Stavba pod vodou a v tuneloch: Príručka pre špeciálne použitie hydraulických kladiv

Dva rôzne extrémy – jeden spoločný princíp

Podvodné a tunelové stavby sa nachádzajú na opačných koncoch environmentálneho spektra: jedna je ponorená, druhá je uzavretá pod zemou, jedna sa zaoberá prienikom vody, druhá hromadením prachu a plynov. Spoločné je pre ne to, že obe odstraňujú okolité podmienky, v ktorých bol kladivový nástroj navrhnutý na prevádzku. Kladivový nástroj určený na povrchové práce je navrhnutý za predpokladu, že predná hlavica je obklopená vzduchom, že kladivo medzi polohami ochladzuje, že olej unikajúci z prachového tesnenia odkvapkáva od stroja namiesto toho, aby do neho vtekal, a že atmosféra okolo zariadenia je dýchateľná a nie výbušná. Obe prostredia – podvodné aj tunelové – súčasne porušujú aspoň dva z týchto predpokladov. Preto vyžadujú nielen iné školenie obsluhy, ale aj úmyselné špecifikovanie zariadení a upravené prevádzkové postupy.

Konkrétna úprava závisí od toho, ktoré predpoklady sú porušené. Podvodné práce obracajú rozdiel tlakov pôsobiaci na tesnenia – vo väčšej hĺbke tlačí okolitý tlak dovnútra proti tesneniam, ktoré sú navrhnuté tak, aby udržali tlak oleja pôsobiaceho zvnútra von. Čím je hĺbka operácie väčšia, tým výraznejší je tento obrát. Štandardný povrchový kladivový stroj ponorený do hĺbky 25 metrov bez kompenzácie tlaku bude počas každého návratového zdvihu nasávať vodu cez vstupný otvor na prednej hlavici, čím sa olej kontaminuje už po jednej smene. Kladivový stroj s kompenzáciou tlaku vyrovnáva vnútorný a vonkajší tlak, čím eliminuje rozdiel tlakov, ktorý spôsobuje vnikanie vody. Tento princíp je dobre známy v oblasti offshore hydrauliky; menej konzistentne sa však uplatňuje pri stavebných kladivových strojoch, a preto sa podvodné poruchy vyskytujú tak často pri projektoch, kde zakázkový tím špecifikoval štandardnú jednotku „so zapchatými prípojkami“ a považoval to za postačujúce.

Tunelové prostredia predstavujú inú množinu problémov, ktoré sa hromadia postupne, nie okamžite. Prach z horniny sa usadzuje na vodorovných povrchoch tela kladiva, vniká cez nedokonalé prachové tesnenia a presúva sa do oblasti ložiskových vložiek, kde sa mieša s pastou pre špičky a vytvára abrazívnu suspenziu. Vibrácie vznikajúce pri kladení v uzavretom priestore sa prenášajú do výstelky tunela a okolitého podložia bez cesty na rozptýlenie energie, akú poskytuje kladenie vo voľnom priestore. V tuneloch vytesaných v tvrdej kremičitanej hornine dosahujú vzdušné kryštály kremičitanu koncentrácie, ktoré predstavujú riziko pre zdravie pracovníkov a v niektorých horninových formáciách – pri určitých koncentráciách – aj riziko prachového výbuchu. Žiadny z týchto problémov sa nedá vyriešiť len opatrnejším prevádzkovaním štandardného zariadenia. Vyžadujú vhodné zariadenie a definovaný prevádzkový cyklus.

Štyri špeciálne podmienky – požadovaná špecifikácia, fyzikálny dôvod a kritická prevádzková poznámka

Tabuľka pokrýva štyri scenáre: melenie pod vodou (plytké a stredne hlboké), primárne burené tunely a opravu tunelových výsteliek — každý z týchto scenárov kladie odlišné požiadavky.

Údržbový cyklus, ktorý majú obe prostredia spoločný

Napriek ich rozdielom sa údržbové intervaly pri podvodných a tunelových prevádzkach skracujú v rovnakom smere. Mechanizmy sú odlišné – v jednom prípade je to vniknutie vody, v druhom hromadenie prachu – avšak výsledný stav je rovnaký: kontaminovaný olej, zrýchlené opotrebovanie ložiskových vložiek a skrátená životnosť tesnení. Praktickým dôsledkom je, že obe prostredia vyžadujú protokol pre kontrolu po ukončení prevádzky, ktorý pri povrchovej prevádzke nie je potrebný. Po podvodnej prevádzke by sa mala vyčistiť predná hlavica vrtáka (vypláchnuť), skontrolovať prachové tesnenie na príznaky vniknutia vody (modrá farba v pastovom mazive na kladivko, mliečny vzhľad oleja z vypúšťacieho otvoru) a pred ďalšou prevádzkou znovu namazovať kladivko vodoodolným pastovým mazivom. Po prebijaní tunela by sa malo telo kladivka očistiť, skontrolovať prachové tesnenie na preniknutie kremičitého prachu a obnoviť pastové mazivo na kladivku – nie len doplniť – aby sa zabránilo ďalšiemu pôsobeniu abrazívnej suspenzie medzi jednotlivými smenami.

Analýza oleja je v týchto dvoch prostrediach užitočnejšia ako v akomkoľvek inom aplikácii pre kladivové zariadenia. Pri povrchovej výstavbe sa kontaminácia oleja postupne zhoršuje a hranica, pri ktorej je potrebné začať s obavami, je jasne definovaná. Pri podvodnom a tunelovom prevádzkovaní sa kontaminačné udalosti – napríklad tesnenie, ktoré umožnilo jediný prípad vniknutia vody, alebo prachotesnenie, ktoré bolo už na hranici výkonnosti v momente, keď kladivové zariadenie vstúpilo do tunela – prejavujú kontaminačné signály do 20–30 hodín, kým pri povrchovej práci by sa tieto signály objavili až po 200–300 hodinách. Odoslanie vzorky oleja na analýzu počtu častíc a obsahu vody po prvých 50 hodinách prevádzky v ktoromkoľvek z týchto prostredí a následne každých ďalších 100 hodín je najskorší spoľahlivý indikátor vznikajúceho problému s tesnením alebo ložiskovou vložkou – skôr, než sa objavia akékoľvek vizuálne príznaky, a oveľa skôr, než dojde k poklesu výkonu, ktorý signalizuje, že zlyhanie komponentu už prebieha.

Jedno operačné rozhodnutie, ktoré oddeľuje skúsené tímy v oboch prostrediach: ani podvodné, ani tunelové búšenie by sa nemalo pokúšať pomocou búšiaceho zariadenia, ktoré už ukazuje len hraničný výkon tesnenia. Hraničné tesnenie, ktoré kvapká olej rýchlosťou dve kvapky za minútu na povrchovom mieste, bude kvapkať rýchlosťou desať kvapiek za minútu pod vodou a počas jednej smeny v tunele bude nasávať špinavú suspenziu obsahujúcu kremičitan. Oprava pred nasadením trvá jeden deň. Porucha počas práce v tunele alebo pod vodou spôsobí stratu zvyšku časového plánu projektu.