ジャッキングパイプとパイプストリング: 湾曲したマイクロトンネルを成功させるための重要な要素 — TBM: トンネル ビジネス マガジン

マイクロトンネリング ジョブの望ましい結果は、パイプラインが正確かつ完璧に設置されることです。 理想的には、ジャッキ付きパイプがキャリア パイプとしても機能し、追加パイプの高価なスリップラインを回避できます。 所有者にとってのマイクロトンネル運用の最大の利点は、シャフトあたりのパイプラインが可能な限り長くなることです。システムが稼働すると、ジャッキが追加されるたびにリニア フィートあたりのコストが下がります。 曲線状のアライメントにより、障害物や中間シャフトを回避してドライブ長を延長できます。 ただし、設置されたパイプの完璧な品質を確保するには、パイプとパイプストリングのジャッキングに関するいくつかの重要な点に留意する必要があります。

現在、マイクロトンネリングにおける急な曲線は、ほとんどの場合、鉄筋コンクリートやポリマー コンクリートのような関節接合部を備えた剛性の厚い壁のジャッキ パイプでのみ可能です。 曲線状のアライメントでは、材料の剛性により、たわみがパイプの接合部に集中します。

図 1: 内径 2,000 mm の推進管に取り付けられた JC260 油圧ジョイント。

効率的な作業には、許容できるジャッキ力の高さが不可欠​​であり、特に物事が計画どおりに進まない場合には、ある程度の予備力が望ましく、リスク管理の一部である必要があります。 最良の地質工学調査を行ったとしても、どのような形式のトンネル掘削でも常に驚きが伴います。

したがって、関節ジョイント内のパイプからパイプへジャッキ力を安全に伝達することが重要な側面であり、パイプに損傷を与えることなく許容ジャッキ力を理解するために必要です。

関節ジョイントの許容ジャッキ力の決定は、圧力伝達リングの材料挙動に直接依存するため、信頼性の高い計算を行うには、材料挙動を予測できることが重要です。

従来の木製の圧力伝達リングでは、材料の挙動がほとんど予測できないため、関節接合部の外側に接合部の隙間が生じ、内部に点荷重と予測できない応力ピークが生じるのは避けられない結果です (図 2)。

図 2: 木製圧力伝達リングによる応力分布と偏心荷重。

油圧ジョイント (図 1) や EDAR などの設計された圧力伝達リングは、大きな関節角度が発生した場合でも、応力ピークを発生させることなく全面圧力伝達を行うことができ、パイプに固有の完全な応力によりパイプに作用する応力を正確に理解することができます。予測可能な機械的動作 (図 3)。

図 3: 油圧ジョイントによる応力分布と偏心荷重。

関節ジョイントを介して荷重を伝達すると、常にパイプに偏心荷重が発生します。 設計された圧力伝達リングは寸法によって偏心を低減しますが、個々のパイプに対する全体的な影響は依然として観察される可能性があるため、考慮する必要があります。 偏心した軸方向荷重は、ジャッキ パイプに作用する横方向の力によってバランスが保たれるため、損傷の危険性が大幅に高まります。

関連する偏心は、単一のジョイントの関節に起因するだけでなく、パイプの前端と後端のジョイントの関節角度が異なることによっても生じます (図 2 および図 3)。 偏心を最小限に抑えるには、適切な圧力伝達リングと機械のスムーズなステアリングが重要です。

ジャッキングパイプの堅牢な構造設計とは別に、関節がパイプジョイントに集中しているため、パイプジョイントの設計も重要です。 ジョイントはパイプの内側と外側が同一平面上にある必要があり、関節接続状態でもパイプを地下水や土壌から密閉する必要があります。 圧力伝達リングの予測可能な動作の要件を念頭に置くと、圧力伝達リングの動作に土や水が予期せぬ影響を与えることを避けるために、ジョイントの設計で圧力伝達領域も密閉することが重要です。 適切なジョイント設計は、コンクリートに鋳造された外部スチール バンドまたはスチール カラーと、パイプの外側の溝にガスケットを備えたスピゴット端で構成されます。 これらの考慮事項は、ステアリングの修正によって常にパイプの接合部にたわみが生じるため、設計されたストレート ドライブにも当てはまります。