Бестраншейная прокладка трубопроводов доклад

Обновлено: 02.05.2024

Области применения способов бестраншейной прокладки коммуникаций. Характеристика домкратов, применяемых для продавливания труб. Анализ сферы использования упорных стенок в различных грунтах. Особенность установок и машин для прокола стальных футляров.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	16.01.2016
Размер файла	468,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Бестраншейная прокладка коммуникаций

Строительство инженерных коммуникаций "открытым" способом в городских условиях и при реконструкции промышленных предприятий требует значительных сопутствующих затрат, связанных с необходимостью сохранения действующих инженерных коммуникаций, схем транспорта, контактной и осветительной сети, восстановлением значительных площадей благоустроенной территории и неэффективным использованием высокопроизводительной землеройной техники.

В существующей практике строительства инженерных коммуникаций в условиях городского строительства и реконструкции предприятий все шире применяют способ так называемой бестраншейной прокладки коммуникаций: вместо разработки траншеи по всей длине прокладываемой коммуникации на определенных участках строительства устанавливают в грунт стальные, железобетонные, пластмассовые, асбоцементные трубы требуемого диаметра без вскрытия поверхности, т.е. бестраншейным способом. Затем в этих трубах прокладывают коммуникации.

Такой способ строительства инженерных коммуникаций в сочетании с открытой прокладкой и щитовой проходкой позволяет значительно снизить сопутствующие "открытому" способу затраты на строительство, обеспечить сохранность большинства действующих коммуникаций, схем транспорта, благоустроенной территории и сократить общие сроки строительства.

Бестраншейная прокладка коммуникаций в зависимости от диаметра прокладываемых коммуникаций, их длины и геолого-гидрологических условий строительства может осуществляться одним из следующих способов: проколом, продавливанием, бурением.

При выборе способа бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций можно пользоваться данными табл.1. Диаметр и толщину стенки стальных труб для бестраншейной прокладки коммуникаций рекомендуется принимать в зависимости от способа установки труб в грунте (табл.2).

Таблица 1 Области применения способов бестраншейной прокладки труб

Факторы, влияющие на выбор средств и способа прокладки

диаметр скважин, мм

длина скважин, мм

Глинистые и песчаные грунты I-IV категорий любой влажности. Лучшие результаты - в глинистых и суглинистых грунтах. В песчаных грунтах требуются большие усилия прокола

Прокол с применением вибрационной техники

Продавливание с опережающей разработкой грунта

Любые необводненные грунты I-IV категорий, устойчивые

Продавливание путем извлечения грунтового керна из продавливаемой трубы

Любые грунты I-IV категорий

Продавливание с применением пневмопробойников

Таблица 2 Толщина стенки устанавливаемой (укладываемой) стальной трубы

Толщина стенки трубы, мм, при наружном диаметре трубы, мм

Продавливание (горизонтальное бурение) с опережающей механической разработкой

Прокол, Продавливание без опережающей разработки

Усилия, необходимые для установки труб в грунт способом продавливания, ориентировочно можно определить по графикам на рис.1. Для продавливания труб используют домкраты (табл.3).

Рис.1. График изменения усилий продавливания от горно-техничесшп условий

а, в - при непрерывное удалении грунта без оставления грунтовой пробки; б, г - при удалении грунта с оставлением грунтовой пробки, р - усилие продавливания, кН, L - длина продавливания, м

Таблица 3 Домкраты, применяемые для продавливания труб

Усилие, развиваемое штоком, кН, при ходе:

Рабочее давление жидкости, Мпа

Диаметр цилиндра, мм

Длина гидродомкрата, мм

Более точные данные о необходимых усилиях гидродомкратных установок с учетом конкретных инженерно-геологических характеристик грунтов, в которых будет осуществляться прокол или продавливание, дают расчеты.

Усилия Р, необходимые для прокола стальной трубы в грунте, ориентировочно определяют по формуле

где R - радиус сечения прокола, см; - коэффициент сопротивления грунта уплотнению, МПа (табл.4); - пористость грунта до прокола; q -масса 1 м, прокалываемой стальной трубы, кг; L - длина прокола, м; - коэффициент трения стали в грунте.

Таблица 4 Величины для расчета усилий

Усилие Р, необходимое для продавливания стальной трубы в грунте, ориентировочно определяют по формуле

где q - удельное сопротивление вдавливанию ножа в грунт, равное 50-70 кН на 1 м длины режущей кромки ножа для глинистых грунтов, для песчаных грунтов - 70-100 кН, для прочих грунтов - 200-600 кН: -периметр ножа, м; - коэффициент бокового давления грунта, равный для песка 0,35-0,41, для суглинка 0,5-0,7, для глины 0,7-0,74; - масса 1 м трубы, кг; L - длина продавливания стальной трубы, м; - коэффициент трения стальной трубы о грунт, равный для глин 0,4-0,5, для песков 0,6-0.65; P - вертикальное горное давление на 1 м стальной трубы. ; - объемная масса грунта, т/м; D - диаметр продавливаемой стальной трубы, м; - коэффициент крепости грунта.

