พฤติกรรมของหัวเจาะระบบแรงดันดินสมดุล ในการก่อสร้างอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดินในดินกรุงเทพฯ

Abstract

ศึกษาพฤติกรรมของหัวเจาะระบบแรงดันดินสมดุล (Earth Pressure Balance, EPB, Shield) ขณะขุดเจาะอุโมงค์รถไฟฟ้าใต้ดิน โครงการรถไฟฟ้ามหานครในชั้นดินกรุงเทพฯ เพื่อพิจารณาปัจจัยควบคุมการขุดเจาะที่มีผลต่อการทรุดตัวของผิวดิน การขุดเจาะอุโมงค์ด้วย EPB Shield เป็นวิธีที่ใช้เทคนิคค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งมีระบบตรวจสอบและควบคุมอัตโนมัติในการทำงาน เช่น ควบคุมแรงดันในห้องพักดิน (Face Pressure) คำนวณปริมาณดินในการขุดเจาะ ควบคุมการอุดช่องว่างระหว่างผิวของการขุดเจาะกับผิวด้านนอกอุโมงค์ (Backfill Grouting) นอกจากนี้ยังควบคุมทิศทางการขุดเจาะอีกด้วย การควบคุมการขุดเจาะจะกำหนดอัตราส่วนดินขุด โดยการกำหนดความเร็วรอบของ Screw conveyor เพื่อควบคุมปริมาณดินออกจากห้องพักดิน การกำหนด Face Pressure ต้องให้สอดคล้องกับอัตราส่วนดินขุด พฤติกรรมการเคลื่อนตัวของหัวเจาะจะมีลักษณะการเลื้อยคล้ายงู ซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานของแม่แรงในการควบคุมทิศทางการขุดเจาะการวางตัวของหัวเจาะโดยปกติจะทำมุมเงยเมื่อเทียบกับแนวการขุดเจาะ เพื่อป้องกันการจมเนื่องจากน้ำหนักของหัวเจาะ ซึ่งจะเป็นผลให้เกิด Over-Excavation การควบคุมการทรุดตัวของผิวดิน ทำได้โดยการรักษาความมั่นคงของดินบริเวณหน้าหัวเจาะ ด้วยการควบคุม Face Pressure ให้มีความเหมาะสมกับสภาพของชั้นดิน และสอดคล้องกับหน่วยแรงดันดินรวมด้านข้างสถิตย์ นอกจากนี้จะต้องควบคุมประสิทธิภาพการทำ Backfill Grouting ด้วยการกำหนดแรงดันที่ใช้ให้สอดคล้องกับ สภาพของชั้นดินและหน่วยแรงดันดินรวมในแนวดิ่ง และจะต้องควบคุมอัตราส่วนการอุดช่องว่างให้มีค่ามากกว่า 100% เพื่อควบคุมปริมาณการทรุดตัวให้อยู่ในพิกัดที่เหมาะสม (GL< 2.5%) ค่า Face Pressure ในกรณีการขุดเจาะอุโมงค์ใต้ดินในชั้นดินเหนียวแข็งกรุงเทพฯ ควรมีค่าอยู่ระหว่าง 60-130 kN/square m. หรือ 45-100% ของหน่วยแรงดันดินรวมด้านข้างสถิตย์ และควบคุมอัตราส่วนดินขุดมีค่าอยู่ระหว่าง 100-115% การทำ Backfill Grouting ควรกำหนดแรงดันมีค่าอยู่ระหว่าง 2-3 bar หรือ 70-100% ของหน่วยแรงดันดินรวมแนวดิ่ง และควบคุมอัตราส่วนการอุดช่องว่างอยู่ในช่วง 110-150%