Бестраншейный способ прокладки наружных трубопроводов применяется

Бестраншейные технологии прокладки инженерных коммуникаций

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.

Необходимое для прокола усилие (обычно оно составляет от 150 до 2000 кН) прямо пропорционально квадрату радиуса сечения скважины, что автоматически позиционирует эту технологию в область малых диаметров труб. Важное значение имеют свойства грунта – пористость (чем она меньше, тем тяжелее сделать прокол) и коэффициент трения стали о грунт. Свою лепту в требуемую величину усилия вносят масса трубы и длина скважины (поэтому особенно длинные проколы нецелесообразны). Изначально прокол был просто «механическим». Затем появились его усовершенствования: гидропрокол (когда струя воды под давлением выходит из расположенной впереди трубы специальной насадки и, размывая грунт, помогает ей двигаться вперед) и вибропрокол (в этом случае применяются специальные источники продольно-направленных колебаний – вибромолоты).

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.

С помощью микротоннелирования можно «пробиться» через грунты любой категории – от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород, работать в смешанном забое, не бояться появления в грунтовом массиве по трассе крупнообломочных включений, валунов, гальки и щебня. Для прокладки микротоннелированием используются самые разные трубы: полимербетонные, железобетонные, керамические, стеклопластиковые, асбестоцементные.

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.

Источник

Как производится бестраншейная прокладка труб, и можно ли сделать прокол самому

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:

1. По краям заменяемого участка выкапывают рабочий и принимающий котлованы нужного размера (зависит от глубины залегания трубопровода и габаритов машин) для размещения инженерной техники.
2. При помощи специального механизма гидравлических домкратов скручивают металлические штанги и подают их в канал, проталкивая до выхода из линии в приемном котловане.
3. Подсоединяют к металлической штанге пластиковый трубопровод через крепеж, который находится на специальном наконечнике в виде ножа-расширителя.
4. 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

Источник