Инж. М.М.Протодьяконов предлагает следующие значения:

легкий суглинок, сырой песо

тяжелый суглинок, гравий

плотный глинистый грунт

мягкий известняк, мерзлый грунт

некрепкие песчаники, известняки

Для приближенного определения усилия продавливания стальной трубы по общим усредненным данным для различных грунтов можно принять силу трения грунта по поверхности трубы 20- 25 кН на 1 м ее поверхности и общее усилие подсчитать по формуле

где j-20-25 кН на 1 м поверхности продавливаемой трубы, D - наружный диаметр продавливаемой трубы, м; L - длина продавливания стальной трубы, м.

По полученным усилиям для прокола и продавливания стальной трубы определяют марку и необходимое число гидравлических домкратов силовой установки и тип упорной стенки.

Бестраншейную прокладку инженерных коммуникаций проводят в такой последовательности:

подготовительные работы, определенные проектом;

разбивка трассы прокладываемой коммуникации, рабочего и приемного котлованов;

устройство рабочего и приемного котлованов;

монтаж оборудования, механизмов в рабочем котловане которыми осуществляется прокол, продавливание или бурение;

установка трубы в грунт или создание отверстия в грунте;

прокладка инженерной коммуникации в установленной трубе или в созданном в грунте отверстии;

восстановительные работы, определенные проектом.

Размеры рабочих котлованов определяют в зависимости от конструкции машин и оборудования, используемого для бестраншейной прокладки труб, длины устанавливаемой в грунт трубы или установленной проектом технологической длины звена трубы, размеров направляющих и стартовых устройств, а также габаритов применяемых упорных стенок. При этом необходимо соблюдать следующие требования: ширина котлована должна быть такой, чтобы расстояние от подошвы откоса котлована или его крепления до наибольшего по ширине оборудования, машины или устанавливаемой трубы было не менее 0,75 м; глубина котлована от низа устанавливаемой в грунт трубы должна обеспечить установку направляющих приспособлений (на 0,3-0,4 м глубже низа наружного диаметра устанавливаемой в грунт трубы).

При необходимости устройства котлованов в креплениях чаще всего используют металлическое крепление котлованов двутавровыми балками или стальными трубами 219х12 мм, устанавливаемыми согласно расчету по всему периметру котлована или только в торцевых его стенках (передней и задней); боковые стенки делают в откосах. Реже для этой цели используют железобетонные сваи или железобетонный шпунт.

Металлическое, железобетонное или деревянное крепление котлована по верху раскрепляют горизонтальным поясом-обвязкой с установкой системы поперечных, продольных и угловых распорок.

Для креплений неглубоких (до 3,5 м) котлованов, в которых не требуется устройство упорных стенок, допускается использовать деревянный шпунт.

В зависимости от инженерно-геологических условий котлованы в креплениях разрабатывают с устройством забирки стен из досок.

При необходимости котлованы обустраивают приямками для сварки труб и зумпфами для откачки воды. Приямки и зумпфы выполняют в деревянных креплениях или монолитном железобетоне.

Особое внимание при устройстве рабочего котлована для установки трубы в грунт способом статического прокола и продавливания следует уделять прочности и устойчивости упорной стенки, воспринимающей опорные реакции усилий подачи, развиваемой гидродомкратной установкой.

Условия применения типовых упорных стенок (рис.2) при расстоянии от поверхности земли до оси трубы более 2,4 м зависят от видов грунта и размеров их основных элементов (табл.5).

Рис.2. Типовые конструкции упорных стенок

При сооружении котлованов в слабых грунтах (не слежавшиеся, не уплотненные песчаные грунты, торф, сапропель, аллювиальные супеси, суглинки и т. п.) упорные стенки устраивают из двух рядов металлических двутавровых балок (стальных труб, железобетонных или деревянных свай), раскрепленных между собой системой распорок. Пространство между рядами крепления упорной стенки засыпают песком, песчаным грунтом, гравийно-щебеночной смесью или щебенкой с послойным уплотнением до К=0,98.

Для придания более точного направления трубе, устанавливаемой в грунт, и сохранения направления трубы в процессе установки ее в грунт на дне рабочего котлована после устройства приямка, зумпфов в упорной стенке монтируют горизонтальные и вертикальные направляющие (стартовые) устройства. бестраншейный коммуникация домкрат труба

Длина направляющих рам при статическом проколе и продавливании должна быть на 1-1,5 м меньше технологической длины звеньев трубы, устанавливаемой в грунт.

Размеры приемного котлована принимаются с учетом проведения сварочных работ и минимального отклонения устанавливаемой в грунт трубы. При этом ширина котлована должна быть такой, чтобы расстояние от подошвы откоса котлована или крепления котлована до наружного диаметра устанавливаемой в грунт трубы было не менее 0,75 м.

Минимальная длина приемного котлована должна быть не менее 1, а минимальная ширина котлована - не менее 1,7 м.

При проколе гидродомкратными установками усилия от гидродомкратов на торец устанавливаемой в грунт трубы передаются посредством нажимных патрубков или зажимных хомутов, нажимных торцевых заглушек, специальных штанг и шомполов.

