ปัจจัยกระทบในการขุดเจาะอุโมงค์ด้วยระบบแรงดันดินสมดุล

Abstract

ศึกษาปัจจัยกระทบที่มีผลต่อการขุดเจาะอุโมงค์ด้วยระบบแรงดันดินสมดุล และการทรุดตัวที่ผิวดิน โดยอิงข้อมูลจากโครงการก่อสร้างอุโมงค์ประปาแรงดันสูง ของสถานีส่งน้ำบางเขน ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางอุโมงค์ภายนอก 4.07 ม. ลึกจากผิวดินประมาณ 20 ม. การวิจัยแบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือ 1) การทดลองในห้องปฏิบัติการ เปรียบเทียบคุณสมบัติดินทรายเมื่อผสมกับโฟม และผสมกับเบนโทไนท์ 2) เปรียบเทียบข้อมูลการขุดเจาะอุโมงค์ช่วงที่มีการใช้ โฟม และเบนโทไนท์เป็นสารผสมเพิ่มและช่วงอุโมงค์อยู่ในทางตรงและอยู่ในทางโค้ง 3) การวิเคราะห์กลับด้วยวิธีไฟไนท์อิลิเมนต์ เพื่อหาค่าอัตราส่วนการสูญเสียมวลดิน (Ground loss) เปรียบเทียบกับข้อมูลการตรวจวัด ผลการวิจัยพบว่า การใช้โฟมเป็นสารผสมเพิ่ม ช่วยให้การขุดเจาะอุโมงค์ด้วยระบบแรงดันดินสมดุล มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมากกว่าการใช้เบนโทไนท์ อัตราการขุดเจาะอุโมงค์สูงกว่า การควบคุมแรงดันหน้าหัวเจาะดีกว่า การดึงดินออกจากหัวเจาะด้วยระบบสายพานเร็วกว่า Cutter Torque ต่ำกว่า ผลการทดลองในห้องปฏิบัติการพบว่า โฟมมีส่วนช่วยเพิ่มค่า การอัดตัว (Compressibility) ของดิน และช่วยลดค่าการใช้พลังงาน (Power consumption) ของการขุดเจาะอุโมงค์ ทำให้การขุดเจาะมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ผลการวิเคราะห์กลับด้วยวิธีไฟไนท์อิลิเมนต์พบว่า ในช่วงการขุดเจาะอุโมงค์ที่ใช้โฟมเป็นสารผสมก่อให้เกิด Ground loss ประมาณ 1-3% ในขณะที่การขุดเจาะอุโมงค์โดยใช้สารละลายเบนโทไนท์ก่อให้เกิด Ground loss มากถึง 4-11%