Xây dựng dưới nước và trong hầm: Hướng dẫn ứng dụng đặc biệt cho máy đục phá thủy lực

Hai Cực Đoan Khác Nhau — Một Nguyên Lý Chung

Việc thi công dưới nước và trong hầm nằm ở hai đầu đối lập của phổ môi trường: một môi trường ngập hoàn toàn dưới nước, còn môi trường kia bị giới hạn dưới lòng đất; một môi trường liên quan đến việc nước xâm nhập, còn môi trường kia lại liên quan đến sự tích tụ bụi và khí. Điều cả hai môi trường này có chung là đều loại bỏ các điều kiện môi trường xung quanh mà máy đục (breaker) được thiết kế để hoạt động trong đó. Một máy đục làm việc trên mặt đất được thiết kế dựa trên giả định rằng phần đầu khoan phía trước được bao quanh bởi không khí, mũi đục có thể làm mát giữa các vị trí làm việc, dầu rò rỉ từ phớt chắn bụi sẽ chảy ra xa máy thay vì chảy vào bên trong máy, và bầu không khí xung quanh thiết bị là không khí có thể hô hấp được và không gây nổ. Cả hai môi trường dưới nước lẫn trong hầm đều làm mất hiệu lực đồng thời ít nhất hai trong số những giả định nêu trên. Đó chính là lý do vì sao cả hai môi trường này đều yêu cầu việc lựa chọn thiết bị một cách có chủ đích và điều chỉnh quy trình vận hành, chứ không chỉ đơn thuần là đào tạo lại người vận hành.

Sự điều chỉnh cụ thể phụ thuộc vào giả định nào bị vi phạm. Trong môi trường làm việc dưới nước, chênh lệch áp suất tác động lên các phớt kín bị đảo ngược — ở độ sâu nhất định, áp suất môi trường bên ngoài đẩy vào trong, trong khi các phớt được thiết kế để chịu đựng áp suất dầu đẩy ra ngoài. Độ sâu càng lớn thì mức độ đảo ngược này càng đáng kể. Một máy đục phá thông thường dùng trên mặt đất, khi được ngâm chìm ở độ sâu 25 mét mà không có bù áp suất, sẽ hút nước vào qua lỗ khoan ở đầu trước của máy trong mỗi hành trình trở về, gây nhiễm bẩn dầu chỉ sau một ca làm việc. Máy đục phá có hệ thống bù áp suất sẽ cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài, từ đó loại bỏ chênh lệch áp suất gây ra hiện tượng nước xâm nhập. Nguyên lý này đã được hiểu rõ trong lĩnh vực thủy lực ngoài khơi; tuy nhiên, nó lại chưa được áp dụng một cách nhất quán đối với các máy đục phá dùng trong xây dựng, đây chính là lý do vì sao sự cố dưới nước xảy ra rất phổ biến trong các dự án mà đội ngũ mua sắm đã yêu cầu cung cấp một đơn vị tiêu chuẩn 'có các cổng kín' và cho rằng như vậy là đủ.

Môi trường hầm lò đặt ra một tập hợp các vấn đề khác biệt, mang tính tích lũy thay vì tức thời. Bụi đá tích tụ trên các bề mặt nằm ngang của thân máy đục, xâm nhập qua các gioăng chống bụi không hoàn hảo và di chuyển vào vùng bạc lót, nơi chúng trộn lẫn với mỡ bôi trơn đầu đục để tạo thành một hỗn hợp mài mòn. Dao động phát sinh từ quá trình đục trong không gian kín truyền vào lớp lót hầm và nền đất xung quanh mà không có đường tiêu tán năng lượng như khi đục ngoài trời. Trong các hầm đào qua đá giàu silica cứng, nồng độ silica tinh thể trong không khí đạt mức vừa gây nguy hiểm cho sức khỏe người lao động, vừa tiềm ẩn nguy cơ nổ bụi ở một số loại đá nhất định khi đạt nồng độ nhất định. Không một vấn đề nào trong số này có thể được giải quyết bằng cách vận hành thiết bị tiêu chuẩn cẩn thận hơn. Chúng đòi hỏi thiết bị phù hợp và chu kỳ vận hành được xác định rõ ràng.