При проколе пневмопробойниками, которые представляют собой самодвижущуюся пневматическую ударную машину реверсивного действия, можно использовать следующие технологии установки труб и коммуникаций в грунт: 1) пробивка пневмопробойником скважины в грунте, расширение и забивка в нее стальной трубы или протягивание в нее пластмассовых (асбоцементных) труб с последующей прокладкой в них инженерной коммуникации; 2) забивка я грунт стальной трубы с последующей прокладкой в ней инженерной коммуникации.

Для повышения точности прокола пневмопробойниками запускать последний необходимо со специального стартового устройства. Для уменьшения величины отклонения скважин в сложных гидро-геологических условиях и при проколах длиной свыше 20 м необходимо применять пневмопробойники со специальными насадками - удлинителями.

При проколе в плотных глинистых грунтах для снижения усилий установки трубы в грунт на переднем конце трубы устанавливают специальные наконечники-расширители, диаметр которых должен быть на 10-50 мм больше диаметра устанавливаемой в грунт трубы. При отсутствии наконечников на расстоянии около 1 м 01 переднего торца на трубе приваривают кольцевой поясок толщиной 15 мм.

При бестраншейной прокладке коммуникаций наряду с проколом широко распространен способ продавливания стальных труб без опережающей разработки грунта с помощью специальных машин, механизмов, установок (табл.7).

Таблица 7 Установки, машины для продавливания стальных футляров диаметром 920-2000 мм

Иногда отрыть траншею не представляется возможным, например, при пересечении трассой трубопровода транспортной магистрали с интенсивным движением, которое невозможно прервать даже на относительно короткий срок. В этих условиях прибегают к так называемому бестраншейному методу разработки грунта.

Вложение	Размер
Бестраншейные методы	29.83 КБ

Предварительный просмотр:

Министерство общего профессионального образования РО

Государственное бюджетное профессиональное

Образовательное учреждение Ростовской области

Монтаж и эксплуатация

Оборудования и систем

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Со времен римлян до середины XX столетия человечество знало только один метод прокладки подземных коммуникаций – открытый траншейный способ. Использовавшийся, между прочим, даже для прокладки Лондонского метро.

По мере роста городов старый метод в условиях плотной застройки становился ужасно дорогим и даже в некотором роде обременительным – требовался не только солидный объем земляных работ, но и меры по последующей ликвидации последствий этих работ.

Первые шаги

В XX столетии была изобретена прокладка труб бестраншейным способом, бывшая сначала неуклюжей и весьма несовершенной. Она была настолько непредсказуемой, что в молодые свои годы применялась только для проводки коммуникаций через улицы, шоссе, но не более.

Сама технология бестраншейной прокладки трубопроводов была, по сути, искаженным повторением бурения вертикального.

Бестраншейная прокладка трубопроводов была разработана западными специалистами. Однако благодаря высокой эффективности данная методология была перенята отечественными фирмами, которые распространили ее, а также создали свои устройства, используемые параллельно с зарубежными аналогами.

Из преимуществ, отличающих описанные технологии, стоит выделить:

Минимальное влияние сезона прокладки.

Снижение степени вмешательства человеческого фактора.

Сокращение используемых человеческих ресурсов.

Минимизация времени проведения всех операций.

Сохранение надземных инфраструктурных и природных объектов.

Незначительное количество побочных продуктов.

Горизонтально направленное бурение

Бестраншейная прокладка труб - это высокотехнологичный процесс, осуществляемый при помощи современного оборудования - буровых комплексов. Рассмотрим наиболее оптимальный метод закрытой укладки труб - горизонтально направленное бурение. Данный метод включает в себя:

бурение пилотной скважины, направление которой придается с помощью навигационного оборудования;
увеличение диаметра пилотной скважины до размера, достаточного для протягивания трубы;
прокладывание трубы в скважине

Бурение пилотной (экспериментальной) скважины самый ответственный этап бестраншейной технологии, от которого зависит результат. Оно выполняется при помощи буровой головки со встроенным излучателем. Буровая головка соединяется с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом прокладки пилотной скважины и имеет отверстия для подачи бурового раствора охлаждающего и уменьшающего трение, а также предохраняющего скважину от обвалов и очищающего от обломков породы. Положение буровой головки контролируется с помощью локатора, который принимает и обрабатывает сигналы, поступающие от передатчика, встроенного в головку. Оператор буровой установки с помощью изменения положения буровых штанг регулирует угол наклона буровой головки и определяет направление бурения в соответствии с проектной траекторией. Метод горизонтально направленного бурения отличается высоким уровнем автоматизации работ, требует точных расчетов и качественного оборудования.

Метод направленного прокола

Прокладка труб методом прокола состоит в проходке горизонтальных скважин с помощью пневмопробойников и затягивании в них труб диаметром до 400 мм. Пробойник имеет цилиндрический корпус, в котором размещен ударник и воздухораспределительный механизм. Под действием сжатого воздуха по корпусу наносятся удары, способствующие его передвижению.

Основными преимуществами метода прокола являются большая скорость прохода пробойника и незначительное уплотнение окружающего грунта. Это особенно важно при укладке трубопроводов на близком расстоянии друг от друга, рядом с действующими коммуникациями или на большом расстоянии от поверхности.

