技术如何推动地下基础设施建设

地下基础设施至关重要—建筑公司拥有借助技术来建造和维护它的新机会。

地下基础设施可以分为三个主要区域,所有这些区域对于向社会提供服务至关重要,尤其是在拥挤的城市地区:

  1. 地下公用设施,例如水,电,气,电信等。
  2. 建筑物,桥梁等的地基
  3. 地下结构,例如隧道,地铁,建筑物,矿山等。

这些领域目前正在发生两大变化。首先,建筑环境中使用的材料不断发展,其次,传感器,控件和机器人等技术正在帮助建筑,维护和操作。

“技术在基于信息的解决方案,自动控制和机器人技术方面都起着关键作用,”教授Dryver Huston解释说, 佛蒙特大学。他补充说,用更少的钢制成的耐用的聚合物管正变得越来越普遍,高性能混凝土的使用也越来越普遍。

仔细研究公用事业和隧道技术的发展情况,可以窥见地下建筑在未来几个月中将如何发展。

地下公用事业:近距离观察

地下公用事业由包括供水主管,下水道,电话,电缆和电力电路在内的管道网络组成。将管道置于地下具有许多优点,但一大缺点—教授史蒂芬·福克曼(Steven Folkman)说, 犹他州立大学.

如今,许多城市的供水和下水道系统正在腐烂,供水总管中断变得越来越普遍。大学’埋地结构实验室最近发布了有关水管破裂率的第二项研究。研究表明,有23,803条需要维修的管道故障,在过去六年中,断裂率增加了27%。

铸铁(CI)和石棉水泥(AC)管的破损率几乎占北美已安装水管的一半,自2012年以来分别增加了46%和43%。此外,该研究还显示了水管故障的原因CI和AC管道的费率可能成倍增加。

Folkman解释说,较旧的CI和AC管道接近或超过了预期寿命,需要尽快更换。他得出的另一个观察结果是,现有管道的更换率是125年的更换周期。挑战是自来水总管的典型寿命为50年。

“现有管道失效的原因之一是腐蚀,” says Folkman. “PVC管和其他塑料管不受腐蚀,并且预期寿命超过100年。今天最大的问题是更换现有基础设施的资金。”

好消息是,正在开发新的管道材料和安装方法,这些方法可以帮助公用事业的地下建设。

安装新管道的传统方法—open cut—是设备挖沟并安装新管道的地方。在过去的五到十年中,定向钻井越来越受到欢迎。

“这种方法会钻一个水平孔,然后将管道(或导管)拉入该孔,” explains Folkman. “使用这种方法,开放的沟槽将避免交通中断。您还可以使用定向钻井在河流或其他结构下安装管道和导管。定向钻井比明挖管装置贵。”

尽管如此,最大的挑战之一是缺乏资金。随着越来越多的供水主存超出其预期寿命,公用事业公司缺乏资金。

根据结果​​,较小的城市目前在水利基础设施方面遇到的麻烦最大,但是如果可以在联邦政府开发基础设施投资的融资机制,则这种情况可能会以更快的速度发生。

“供水干线和下水道系统故障将继续困扰着城市和城市。…获得资金来替换旧系统的财务问题,” concludes Folkman. “还要寻找压力以进行更公开的竞争,并寻找透明的管道材料选择过程,以选择价格低廉,使用寿命长的管道。”

隧道:挖掘

今天,在隧道方面出现了两个大趋势:

  1. 隧道的直径和大小已经增加。
  2. 隧道掘进机对周围建筑物几乎没有损坏。

这种新设备至关重要,因为在过去,破坏已经阻止了一些破坏。例如,据教授Mike Mooney称,洛杉矶地铁停止了20多年的隧道建设, 科罗拉多矿业学院.

“过去,首先要做的事情之一是设计公司将确定所有(受隧道影响)的现有建筑物,” explains Mooney. “现在,这已经下降了。”

隧道掘进机是由詹姆斯·亨利·格雷德黑德(James Henry Greathead)发明的,它可以开挖圆形横截面的隧道,并且可以钻通从硬岩石到沙子的任何物体。华盛顿州的伯莎就是一个例子,去年它在阿拉斯加公路高架桥上完成了隧道施工。这台机器是专门为华盛顿州DOT制造的,可用于西雅图的隧道项目。

Mooney表示,虽然这是一个例子,但隧道掘进机为承包商提供了一种在城市环境中以较低风险进行隧道掘进的工具。

一个例子来自 罗宾斯公司,它提供了许多不同的隧道产品。隧道掘进机的设计考虑到工人的安全,该公司还为设备操作员提供培训。

去年年底,该公司宣布其两台机器正在孟买地铁3号线上使用,并将在孟买中央车站和Worli车站工地之间开挖平行的3.5公里长的隧道,该隧道将沿着孟买中央车站的三个中间切入和遮盖站进行穿越道路。这些是该项目将提供的总共四台机器中的第一台。

这些类型的机器为提高项目人员的安全性提供了新的机会,同时对周围建筑物的破坏也很小。

穆尼说,“关于隧道技术的可能性的教育也在增长,业主意识到可以在城市环境中使用隧道技术而不会造成破坏的技术。”

总体而言,地下基础设施的用途,年龄,状况以及在公共,政策和规划中的作用都得到了发展。根据休斯顿的说法,进一步的进步包括数字地图绘制,用于挖掘和维护的日益复杂的低成本机器人技术,用于自动状态评估的分布式传感器以及先进的材料。

因此,他说,“对于技术开发人员,系统集成和用户而言,这是一个巨大的机会。”




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