Ниже приведена моя третья статья о тоннеле HS1 на Темзе, построенном в период 2001-2003 гг. совместным предприятием Hochtief-Murphy, и посвящена стратегии вмешательства в забой ТПМК, предпринятой в меловых толщах. Более подробная информация представлена в различных документах, в первую очередь в документе конференции Chalk2018, посвященном проходке меловых тоннелей по этому проекту, а также в проектах DLR и Tideway.

Несмотря на обширное количество устройств защиты от износа, всегда было известно, что из-за наличия кремня потребуются некоторые вмешательства в лицо для осмотра, поддержания и замены изношенных или поврежденных зубов. Они также планировались на прорыве ТПМК через стенку диафрагмы, чтобы удалить обломки, а также в местах поперечных проходов, чтобы предоставить информацию о вероятной геологии в этих местах. В состав ТПМК входила двойная декомпрессионная камера (шлюзы на 4 человека), рассчитанная на максимальное рабочее давление 4,5 бара, и меньший по размеру шлюз для инструментов и т. д. Установлена система контроля загазованности для отбора проб атмосферы при работе под давлением. Все работы со сжатым воздухом проводились в соответствии с правилами работы со сжатым воздухом с использованием кислорода в целях декомпрессии и тщательным управлением на объекте, предоставленным Tony Ridley Hyperbaric Associates вместе с обучением шахтеров и регулярным мониторингом состояния здоровья на месте. В общей сложности было проведено 36 вмешательств на лицах, 28 из которых были сделаны мелом (6 в свободном воздухе и 22 с использованием сжатого воздуха до 3,4 бар).

Необходимость работы сжатого воздуха, а не свободного воздуха, зависит от характера мела в забое с точки зрения его стабильности и количества попадания воды. Как правило, в устойчивом забое из структурированного мела с проницаемостью до 10-5 м/сек можно получить доступ к забою в свободном воздухе при условии разумных условий откачки с использованием погружных аппаратов. При превышении этой проницаемости обычно требуется работа со сжатым воздухом. Это проиллюстрировано одним из рисунков, взятых из нашей статьи Chalk2018, показывающей вмешательства в сжатый и свободный воздух, предпринятые в туннеле HS1 Thames, туннеле DLR и туннеле Lee Tideway по отношению к проницаемости, полученной на каждом участке в результате испытаний упаковщиков и насосов. Для тоннеля Tideway Lee Tunnel все работы проводились на свободном воздухе из-за более низкой общей проницаемости, в то время как для HS1 Thames Tunnel и DLR, вероятно, потребовались бы работы как со свободным, так и со сжатым воздухом (некоторые проблемы возникли на DLR из-за отсутствия условий работы со сжатым воздухом). В идеале при проведении испытаний на проницаемость пакера следует стремиться достичь проницаемости примерно до 5x10-5 м/с, что требует значительно большего количества воды, чем типичные 3-4 л/сек, обычно принятые. В обновленной спецификации Yellow Book GI для испытаний упаковщиков теперь есть пункт, указывающий скорость притока, необходимую для испытаний. Можно также модифицировать испытания, например, уменьшить количество ступеней или давлений, чтобы достичь этого порога 5x10-5 м/с.

Второй пост по сжатому воздуху, работающему на тоннеле HS1 Темза, построенном в 2001-2003 гг. совместным предприятием Hochtief-Murphy.
Для обоих проходов тоннеля HS1 Thames Tunnel количество вмешательств в мел составило 36 штук, из которых 28 были в мелу (6 в свободном воздухе и 22 в условиях сжатого воздуха до 3,4 бар), остальные на стенке диафрагмы или рядом с ней в местах прорыва туннеля и прорыва. Свободный доступ воздуха в мел обычно осуществлялся, когда над венцом тоннеля находился меловой покров длиной более 15 метров, например, в нижней точке надира туннеля. Одним из преимуществ использования шламового ТПМК со смесительным щитом является возможность откачивать воду в забое и контролировать скорость притока воды с течением времени с помощью датчиков уровня воды в кабине оператора ТПМК, что дает приблизительное представление о том, возможен ли свободный поступление воздуха. Забойные вмешательства полезны для обслуживания режущей головки и предоставления информации в местах поперечных проходов.

Использование сжатого воздуха во время забойных вмешательств на HS1 обычно не было проблемой, когда туннели были расположены в меловых отложениях CIRIA класса A/B и ниже глубины выветривания мела, которая обычно находилась на 10 м ниже верхней части мела. Тем не менее, во время забойных вмешательств в выветренный мел, образованный CIRIA класса B/C, потеря воздуха через трещины и попадание в реку или вышележащий пойменный гравий стала проблемой, которая не решалась из-за того, что сжатый воздух использовался в верхней половине забоя в течение короткого периода первого спуска непосредственно перед первоначальным переходом через реку, чтобы попытаться преодолеть проблемы, связанные с чрезмерное расщепление мела. В течение этого периода, непосредственно на берегу реки от поперечного прохода CP4, в течение нескольких смен проводились работы по ремонту щековой дробилки с торцевым давлением 2,5–2,8 бар, во время которых сообщалось о избыточных потерях воздуха через 4-метровый слой выветренного мела над венцом тоннеля, где расстояние от покрытия до поверхности земли составляло 26 м. Выходящий воздух прокладывал себе путь в вышележащий пойменный песок/гравий, который был ограничен аллювиальными глинами, и, таким образом, перемещался вбок, чтобы выйти как в реку, так и в виде 5-метрового сноса воды/песка через стояк, расположенный на 94 м дальше от суши. Примерно через 19 дней образовалась связанная с ней яма диаметром 3 м и глубиной 1,5 м, которая в конечном итоге появилась на поверхности земли над местом забоя. К счастью, сотрудники HMJV наблюдали выброс песка/воды и последующее появление на поверхности ямы/обрушившегося грунта, и яма была быстро засыпана и проконтролирована на предмет продолжающейся осадки. Тем не менее, этот инцидент иллюстрирует необходимость тщательного рассмотрения геологии с точки зрения высоких потерь воздуха, особенно в слоистой геологии, даже если вскрышные породы теоретически более чем достаточны для предотвращения выброса на поверхность. В идеале такие риски, возникающие при работе со сжатым воздухом из-за высоких потерь воздуха, требуют дополнительного внимания/уточнения в правилах работы со сжатым воздухом.