Метод продавливания

Метод продавливания стальных футляров - способ прокладки металлических труб диаметром 800, 1000, 1200, 1400 мм и более без необходимости рыть траншею. Применяется для трубопроводов длиной до 80 метров. Принцип метода состоит в том, что стальной металлический футляр, конец которого оснащен ножом, вдавливается в грунт с помощью гидравлических домкратов. При этом грунт переходит в трубу и выводится вручную. Метод продавливания хорошо подходит для прокладки труб под автомобильными, железнодорожными путями и другими сооружениями. Его можно использовать для прокладки сетей водопровода, напорной и самотечной канализации, теплосетей, а также нефте- и газопроводов. Преимуществами метода являются возможность прокладки трубопроводов большого диаметра, высокая скорость работ, а также относительно низкая стоимость.

Метод бурошнекового бурения

Бурошнековое бурение - технология прокладки труб с помощью шнековых буровых машин. Бурение производится из рабочего котлована в приемный без выхода на поверхность. Метод позволяет прокладывать стальные, бетонные и полиэтиленовые трубы диаметром от 100 до 1700 мм длиной до 100 м. Прокладка трубопровода получается очень точной (отклонение от заданного направления не более 30 мм) и ровной, без провисания рабочей трубы. Это необходимо, прежде всего, при прокладке канализации самотечного типа, в зоне подключения коммуникаций к зданиям, а также прокладке труб под железной дорогой.

Метод протаскивание новой трубы с увеличением диаметра

Замена труб методом разрушения имеет преимущества по сравнению с другими методами:

он более дешевый и при его реализации не нарушается движение транспорта, т.е. может применяться в условиях плотной городской застройки;
увеличение диаметра ведет к повышению пропускной способности трубопровода;
может использоваться полиэтиленовый трубопровод, который не имеет стыковых соединений, выдерживает большие нагрузки и имеет срок эксплуатации 50-100 лет;
можно использовать в нестабильных грунтовых условиях;
по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов метод дает меньший риск повреждения существующих коммуникаций;
уплотнения грунта имеет место не в такой степени, как при использовании других методов прокладки.

Микротоннелирование – это бестраншейный метод строительства коллекторов в условия стесненной городской застройки. Эта технология не требует раскопки традиционных траншей по всей протяженности прокладки труб, что позволяет свести к минимуму воздействие на экологию и привычную жизнедеятельность города в процессе строительства.

Суть данного метода заключается в том, что прокладка труб в грунте производится проходческим микрощитом AVN . Его поступательные движения обеспечивает мощная домкратная станция, которая передаёт толкающее усилие к щиту через колонну железобетонных труб, которая наращивается по мере продвижения вперёд.

Фирма по предложению услуг бестраншейной технологии прокладки труб может в короткие сроки окупить все затраты, которые понес бизнесмен, организовывая дело. Такой способ прокладки коммуникаций можно позиционировать как экономически выгодное и технологически оправданное решение при проектировании инженерных систем. И учитывая преимущества способа, это так и есть:

В настоящее время, выбор оптимального способа ремонта, прокладки инженерных коммуникаций — первостепенная задача в освоении подземного пространства современных мегаполисов, для крупных городов инженерные коммуникации являются неотъемлемой частью комфортной среды обитания современного жителя мегаполиса. Существуют различные способы прокладки инженерных коммуникаций, такие как открытая прокладка, с различными видами крепления траншеи, и бестраншейная прокладка коммуникаций, которая является динамически развивающимся и наиболее перспективным направлением подземного строительства.

Бестраншейная прокладка трубопровода, США

Применение бестраншейных технологий при прокладке инженерных коммуникаций позволяет оставлять нетронутыми полезные площади и ландшафт, а также осуществлять прокладку коммуникаций, в тех случаях, когда на поверхности уже имеется искусственное сооружение и другие препятствия. Это позволяет исключить расходы на восстановление прилегающих территорий, а так же сократить сроки проведения работ. Таким образом, бестраншейные технологии – это термин для наименования различных методов и технологий строительства и ремонта инженерных коммуникаций, а также для других подземных работ, проводимых закрытым способом, то есть без выемки траншей и без разрушения дорожного покрытия, благоустроенных участков городской территории.

Еще вначале 80-х гг. зарубежные специалисты рассматривали неэффективность использования открытых методов строительства в коммунальном хозяйстве, которые несут различные неудобства и затраты для крупных городов. Первое широкое ознакомление российской инженерной общественности с многообразными зарубежными технологиями бестраншейного восстановления действующих трубопроводов различного назначения и их прокладки пришлось на 90-е гг. ХХ века. Осознание реальности, целесообразности и возможности применения бестраншейных технологий в нашей стране послужило мощным импульсом их пропаганды в последующие годы.

Горизонтально направленное бурение, США

Основные методы бестраншейных технологий

Метод прокола

Одним из первых и наиболее простых методов бестраншейных технологий является метод прокола. Суть метода заключается в образовании скважины за счет уплотнения массива грунта. Технология работ выглядит следующим образом: сначала вырываются два котлована требуемой глубины – стартовый и приемный. В первом устанавливается рама с домкратами, и движимая их усилием снаряженная наконечником труба, в буквальном смысле, пронзает массив грунта и постоянно удлиняемая за счет добавления новых секций, выходит в приемном котловане.

