Stavba pod vodou a v tunelech: Průvodce speciálním použitím hydraulických rozbíječek

Dva odlišné extrémy — jediný společný princip

Podvodní a tunelové stavby se jeví jako dvě protilehlé krajnosti environmentálního spektra: jedna je ponořená, druhá uzavřená pod zemí; jedna se zabývá pronikáním vody, druhá hromaděním prachu a plynů. Společného mají to, že obě odstraňují okolní podmínky, pro které byl krušič navržen tak, aby v nich fungoval. Krušič určený pro povrchové práce je navržen za předpokladu, že vrták na čelní hlavici je obklopen vzduchem, že se dlahový nástroj mezi jednotlivými polohami ochlazuje, že olej unikající z prachové těsnicí manžety odkapává od stroje, nikoli do něj, a že atmosféra kolem zařízení je dýchací a nevýbušná. Jak prostředí pod vodou, tak tunelové prostředí zároveň vyvracejí alespoň dva z těchto předpokladů. Proto oba typy prostředí vyžadují účelné specifikace zařízení a upravené provozní postupy, nikoli pouze jiné školení obsluhy.

Konkrétní úprava závisí na tom, které předpoklady jsou porušeny. Při podvodní práci se obrací tlakový rozdíl napříč těsněními – ve větší hloubce působí okolní tlak směrem dovnitř proti těsněním, jež jsou navržena tak, aby udržela tlak oleje působící směrem ven. Čím větší je hloubka provozu, tím výraznější je tento obrat. Standardní povrchový rozbíječ ponořený do hloubky 25 metrů bez tlakové kompenzace bude při každém zpětném zdvihu nasávat vodu skrz vrtaný otvor na čelní hlavici, čímž dojde k znečištění oleje již během jediné směny. Rozbíječ s tlakovou kompenzací vyrovnává vnitřní a vnější tlak, čímž eliminuje tlakový rozdíl, který způsobuje vnikání vody. Tento princip je v offshore hydraulice dobře znám; méně konzistentně se však uplatňuje u stavebních rozbíječů, což je důvodem, proč se podvodní poruchy vyskytují tak často na projektech, kde zakoupený tým specifikoval standardní jednotku „se zapouzdřenými přípojkami“ a považoval to za dostatečné.

Prostředí tunelů vyvolává jinou sadu problémů, které jsou kumulativní, nikoli okamžité. Prach z horniny se usazuje na vodorovných površích těla rozbíječe, proniká přes nedokonalá těsnění proti prachu a migruje do oblasti ložisek, kde se smíchá s pastou pro dlahy a vytvoří abrazivní suspenzi. Vibrace z rozbíjení v uzavřeném prostoru se přenášejí do výztuhy tunelu a do okolního terénu bez možnosti tlumení energie, jaké poskytuje rozbíjení ve volném prostoru. V tunelích vyražených v tvrdé křemičitanově bohaté hornině dosahují koncentrace vzdušného křemenného prachu úrovní, které představují riziko pro zdraví pracovníků a v některých horninových formacích – při určitých koncentracích – i riziko výbuchu prachu. Žádný z těchto problémů nelze vyřešit pouhým opatrnějším provozem standardního zařízení. Vyžadují vhodné zařízení a definovaný provozní cyklus.

Čtyři zvláštní podmínky — požadovaná specifikace, fyzikální příčina a kritická provozní poznámka

Tabulka pokrývá čtyři scénáře: mělké a středně hluboké podvodní práce, primární ražbu tunelu a opravu tunelového výstavby — každý z nich klade odlišné požadavky.

Údržbový cyklus, který mají oba prostředí společný

Navzdory svým rozdílům obě operace – pod vodou i v tunelu – zkracují údržbové intervaly stejným směrem. Mechanismy jsou různé – v jednom případě je to vniknutí vody, v druhém hromadění prachu – avšak konečný stav je stejný: kontaminovaný olej, urychlené opotřebení kluzných pouzder a zkrácená životnost těsnění. Praktickým důsledkem je, že oba typy prostředí vyžadují kontrolní protokol po ukončení provozu, který není u povrchového provozu nutný. Po podvodním provozu je třeba vypláchnout vrtací hlavu na přední straně, zkontrolovat těsnění proti prachu na příznaky vniknutí vody (modré zbarvení mazací pasty na dláto, mléčný vzhled oleje z vypouštěcího otvoru) a před dalším provozem znovu namazat dláto voděodolnou pastou. Po průrazu tunelu je třeba očistit tělo kladiva, zkontrolovat těsnění proti prachu na proniknutí křemíkového prachu a obnovit mazací pastu na dláto – nikoli pouze doplnit – aby se zabránilo tomu, že abrazivní suspenze bude nadále působit mezi směnami.

Analýza oleje je v těchto dvou prostředích užitečnější než v jakémkoli jiném použití rozbíječe. Při povrchové výstavbě dochází k kontaminaci oleje postupně a hranice, při které je nutné začít mít obavy, je zřejmá. Při podvodním provozu a provozu v tunelu se kontaminační události – těsnění, které umožnilo jediný vstup vody, nebo prachové těsnění, které bylo již na hranici funkčnosti před vstupem rozbíječe do tunelu – projeví kontaminačními signály během 20–30 hodin, zatímco při povrchové práci by tyto signály vznikly až po 200–300 hodinách. Odeslání vzorku oleje ke stanovení počtu částic a obsahu vody po prvních 50 hodinách provozu v kterémkoli z těchto prostředí a poté každých dalších 100 hodin je nejdříve dostupným spolehlivým ukazatelem vznikajícího problému s těsněním nebo ložiskovou vložkou – dříve než jakýkoli vizuální příznak a mnohem dříve než pokles výkonu, který signalizuje, že selhání komponentu již probíhá.

Jedno operační rozhodnutí, které odděluje zkušené týmy v obou prostředích: ani podvodní práce, ani průraz tunelu by neměly být prováděny kladivem, u něhož již dochází k hraničnímu výkonu těsnění. Hraniční těsnění, které na povrchu kapá na dvě kapky za minutu, pod vodou bude kapat desetkrát za minutu a v tunelu během jedné směny nasaje štěrkopískovou suspenzi obsahující křemičitan. Oprava před nasazením trvá jeden den. Porucha uprostřed práce v tunelu nebo pod vodou způsobí ztrátu zbytku projektového harmonogramu.