Potlačený hydraulický kamenolomný vrták: Nízká hladina hluku pro komunální stavby, nezbytný pro městské projekty

Vrtání skály ve městě není pouze technickým problémem. Je to především problém povolení. Podle předpisů OSHA je pro osmihodinovou směnu povolená hladina hluku na pracovišti obsluhy 90 dBA – jedná se o standard ochrany zaměstnanců. Naproti tomu sousední bytová budova ve vzdálenosti 30 metrů podléhá zcela jinému režimu: mnoho obcí stanovuje horní hranici hlučnosti stavebních prací na 70–80 dBA na stavební čáře během povolených hodin, a v Manhattanu se tento časový rámec v pracovních dnech uzavírá již v 18:00 bez vyjímky pro práci po pracovní době.

Standardní hydraulický vrtný stroj provozovaný při městské zakládání základů může v blízké vzdálenosti dosahovat hladiny hluku 110–114 dBA. I ve vzdálenosti 15 metrů (50 stop) se tato hodnota v tuhých půdách zřídka sníží pod 80 dBA. Potlačené vrtné systémy tento rozdíl odstraňují ne tím, že by snižovaly hlasitost úderu přímo u zdroje, ale tím, že ovládají šíření hluku – a u některých konstrukcí dokonce tím, že zásadně mění mechanismus rozbíjení skály.

Odkud se hluk ve skutečnosti šíří

Perkusní vrtání generuje zvuk třemi kanály, které se chovají odlišně a vyžadují různé přístupy k potlačení. Prvním je vzduchem šířený nárazový hluk – akustická rázová vlna vznikající nárazem pístu do držáku, která se přímo šíří skrz tělo vrtného stroje do okolního vzduchu. Druhým je strukturou šířené vibrace: nosný rám, přípravný nosník a pažba přenášejí perkusní energii jako mechanické vibrace, které se znovu vyzařují jako zvuk ze všech povrchů, které jsou v kontaktu se zemí nebo sousedními konstrukcemi. Třetím je výfukový hluk stlačeného vzduchu používaného pro pneumatické proplachování; u hydraulických vrtacích strojů, které používají proplachování vodou, je tento hluk v podstatě eliminován – což je jeden konkrétní výhoda hydraulických systémů oproti pneumatickým v městském prostředí.

Inženýrská opatření napadají první dva kanály. Vibrace izolátory mezi upevněním vrtacího stroje a přívodním nosníkem snižují přenos vibrací prostřednictvím konstrukce o 8–10 dB – tento údaj byl již v raném období vývoje průmyslových krušiček silničních povrchů prokázán v komerční praxi. Akustické ochranné kryty kolem těla vrtacího stroje přidávají další vrstvu ochrany a směřují zbytkový vzduchový hluk směrem vzhůru, nikoli horizontálně směrem k sousedním budovám. Hydraulický pohon z principu vyvolává nižší hladinu výfukového hluku než pneumatický provoz, a proto se v příručce pro hluk ze stavebních prací FHWA výslovně uvádí, že zařízení s hydraulickým pohonem je tišší než jejich pneumatické protějšky.

Úrovně hluku u stavební techniky v městském prostředí

Útlum o 6 dBA při zdvojnásobení vzdálenosti (pravidlo bodového zdroje) znamená, že potlačená vrtní souprava s hladinou hluku 70 dBA ve vzdálenosti 4,5 m klesne přibližně na 64 dBA ve vzdálenosti 9 m a na 58 dBA ve vzdálenosti 18 m – což je pohodlně v rámci denního limitu 65 dBA pro komerční zóny, který používají správní orgány včetně Washingtonu D.C. Standardní vrtní souprava ve stejných vzdálenostech zůstává výrazně nad tímto prahem.

Hydraulický vs. pneumatický: V městském prostředí je tato otázka již rozhodnuta

Pneumatické kamenolamy vyžadují kompresor. Na hustě zastavěném městském staveništi je tento kompresor umístěn někde v rámci bloku a běží nepřetržitě, čímž do okolního zvukového prostředí přidává 80–90 dBA bez ohledu na to, zda probíhá vrtání aktuálně nebo ne. Hydraulické systémy čerpají energii z kompaktního napájecího agregátu nebo stávajícího obvodu nosné strojní jednotky – žádný samostatný kompresor, žádný nepřetržitý hluk výfukových plynů motoru, žádný další zdroj hluku, který by bylo nutné řídit.

Zkušební uživatelé porovnávající hydraulické a pneumatické kamenolamy na granitu konzistentně uvádějí, že hydraulické jednotky jsou za zatížení stabilnější a vyžadují od obsluhy menší úsilí k udržení polohy. Stabilita je rozhodující při městských výkopových pracích, kde zarovnání vrtů ovlivňuje hloubku základových pilot nebo kotvících tyčí – odchýlený vrt při výkopu podzemního prostoru vyžaduje dodatečné práce, které sousedům působí mnohem větší obtíže než původní vrtání.

Plánování a strategie bariér: Technická opatření sama o sobě nestačí.

I dobře ztlumený vrtací stroj musí dodržovat městské časové omezení. Ve městě New York je pro jakoukoli práci mimo pracovní dobu (7:00–18:00 v pracovních dnech) vyžadováno povolení pro práci mimo pracovní dobu. V San Diegu je v rezidenčních zónách vrtání zakázáno před 7:00 a po 19:00 v pondělí až sobotu. Nejlepší volba vybavení tato časová omezení nepřepisuje – naopak maximalizuje produktivní čas v rámci těchto omezení snížením rizika přerušení práce kvůli stížnostem na hluk.

Dočasné akustické bariéry umístěné mezi vrtacím strojem a nejbližším přijímačem – pevné stavební zábrany s certifikovanou schopností potlačovat hluk nebo modulární akustické stěny – poskytují další útlum 5–10 dB na hranici pozemku. V kombinaci se ztlumeným hydraulickým vrtacím strojem tento útlum obvykle zajistí, že hladina hluku na stavbě zůstane v rámci městských limitů i v hustě zalidněných rezidenčních zónách. Strategické umístění pohonné jednotky za kanceláří na stavbě nebo za stavební zábranou přináší dalších 3–5 dB útlumu díky stavebnímu stínění.

Údržba těsnění v městských provozních cyklech: krátké směny, mnoho nastavení

Městské stavební vrtné stroje neprovádějí nepřetržité 10hodinové směny. Provádějí pouze 2–3 hodiny skutečného úderového provozu, poté se zastaví kvůli inspekci sousedních budov nebo kontrolám hladiny hluku, resetují se a znovu spustí. Počet studených startů na hodinu úderového provozu je výrazně vyšší než na těžebním místě. Cykly studeného startu – při nichž se úderový obvod naplňuje tlakem z okolního prostředí – zatěžují těsnění pístu jiným způsobem než trvalý provoz za vysokých teplot.

HOVOO dodává komplety těsnění pro hornické vrtné stroje s polyuretanovými (PU) materiály, které udržují pružnost v širokém rozmezí teplot a snášejí tepelné cykly mezi nízkou a vysokou teplotou, typické pro městský provoz. U vrtných strojů, které jsou přes noc nečinné a ráno znovu spouštěny při okolní teplotě, je stejně důležitá pružnost těsnicího materiálu při nízkých teplotách jako odolnost při vysokých teplotách. Odkazy na modelově specifické komplety těsnění najdete na stránce hovooseal.com.