Плужный метод бестраншейной прокладки труб

Сущность метода запахивания труб состоит в плавном перемещении плуга и протягивания их через кассету. Передвижение плуга осуществляется при помощи тягача, с которым плуг соединен стальным тросом, намотанным на барабан лебедки. Модернизированная конструкция позволяет запахивать не только пластиковые трубы, но и звенья чугунных труб с муфтовыми соединениями, имеющими тяговый замок с продольным силовым замыканием TIS-K. При этом сила тяги, воздействующая на замок, не должна превышать 100 кН, а скорость протяжки трубопровода от 6 до 10 м/мин.

Вытесненный на поверхность грунт может заравниваться землеройной машиной или катком. Наиболее приемлем для легковытесняемых грунтов. Удобен для прокладки коммуникаций через водоемы. Применяются отечественные и импортные бестраншейные вибрационные кабеле- и трубоукладчики. По некоторым данным, производительность метода может составлять до 15 км прокладки коммуникаций в сутки.

Санация газопровода методом Феникс, Москва

Горизонтальное направленное бурение — ГНБ

Метод горизонтального бурения состоит в одновременном бурении горизонтальной скважины и прокладки в ней трубы. Скважину создает буровая коронка, насаженная на вал шнекового конвейера, который предназначен для удаления грунта из трубы и вращается с частотой 5,1…31,9 об/мин. Труба подается в скважину полиспастом и лебедкой, приводимой в действие двигателем внутреннего сгорания. Все узлы такой установки, получившей название машины горизонтального бурения, смонтированы на общей раме. С помощью этой установки прокладывают трубы диаметром от 100 до 1000 мм на длину 20…45 м в песчаных грунтах и до 100 мм — в глинистых.

Применяют машины разных типов, отличающиеся методом разработки грунта, способами его транспортирования внутри трубы и удаления из котлована, а также конструкцией буровой коронки. Грунт разрабатывают резанием или резанием и размывом водой под давлением.
Если конструкция машин такова, что в процессе бурения прокладываемая труба перемещается вместе с буровой машиной, установленной и закрепленной на конус трубы, то длина рабочего котлована определяется общей длиной перехода (прокладываемой трубы). Если буровую машину устанавливают и закрепляют на отдельной деревянной раме, укладываемой на дне рабочего котлована, то его длина не превышает 15 м, что достаточно для размещения бурового оборудования и прокладываемой секции трубопровода. Ширина котлована по дну — 2…3 м, глубина на 0,5…0,6 м больше проектного заложения трубопровода.

Способ продавливания

Сущность способа продавливания состоит в том, что трубу вдавливают в грунтовый массив открытым концом, а грунт, попадающий внутрь по мере ее продвижения, разрабатывают и удаляют средствами гидромеханизации или вручную. Схема выполнения процесса в основном аналогична применяемой при проколе. Различие состоит лишь в том, что продавливанием прокладывают трубы диаметром от 600 до 1400 мм и на расстояние до 80 м. Это требует установки четырех, а иногда и шести гидравличесских домкратов, усложняющих конструкцию упора, рамы для домкратов и наголовника.

Снизить усилия продавливания можно, придав режущей кромке трубы заостренную форму ножа (под углом 15…20° с утолщением ее на 50…60 мм по отношению к наружному диаметру трубы). Такие ножи в виде стальных секций длиной до 2 м применяют для прокладки железобетонных труб. Длина проходки из одного рабочего котлована — от 30 до 80 м. Более длинные трассы делят на несколько участков. Из каждого котлована проходку ведут сначала в направлении одного участка, затем — в противоположном. Рабочий и приемный котлованы к продавливанию труб подготавливают так же, как и при проколе. Давление от домкратов трубе передается наружными шомполами. Их так же, как и внутренние, блокируют с одной стороны со штоками домкратов или нажимной балкой, а с другой — с наголовником. Скорость и трудоемкость проходки продавливанием зависят от диаметра трубы, длины прокладки, свойств грунта и способов его разработки.

Микротоннелирование, Польша
Источник: Альбом The Wonders of Trenchless Technologies, ISTT

Шнековое бурение

Метод управляемого продавливания труб, осуществляемого с высокой степенью точности в самых разнообразных грунтах. Этот метод позволяет проходить подземные выработки без риска обрушения забоя, избежать значительных деформаций поверхности, что особенно важно при проходке коллекторов под существующими сооружениями и коммуникациями. Для данного метода характерны: скорость проходки до 150 м., диаметр труб от 600 мм до 1820 мм.

Микротоннелирование

Этот метод основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционно управляемого проходческого щита, выдвигаемого из заранее подготовленной стартовой шахты. После завершения проходки (а она может вестись в прямолинейном или криволинейном направлении) его извлекают из приемной шахты. От продавливания микротоннелирование отличается большей длиной проходки (до 500 м, а при необходимости до нескольких километров), скоростью и точностью (независимо от длины трассы она контролируется компьютерным комплексом с применением системы лазерного ведения). А кроме того, минимизацией затрат и материальных ресурсов.

