Under vatten och tunnelbyggnad: Specialiserad användningsguide för hydrauliska hammare

Två olika extremer — ett gemensamt princip

Undervattens- och tunnelbyggnad verkar ligga på motsatta ändar av miljöspektrumet: den ena är nedsänkt, den andra är innesluten under jorden, den ena handlar om vattentillflöde, den andra om ackumulering av damm och gaser. Vad de har gemensamt är att båda tar bort de omgivande förhållanden som bräckan är utformad för att fungera i. En ytbrytare är utformad med antagandet att frontdelens borr är omgiven av luft, att mejseln kan svalnas mellan positioner, att olja som läcker från dammtätningen rinner bort från maskinen snarare än in i den, och att atmosfären runt utrustningen är andbar och inte explosiv. Både undervattens- och tunnelmiljöer gör minst två av dessa antaganden ogiltiga samtidigt. Därför kräver både dessa miljöer genomtänkt utrustningsspecifikation och modifierade driftförfaranden, inte bara annan operatörutbildning.

Den specifika modifieringen beror på vilka antaganden som är överträdda. Under vatten arbetar man med omvänd tryckskillnad över tätningsringarna – i djupet trycker omgivningstrycket inåt mot tätningsringar som är utformade för att hålla kvar oljetrycket som trycker utåt. Ju djupare verksamheten sker, desto mer betydelsefull blir denna omvändning. En standardytbrytare som sänks under vatten till 25 meters djup utan tryckkompensation kommer att suga in vatten genom borret i frontdelens huvud vid varje återstötar, vilket förorenar oljan inom en enda skift. En tryckkompenserad brytare jämnar ut det inre och yttre trycket, vilket eliminerar den tryckskillnad som driver in vattnet. Principen är välkänd inom offshore-hydraulik; den tillämpas dock mindre konsekvent på bygg-brytare, vilket är anledningen till att under-vatten-fel är så vanliga vid projekt där inköpsansvaret specificerat en standardenhet 'med täta anslutningar' och ansett detta vara tillräckligt.

Tunnelmiljöer medför en annan uppsättning problem som är ackumulerande snarare än omedelbara. Bergsmält ackumuleras på horisontella ytor av hammarens kropp, tränger in genom otillräckliga dammtätningar och migrerar in i bushingszonen där det blandas med mejselpasta för att bilda en abrasiv slammasa. Vibration från sprängning i ett begränsat utrymme överförs till tunnelklädnaden och omgivande mark utan den energidissipationsväg som sprängning i öppen luft ger. I hårda tunnlar i kiselrik bergmassa når luftburen kristallin kisel koncentrationer som både utgör en hälsorisk för arbetare och, i vissa formationer, en risk för dammexplosion vid vissa koncentrationer. Ingen av dessa faktorer kan hanteras genom att driva standardutrustningen med större försiktighet. De kräver rätt utrustning och en definierad driftcykel.

Fyra särskilda förhållanden — krävd specifikation, fysisk orsak och kritisk driftanmärkning

Tabellen omfattar grunt och medeldjupt undervattensarbete, primär tunnelborrning och reparation av tunnelklädnad – de fyra scenarierna, som var och en ställer olika krav.

Underhållscykeln som båda miljöerna delar

Trots sina skillnader komprimerar både undervattens- och tunneloperationer underhållsintervallen i samma riktning. Mekanismerna är olika – vattentillträdning i det ena fallet, dammackumulering i det andra – men slutresultatet är detsamma: förorenad olja, snabbare slitage av lager och förkortad livslängd för tätningsringar. Den praktiska konsekvensen är att båda miljöerna kräver en inspektionsprotokoll efter varje session, vilket inte är fallet för ytdrift. Efter undervattensdrift bör frontdelens borrning spolas, dammtätningsringen undersökas på tecken på vattentillträdning (blå färgförändring i mejselpastan, grumlig utseende på oljan från avtappningsporten) och mejseln återfetts med en vattentät pasttyp innan nästa session. Efter tunnelbrytning bör hammaren rengöras, dammtätningsringen undersökas på tecken på kiseldammpenetration och mejselpastan bytas ut – inte bara kompletteras – för att förhindra att den slipande slamhållningen fortsätter att verka mellan skift.

Oljeanalys är mer användbar i dessa två miljöer än i någon annan brytarapplikation. Vid ytkonstruktion sker oljeföroreningen gradvis och gränsen för oro är tydlig. Vid undervattns- och tunnelarbete ger föroreningshändelser – t.ex. en tätning som tillät en enda inträngning av vatten eller en dammtätning som redan var gränsfallande när brytaren gick in i tunneln – uppenbara föroreningsmönster inom 20–30 timmar, vilka inte skulle bli synliga förrän efter 200–300 timmar vid ytarbete. Att skicka ett oljeprov för partikelräkning och analys av vatteninnehåll efter de första 50 timmarna i antingen av dessa miljöer, och sedan vart 100:e timme därefter, är den tidigaste tillförlitliga indikatorn på ett utvecklande problem med tätning eller lager – tidigare än någon visuell symtom och långt tidigare än den prestandaförsvagning som signalerar att komponentfel redan är på gång.

Ett operativt beslut som skiljer erfarna team i båda miljöerna: varken under vatten eller i tunnelbrytning bör försökas med en brytare som redan visar marginell tätningsprestanda. Den marginella tätningen som läcker olja med en takt av två droppar per minut på en ytsida kommer att läcka tio droppar per minut under vatten och kommer att suga in kiselinnehållande slam i en tunnel inom ett enda skift. Reparation innan distribution tar en dag. Fel mitt i arbetet i en tunnel eller under vatten kostar resten av projektets tidsschema.