด shields ระหว่าง EPB กับแบบโคลนเลือกอย่างไร?
A: ดูการซึมผ่านของชั้นดินและแรงดันน้ำเป็นหลัก ชั้นทรายแรงดันน้ำสูงเลือกแบบโคลนก่อน; ดินอ่อนและทรายละเอียดใช้ EPB ได้ โครงการต่างประเทศยังต้องพิจารณาพื้นที่ระบบบำบัดโคลนและใบอนุญาตสิ่งแวดล้อม
Q2: โครงการต่างประเทศจัดการความแตกต่างมาตรฐานจีน-ต่างประเทศอย่างไร?
A: แนะนำทำ "ตารางเทียบมาตรฐาน" ระบุความแตกต่างระหว่างมาตรฐานจีน มาตรฐานสากล และมาตรฐานท้องถิ่นเป็นรายรายการ ให้สถาบันออกแบบและวิศวกรเจ้าของยืนยันแนวทางเทียบเท่า รายการสำคัญ เช่น 防火 抗震 สิ่งแวดล้อม ต้องตอบสนองข้อกำหนดท้องถิ่นก่อน
Q3: ป้องกันน้ำและทรายพุ่งในการเริ่มต้น shields อย่างไร?
A: การเสริมความแข็งปลายเป็นรากฐาน ต้องเจาะเก็บตัวอย่างยืนยัน; การสกัดปล่องทำเป็นช่วง; บ่อลดน้ำสำรองและอุปกรณ์อัดฉีดฉุกเฉิน standby ที่หน้างาน; หลังติดตั้งซีลเริ่มต้นทำการทดสอบความแน่นอากาศ
Q4: หลังประกอบแผ่นผนังเกิดรอยร้าวทำอย่างไร?
A: ตรวจสอบความลึกและความกว้างของรอยร้าวก่อน รอยร้าวผิวสามารถซ่อมได้; รอยร้าวทะลุต้องประเมินความปลอดภัยทางโครงสร้าง หากจำเป็นเพิ่มผนังบุหรือเสริมด้วยการอัดฉีด พร้อมตรวจสอบความเค้นในการประกอบและปัญหาการบ่มแผ่นผนัง
Q5: โครงการต่างประเทศทำการสื่อสารกับชุมชนและจัดการข้อร้องเรียนการทรุดตัวอย่างไร?
A: สร้างกลไกติดต่อชุมชนล่วงหน้า ประกาศแผนก่อสร้างและข้อมูลตรวจวัด; ตั้งสายด่วนร้องเรียนและทีมตอบสนองเร็ว; ตรวจสอบอาคารที่ไวต่อการทรุดตัวล่วงหน้าและ承诺ซ่อมแซมภายหลัง
1. การสำรวจเบื้องต้นทำให้ลึกและครอบคลุม: ข้อมูลธรณีวิทยาโครงการต่างประเทศมักไม่สมบูรณ์ แนะนำสำรวจเพิ่มและพยากรณ์ธรณีวิทยาล่วงหน้า หลีกเลี่ยงการตอบสนองเชิงรับระหว่างขุด
2. เทียบมาตรฐานก่อน: หลังเซ็นสัญญาเริ่มเทียบมาตรฐานทันที กำหนดแนวทางการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านการออกแบบ วัสดุ การตรวจรับ และสิ่งแวดล้อม
3. เลือกอุปกรณ์เผื่อเหลือ: แรงบิดหัวตัด แรงดัน ความสามารถอัดฉีดออกแบบตามชั้นดินที่เลวร้ายที่สุด หลีกเลี่ยง "ม้าเล็ก牵引รถใหญ่"
4. สร้างระบบควบคุมพารามิเตอร์: นำแรงดันห้องดิน ปริมาณดินที่ขุดได้ ปริมาณอัดฉีด การตรวจวัดการทรุดตัวเข้าสู่แพลตฟอร์มเดียว实现การเชื่อมโยงข้อมูลและการเตือนล่วงหน้า
5. แผนเฉพาะการเริ่มต้นและรับ: จัดทำแผนเฉพาะแยกและจัดให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบ ฝึกซ้อมฉุกเฉินที่หน้างาน
6. ตรวจสอบย้อนกลับคุณภาพแผ่นผนังตลอดกระบวนการ: ตั้งแต่การผลิต การขนส่ง การประกอบ ถึงการตรวจรับ สร้างระบบตรวจสอบย้อนกลับด้วย QR code หรือ RFID
7. การท้องถิ่น化和การฝึกอบรม: ฝึกพนักงานท้องถิ่นให้เชี่ยวชาญการใช้งานและบำรุงรักษาเครื่องขุด shields ลดการพึ่งพาทีมจากจีน พร้อมตอบสนองข้อกำหนดการจ้างงานท้องถิ่น
8. เงินสำรองความเสี่ยงและประกันภัย: ตั้งเงินสำรองความเสี่ยงสำหรับน้ำพุ่ง ถล่ม อุปกรณ์เสียหาย และซื้อประกันภัยวิศวกรรมที่เหมาะสม
คำแนะนำข้างต้นอ้างอิงจากการปฏิบัติทั่วไปในอุตสาหกรรม โครงการเฉพาะโปรดดำเนินการตามสัญญา กฎระเบียบท้องถิ่น และเอกสารราชการ