Санация

Способ замены труб, производимый без прекращения движения транспорта, объездов, пробок, и.т.п. Способ основан на принципе динамического удара: разрушающая головка продвигается по заменяемому трубопроводу из бетона (без арматуры), асбоцемента, ПЭ и чугуна, разрушает их. Одновременно затягивается труба такого же или большего диаметра.

При проведении трубопроводных магистралей обычно трубы прокладываются в траншеях на проектную глубину. Но в городских или стесненных условиях, возникают ситуации, когда линия труб пересекает водоемы, автомобильные и железные дороги, архитектурные сооружения, уникальный ландшафт и по техническим причинам требуется бестраншейная прокладка труб.

Разработано несколько технологий проведения работ в данной области, при этом используется специальная техника и квалифицированные специалисты. Каждый из методов рассчитан на определенные коммуникации и габаритные размеры прокладываемой линии и несмотря на сложное и дорогое оборудование, приносит экономический эффект.

Рис. 1 Бестраншейная прокладка трубопровода

Что такое прокладка труб без траншей и как это работает

Сущность метода заключается в проведении магистрали под поверхностью земли в отличие от выкапывания поверхностных траншей, которые имеют следующие недостатки:

Снятие грунта приводит к разрушению верхнего плодородного слоя не только в траншее, но и специальной техникой, а также к загрязнению прилегающей территории, значительно увеличивающему масштабы ущерба.
При траншейном методе повреждаются насаждения (деревья, кустарники), которые не всегда удается восстановить.
При проведении работ на асфальтированных автомобильных и пешеходных дорогах разрушается асфальтовое покрытие, использование трасс становится невозможным и требуется дальнейший ремонт — это приносит неудобства и экономически невыгодно.

К достоинствам траншейного способа относят простоту технологии, доступную в бытовом хозяйстве, и распространенность используемой техники, также для выкапывания траншей не требуется высокая квалификация работников.

При использовании бестраншейного метода монтаж и прокладку трубопровода проводят с помощью бурового оборудования, проходных агрегатов, гидравлических и пневматических пробойников.

Где применяется бестраншейная укладка

Метод подземной прокладки трубопроводов без траншей используется для проведения газовых, канализационных и водопроводных коммуникаций, электрических кабелей.

Бытовое использование технологии затруднено в силу сложности и дороговизны применяемого оборудования, поэтому данные работы проводят государственные организации и крупные частные компании.

Преимущества и особенности бестраншейной прокладки

Прокладка труб под землей без использования траншей, когда другие варианты невозможны, имеет следующие особенности:

Высокая скорость проведения работ.
Безвредность для окружающей среды, дорожного покрытия, архитектурных сооружений.
Экономия финансовых средств по сравнению с перекрытием дорог и разрушением их покрытия в случае использования траншей.
Использование сложного дорогостоящего оборудования, обслуживаемого квалифицированным персоналом.
Возможность проведения работ в зимнее время года.

Рис.2 Бестраншейная прокладка канализации технологией санации

Бестраншейная прокладка труб — виды и способы

Существующие технологии позволяют укладывать трубопроводные магистрали на большой глубине при проведении новых линий или внутри каналов старых труб, иногда с их разрушением.

Реконструкция и замена трубопровода методом санации

Санацией называют метод проводки линий с использованием старых коммуникаций, при этом различают две технологии:

Релайниг. Данный метод санации применяется, если старый трубопровод сохраняют и он служит оболочкой для новой магистрали, которую протягивают внутри.
Реновация. Данная методика заключается в том, что при прокладывании новой линии происходит разрушение старой — ее разрезают вдоль роликовыми или неподвижными ножами и расширителем увеличивают радиус окружности проходного канала, вдавливая остатки оболочки в землю.

Технология релайнинга

Релайнинг является наиболее экономически выгодным методом в ситуации, когда устаревшую магистраль меняют на современную пластиковую (полиэтилен низкого давления ПНД) чуть меньшего диаметра. Технология производства трубы ПНД позволяет осуществлять ее соединение свариванием, для этого промышленностью выпускается широкий ряд устройств, осуществляющих выравнивающую обработку, нагрев дисковым утюгом и сварку торцов. При проведении работ по протяжке длина ПНД магистрали может достигать 700 метров, в процессе подачи на поверхности производят сваривание труб (10 — 12 м.) специальными подходящими по габаритам дорогостоящими электронными агрегатами.

Довольно часто необходима протяжка по старому стальному трубопроводу полиэтиленовой линии чуть большего радиуса — для этого используют технологии протяжки со специальным ножом-расширителем, которым разрезают трубопровод вдоль. Проводимые работы состоят из следующих этапов:

По краям заменяемого участка выкапывают рабочий и принимающий котлованы нужного размера (зависит от глубины залегания трубопровода и габаритов машин) для размещения инженерной техники.
При помощи специального механизма гидравлических домкратов скручивают металлические штанги и подают их в канал, проталкивая до выхода из линии в приемном котловане.
Подсоединяют к металлической штанге пластиковый трубопровод через крепеж, который находится на специальном наконечнике в виде ножа-расширителя.
Гидравлическая машина производит протяжку в обратном направлении с одновременным продольным разрезанием стальной трубной оболочки. При этом штанги по мере извлечения раскручивают и извлекают из котлована.