Bốn Điều Kiện Đặc Biệt — Thông Số Kỹ Thuật Yêu Cầu, Lý Do Vật Lý và Ghi Chú Vận Hành Quan Trọng

Bảng này bao quát bốn tình huống: làm việc dưới nước ở độ sâu nông và trung bình, đào đầu hầm chính và sửa chữa lớp lót hầm — mỗi tình huống đều đặt ra những yêu cầu riêng biệt.

Chu kỳ bảo trì mà cả hai môi trường đều chia sẻ

Mặc dù có những khác biệt, cả hai loại hoạt động dưới nước và trong hầm đều làm rút ngắn khoảng thời gian bảo trì theo cùng một hướng. Cơ chế gây ra hiện tượng này khác nhau — trong trường hợp thứ nhất là nước xâm nhập, trong trường hợp thứ hai là bụi tích tụ — nhưng kết quả cuối cùng lại giống nhau: dầu bị nhiễm bẩn, mòn nhanh các bạc lót và tuổi thọ của phớt giảm. Hậu quả thực tiễn là cả hai môi trường này đều yêu cầu quy trình kiểm tra sau mỗi ca làm việc — điều mà hoạt động trên mặt đất không cần. Sau khi hoạt động dưới nước, cần xả sạch lỗ khoan ở đầu trước, kiểm tra phớt chống bụi để phát hiện dấu hiệu nước xâm nhập (sự đổi màu xanh lam của mỡ bôi trơn dạng dao gọt, hoặc dầu chảy ra từ cổng xả có màu đục như sữa), đồng thời tra lại mỡ bôi trơn cho dao gọt bằng loại mỡ đạt tiêu chuẩn chống nước trước ca làm việc tiếp theo. Sau khi phá hầm, cần lau sạch thân máy phá, kiểm tra phớt chống bụi để phát hiện dấu hiệu xâm nhập của bụi silicon, và thay hoàn toàn mỡ bôi trơn dạng dao gọt — chứ không chỉ bổ sung thêm — nhằm ngăn hỗn hợp mài mòn tiếp tục tác động giữa các ca làm việc.

Phân tích dầu hữu ích hơn trong hai môi trường này so với bất kỳ ứng dụng bộ ngắt mạch nào khác. Trong thi công trên mặt đất, sự nhiễm bẩn dầu diễn ra từ từ và ngưỡng gây lo ngại là rõ ràng. Trong hoạt động dưới nước và trong hầm, các sự kiện nhiễm bẩn — chẳng hạn như một phớt bị rò rỉ cho phép nước xâm nhập chỉ một lần duy nhất, hoặc một phớt chống bụi vốn đã ở mức giới hạn ngay từ khi bộ ngắt mạch vào hầm — sẽ tạo ra các dấu hiệu nhiễm bẩn trong vòng 20–30 giờ, trong khi ở điều kiện thi công trên mặt đất, những dấu hiệu tương tự có thể không xuất hiện cho đến sau 200–300 giờ. Việc gửi mẫu dầu để phân tích hàm lượng hạt và độ ẩm sau 50 giờ đầu tiên làm việc trong bất kỳ môi trường nào kể trên, và cứ sau mỗi 100 giờ tiếp theo, là chỉ báo đáng tin cậy sớm nhất về vấn đề đang phát triển liên quan đến phớt hoặc bạc lót — sớm hơn bất kỳ triệu chứng trực quan nào và sớm hơn rất nhiều so với sự suy giảm hiệu suất báo hiệu rằng hỏng hóc linh kiện đã bắt đầu xảy ra.

Một quyết định vận hành phân biệt các đội có kinh nghiệm trong cả hai môi trường: không nên sử dụng máy đục có hiệu suất làm kín ở mức giới hạn để thực hiện công việc dưới nước hoặc đào hầm. Một gioăng làm kín ở mức giới hạn — rò rỉ dầu với tốc độ hai giọt mỗi phút tại hiện trường trên mặt đất — sẽ rò rỉ tới mười giọt mỗi phút khi hoạt động dưới nước và sẽ hút vào hỗn hợp bùn chứa silic trong điều kiện đào hầm chỉ trong một ca làm việc. Việc sửa chữa trước khi triển khai tốn một ngày. Tuy nhiên, sự cố giữa chừng khi đang thi công trong hầm hoặc dưới nước sẽ làm chậm tiến độ toàn bộ dự án.