Рис. 3 Пример применения пневмомашины для укладки участков трубопровода из ПНД

Реновация

Технология применяется в случае, если старый трубопровод имеет существенно меньший диаметр и не соответствует техническим требованиям новой линии, с помощью данной методики разрушают трубопроводы из хрупких (керамика, пластик, асбестоцемент) и стальных оболочек. Для протяжки используются гидростанции, разрушение происходит при помощи насадок с радиально расположенными ножами, преимущества метода заключаются в следующем:

Используются старые тоннели, поэтому отпадает необходимость в проведении работ по созданию нового канала.
Возрастает безопасность работ, исключены возможные риски повреждения других коммуникаций.
Нет необходимости согласования с диаметром старой трубы, методику используют для создания шахт больших размеров в окружности.

Методы продавливания грунта

При закрытых способах укладки трубопроводов (под дорогой, архитектурным сооружением) в отсутствии старых линий монтируют защищающий кожух, внутри которого размещают рабочую магистраль меньших габаритов.

В качестве защитных оболочек используют стальные, сварные, бесшовные или спиральношовные трубы с толщиной, зависящей от технологии укладки.

Протяжку защищающих кожухов проводят по технологиям продавливания, различными способами прокола, горизонтального бурения, в крупных городах для размещения коллекторных линий и туннелей используют щитовой метод подземной проходки.

Прокол

Технология, по которой выполняется прокол, используется при устройстве скважин диаметром до 700 мм. в грунтах с повышенным содержанием глины. Сущность метода заключается в протыкании земляной породы трубой с наконечником конусообразной формы без ее удаления, после чего грунт уплотняется.

Продавливание труб требует значительных усилий (до 3000 кН.), при большой протяженности стальная линия не выдерживает нагрузки, поэтому проходимое расстояние до 80 м.

Основным агрегатом для проведения данной процедуры служит гидравлический домкрат, работы проводят в такой последовательности:

Прорывают рабочий и принимающий карьеры с размерами, определяемыми глубиной залегания и конструктивными габаритами буровой рамы с домкратом, размещают в них соответствующее оборудование.
Готовят трубы стандартной длины 6 м., покрывая их гидроизоляцией и устанавливая наконечник соответствующей формы, для небольших расстояний используют модели с открытым концом. Домкратами производят механическое вдавливание трубы с изменением направления хода, усилие передают через удлиняющие патрубки, шомполы и хомуты. В процессе прокалывания производится замена патрубков с шагом в 1 м. на большую длину возвращением штока домкрата в начальное состояние и увеличением их размера, пока длина углубления не достигает 6 метров.
Приваривают следующую трубу, устанавливая удлиняющий патрубок наименьшего размера, и повторяют процедуру до тех пор, пока канал не будет полностью пройден.

Гидропрокол

Использование водного давления является эффективным способом прохода земляной породы, широко применяемым при бурении скважин. При использовании этого метода проходная труба оснащается специальной насадкой, в которую под давлением подается вода. Для закачки используют центробежные электронасосы, откачку грязи из ямы проводят промышленными шламовыми или дренажными агрегатами.

Технология эффективно применяется в хорошо размываемых породах из песка, отличается простотой и хорошим темпом прохода (30 м. за смену), к недостатком относят малую общую длину шахты (40 метров для 200 мм. и 20 м. для 500 мм. отверстий) и тяжелые условия труда проходчиков.

Вибропрокалывание

Использование техники прокола с помощью вибраций позволяет ускорить проведение работ по прокалыванию в песчаных и плывунных породах, технология также широко используется для извлечения старых трубопроводов из шахт. Скорость проходки при использовании ударно-вибрационных вдавливающих установок УВВГП-400 составляет до 60 м. в час, максимальная длина шахты 60 м. при трубном диаметре до 500 мм.

Рис. 4 Бестраншейная прокладка прокалыванием

Продавливание

Продавливание трубопроводов открытым концом с извлечением земляной пробки применяет в любых видах пород при протяженности скважины до 100 метров и трубной окружности 800 — 1720 мм. Способ прокалывания применяют для стальных линий, коллекторов и туннелей из железобетона. При работах в грунт выдавливают трубный торец, оснащенный ножом, а внутреннюю пробку разрабатывают и извлекают из забоя.

Для вдавливания применяют гидродомкраты в различном количестве, работающие от электронасосов высокого давления, их усилие доходит до 3000 кН., а ход штока лежит в диапазоне 1,1 — 2,1 м.

Если требуется продавить отверстие большого диаметра, используются мощные агрегаты из домкратов, способность создавать усилия в 10 000 кН.

Для осуществления прокалывания вырывают рабочий и принимающий карьеры, длина которых для изделий большой окружности составляет до 12 м., а ширина 5 м., стандартная глубина расположения берется на 0,2 м ниже высоты залегания проходного канала.

В принимающем карьере производят демонтаж кольцевого ножа после проходки, это определяет его рабочие размеры. Работы по проталкиванию проводят в несколько этапов:

При подготовке сооружают рабочий и принимающий карьер нужных размеров, устанавливает опорную стену и направляющие, по которым перемещают трубы, размещают силовые домкраты.
Процесс продавливания гидравликой производят с использованием патрубков, которые периодически удлиняют на длину хода штока, а при достижении максимального углубления приваривают следующую трубу, и процесс циклически повторяют.
При проходке железобетонными изделиями или коллекторами не допускается прямое механическое воздействие на их корпус, усилие передается на нажимную раму, которая помещается между проходным трубным торцом и патрубками, передающими энергию.
Выемку грунта внутри трубы производят механизированным методом при помощи телескопического ковша (желонки, челнока), которые размещаются внутри трубного канала и извлекается канатами при наполнении. Их опорожнение производится через специальное разгрузочное окно, после чего они с помощью нажимных патрубков снова направляются в канал. Иногда для удаления грунта пользуются гидроразмывом и откачкой шлама помпами, измельчением его гидромонитором и извлечением из канала шнековым способом.

Для промышленной проходки широко применяют виброударные установки (УВГ-51), в которых забивание происходит при помощи вибромолота, использование пневмопробойников особенно эффективно для шахт до 530 мм. — при проходе извлечение грунта из канала не требуется.

Рис. 5 Метод продавливания труб

Метод горизонтально направленного бурения ГНБ

Различают два вида буровой проходки:

Раздельное. При данном способе вначале бурами формируют шахту, а после извлечения инструмента протягивают линию.
Совмещенное. При данном виде бурение осуществляется вместе с трубами, которые продвигают по каналу.

Установки горизонтального бурения (УБ, УГБ) позволяют производить проход с укладкой линии со скоростью до 19 м. в час при длине шахты до 60 м., диапазон размеров пробуренных отверстий 325 — 1420 мм., более производительные агрегаты этого типа способны прокладывать магистраль до 120 м.

Проходка производится ножевыми насадками с удалением породы шнековым конвейером, для больших размеров используется выполнение пилотной скважины малого диаметра. После ее проходки на шнек устанавливают специальный расширитель и переводят буровую установку в обратный режим.

Рис.6 Проход с помощью специального проходческого щита (микротоннелирование)

Хотя усилия, применяемые при бурении, ниже, чем при прокалывании, к значительным недостаткам способа относится необходимость транспортировки грунта из пробуренной скважины. Новые технологии прокладки позволяют избежать данного недостатка — шахту прорезают ножами пропеллерного типа с дальнейшей раскаткой породы в затрубном пространстве.

Эффективная методика проделывания горизонтальных шахт — применение самоходных пневмомашин (Крот), которые образуют канал с плотными стенами шириной 63 — 400 мм. и длиной до 50 м.

Устройство представляет собой самоходную пневмомашину ударного принципа действия с ударником, осуществляющим поступательные и возвратные колебания под воздействием сжатого воздуха. Поддержание точности заданного направления определяется значительной длиной корпуса, обратному движению противостоит трение о земляные стенки.

Рис. 7 Способ направленно шнекового бурения

Как произвести прокол своими руками

В бытовых условиях, если необходимо проложить подземный водопровод или газовую линию малого диаметра в дом на небольшое расстояние, можно использовать промышленные техники прохода.

Одним из эффективных видов является гидропрокол отверстия в земле, для проведения следующих работ поступают таким образом:

Берут металлические трубы нужного диаметра в 1 м. (большая длина трубы потребует слишком объемного места проведения работ) на всю длину отверстия и нарезают на них с одного конца резьбу, к другому приваривают муфты с внутренней резьбой аналогичного сечения и шага.
Для подачи воды применяют погружной или поверхностный электронасос, используя переходную муфту, один конец который крепят к трубному торцу, а к другому присоединяют выходной патрубок насосного агрегата.
Выкапывают в земле приямок необходимой глубины и длиной, позволяющей удобно располагать в нем стальной метр трубы для проталкивания.

Рис. 8 Гидпропрокол своими руками — оборудование

Заранее производят расчет траектории скважины, подключает трубу к электронасосу, подают воду и начинают проталкивать ее в землю, контролируя направление и отклонение по вертикали строительным уровнем.
После углубления первой трубы отключают электронасос, отсоединяют его патрубок и прикручивают вторую трубу на резьбу, подключая с другого конца электронасос и подводя к ней воду.
Операцию периодически повторяют до полного прохода канала на нужную длину, по завершении работ трубопровод извлекают и демонтируют.
В канал вставляют водопроводную трубу ПНД, выводят в нужное место и на этом работа считается завершенной.

Для вертикальной прокладки шахты в доме используют самодельный бур, длина которого также зависит от глубины линии, его проворачивают с помощью дрели или перфоратора.

Самодельные буровые приспособления можно использовать и для горизонтальной проходки в быту, при этом вращение бура осуществляют с помощью электроинструмента, удлиняя его металлическими штангами с резьбовым соединением.

Рис. 9 Горизонтальное бурение своими руками

Бестраншейная прокладка трубопроводов является эффективным методом решения задач в случаях, когда выкапывание траншей невозможно или экономически нецелесообразно. При проведении работ используется широкий ряд промышленных способов с применением специального оборудования, некоторые технологии можно успешно применять в быту.

Подборка видео самостоятельной бестраншейной прокладки труб различным подручным инструментом

Читайте также: