Закрытые способы производства земляных работ и область их применения
Закрытые способы производства земляных работ(без отрывки траншей или котлованов) широко применяются при прокладке подземных коммуникаций и устройстве различных подземных выработок (проходок) под зданиями, сооружениями, улицами, дорогами и в других случаях, когда открытым способом вести работы невозможно. В зависимости от требуемых размеров и длины подземной проходки применяют: прокол и пневмопробивку грунта, вибровакуумный и гидромеханический способы, способ продавливания и горизонтального бурения, щитовую проходку, микрощиты и т.д. (рис. 5.4).
Прокол– образование отверстий за счет радиального уплотнения грунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником, приваренным к её торцу.
Способ проколанаиболее технологичный, хорошо освоен специализированными подразделениями и находит широкое применение в практике гражданского и промышленного строительства. Прокалывание применяется для прокладки трубопроводов диаметром до 400 мм на расстояние до 50 м
и осуществляется при помощи одного или нескольких гидравлических домкратов. Первое звено прокладываемого трубопровода снабжается острым закрытым наконечником и укладывается на направляющие рамы. Давление домкрата на трубу передается через шомпол с переставным штоком. Расстояние между отверстиями на шомполе равно длине рабочего хода поршня домкрата. По мере вдавливания труба наращивается. Опорой для домкрата служит укрепленная щитом стенка приямка. Способ прокола может применяться при прокладке труб на глубине не менее 3 м в грунтах, не содержащих валунов и других твердых включений. В противном случае вдавливаемая труба может потерять прямолинейное направление или выйти на поверхность земли.
Рис. 5.4. Закрытые способы разработки грунта: а) прокалывание; б) продавливание;
в) горизонтальное бурение; l — ход штока; 1 – крепление передней стенки рабочего котлована; 2 – упор, устанавливаемый на задней стенке рабочего котлована;
3 – гидравлический домкрат; 4 – шомпол; 5 – труба; 6 – конический наконечник;
7 – приямок для наращивания трубы; 8 – привод; 9 – шнековое устройство для извлечения грунта из трубы; 10 – рама, передающая давление; 11 – реечный домкрат;
12 – вращающийся шпиндель; 13 – режущая коронка; 14 – лоток и приямок для пульпы
Пневмопробивкаскважин ведется при помощи специального самодвижущегося пневмопробойника, работающего на сжатом воздухе. Он прост по устройству, надежен в эксплуатации, может применяться в стесненных условиях и обеспечивает высокую скорость проходки скважин. Пневмопробойники применяют для проходки в грунте скважин диаметром 50. 400 мм (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Пневмопробойник: 1 – корпус; 2 – съемный расширитель;
3 – ударник; 4 – золотник; 5 – реверсивное устройство; 6 – рукав
Практика показывает, что при встрече пневмопробойника с твердыми включениями (гравием, щебнем, строительным мусором и др.) или при проходке скважин в грунтах с прослойками различной плотности он отклоняется от проектной оси скважины, и возвратить его обратно на дневную поверхность часто оказывается невозможным. Поэтому пневмопробойники можно эффективно использовать для проходки скважин только в однородных грунтах и на расстояние не более 50 м. Их используют не только для пробивки скважин, но также и для забивки горизонтальных труб открытым концом под автомобильными и железными дорогами, с последующим извлечением грунта из трубы сжатым воздухом или желонкой (совком на приводе). Самый мощный пневмопробойник диаметром 400 мм может забить трубу диаметром до 2 м на расстояние 30. 40 м.
Пневмопробойники широко применяют для разрушения изношенных трубопроводов и одновременного затягивания в их полость новых трубопроводов, а также для забивки шпунта и свай, устройства набивных свай, глубинного уплотнения грунта и др.
Вибровакуумный способ устройства горизонтальных скважин осуществляется установкой, состоящей из проходческого снаряда, лебедки и вакуум-насоса с грунтоулавливателем. На штанге проходческого снаряда закреплен стакан (отрезок трубы длиной 1,5…2 м с одним открытым концом) с вибратором (рис. 5.6). При помощи лебедки стакан прижимается к грунту. Вакуум-насосом в нем создается разрежение. Под действием атмосферного давления и лебедки стакан погружается в грунт и заполняется им. После продвижения на глубину 1,5 м снаряд извлекают, грунт из стакана удаляют и цикл повторяется. При каждом последующем цикле штанга наращивается. С помощью этого способа можно прокладывать скважины диаметром 200…500 мм, длиной до 25 м.
| Рис. 5.6. Прокладка горизонтальных скважин вибровакуумным способом: 1 – лебедка; 2 – грунтоулавливатель; 3 – вакуум-насос; 4 – труба; 5 – вибратор; 6 – штанга |  |
Гидромеханический способ прокладки трубопроводов основан на использовании разрушающего действия струи воды. Первое звено проталкиваемой трубы снабжается конической насадкой с отверстием. В насадку под давлением подается вода. Выходя из насадки с большой скоростью, она разрушает грунт и выносит его в пульпосборный приямок. Из приямка пульпа удаляется насосом. Проталкивание трубы ведется лебедкой. Гидромеханическим способом прокладываются трубы диаметром до 600 мм на расстояние до 50 м. Наибольшая скорость прокладки труб достигается в несвязных грунтах (рис. 5.7).
| Рис. 5.7. Прокладка трубопровода гидромеханическим способом: 1 – лебедка; 2 – грунтонасос; 3 – насадка; 4 – пулытосборник; 5 – прокладываемая труба |  |
Для упора домкратов служит стенка, состоящая из двух рядов брусьев. После возвратного движения штока домкрата между нажимным фланцем и торцом трубы устанавливают нажимной патрубок, равный длине штока домкрата, и повторяют цикл продавливания Для следующего цикла применяют патрубки двойной длины Далее к трубе приваривают очередное звено Грунт удаляют вручную шнеками, размывают водой Трубы используют часто как футляры для размещения в них основных трубопроводов. Скорость проходки не превышает 3 м в смену.
Способ продавливанияприменяют для прокладки стальных труб диаметром 500…1800 мм и длиной до 80 м. Установка состоит из рамы с одним или несколькими домкратами, которые передают усилие на торец трубы через надеваемый на него нажимной фланец. Другой конец трубы снабжён ножевым кольцом большего диаметра для уменьшения сопротивления грунта.
Для упора домкратов служит стенка, состоящая из двух рядов брусьев. После возвратного движения штока домкрата между нажимным фланцем и торцом трубы устанавливают нажимной патрубок, равный длине штока домкрата, и повторяют цикл продавливания. Для следующего цикла применяют патрубки двойной длины. Далее к трубе приваривают очередное звено. Грунт удаляют вручную шнеками, размывают водой. Трубы используют часто как футляры для размещения в них основных трубопроводов. Скорость проходки не превышает 3 м в смену.
Горизонтальное бурение применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 800. 1000 мм на длину 80. 100 м. Конец трубы снабжают режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от двигателя, установленного на поверхности земли у бровки котлована. Поступательное движение трубы обеспечивается реечным домкратом с упором в заднюю стенку котлована, усиленную двумя рядами брусьев. Удаление грунта из трубы аналогично как при способе продавливания. Производительность проходки 4. 5 м/ч.
Щитовая проходка применяется для устройства выработок диаметром 1,5 м и более на длину до 150 м (рис. 5.8). Проходческий щит состоит из трех основных отсеков: рабочего (режущая часть с козырьком), опорного (домкратного) и хвостового. В рабочем отсеке ведется разработка грунта. Козырек применяется при проходке выработок в слабом грунте и предотвращает его обрушение. В опорной части щита размещены домкраты, которые опираются на обделку выработки и вдавливают щит в грунт. В хвостовой части ведется обделка проходки блоками.
Рис. 5.8. Схема проходки туннеля с помощью щита:
1 – полость, заполняемая бетонной смесью; 2 – обделка туннеля из тюбингов;
3 – обойма щита; 4 – домкраты; 5 – режущий край; 6 – защитный козырек;
7 – рабочая платформа; 8 – эжектор; 9 – вагонетка; 10 – рукав растворонасоса
Микрощиты используют для проходки в грунте скважин диаметром до 300 мм. Отличительной особенностью микрощитов является возможность выполнять скважины практически во всех грунтах и необходимой длины. Микрощиты снабжены компьютерной лазерной системой наведения, которая обеспечивает достижение высокой точности проходки скважины. Микрощит комплектуется находящимся на поверхности оборудованием для приготовления и подачи бентонитового раствора в забой и удаления шлама из скважины.
Установки наклонного (горизонтального) направленного бурениянашли применение при проходке скважин диаметром 50. 1420 мм на длину до 0,5 км. Отличительной особенностью этих установок является то, что они позволяют изготавливать скважины по криволинейной трассе, обходя препятствия, и одновременно затягивать в них любые виды коммуникаций, в том числе и по дну (под дном) водных преград. Сущность данной технологии состоит в следующем.
На первом этапе работ на запланированной трассе при помощи компьютерной системы контроля пробуривается пилотная скважина буровой головкой или резцом диаметром 60. 150 мм, смонтированной на приводной полой штанге. При выходе буровой головки на поверхность в заданной точке ее снимают и к приводной штанге присоединяют расширитель диаметром от 200 до 1420 мм (в зависимости от диаметра затягиваемой в скважину коммуникации), к которому с помощью вертлюга (серьги) присоединяют трубопровод или кабель. Затем при вытягивании с вращением штанги производят расширение пилотной скважины и одновременное затягивание в расширенную скважину коммуникации. В процессе бурения пилотной скважины по полым приводным штангам к буровой головке подается под высоким давлением (до 800 атмосфер) бентонитовый раствор. Аналогично, при возвратном движении к расширителю также подается такой же раствор, который предотвращает обрушение стенок скважины и облегчает затягивание в скважину прокладываемой коммуникации.
Высокочастотные компьютерные системы контроля передают на дисплей оператора необходимую информацию о траектории движения буровой головки и о месте ее нахождения в данный момент. Если движение начинает отклоняться от проектной траектории, то оператор приостанавливает вращение приводной штанги, осуществляет их задавливание без вращения, чем добивается возвращения буровой колонки к нужному направлению.
Для бестраншейной проходки используют раскатчик грунта – одну из лучших установок направленного горизонтального бурения. В отличие от бурового инструмента, который выбирает и извлекает грунт из скважины, раскатчик ввинчивается в породу, уплотняет и раздвигает его в радиальном направлении. Стенки скважины уплотняются настолько, что их нет необходимости укреплять бентонитовым раствором, после прохождения раскатчика грунт вокруг коммуникаций не проседает, в том числе и в период эксплуатации проложенной трубы, что значительно повышает срок ее службы. Важное отличие раскатчика от бурового инструмента в значительно меньшем задавливающим усилии для его перемещения в грунте за счет того, что раскатчик является самозавинчивающимся механизмом. Поэтому для раскатчика требуется насосная станция значительно меньшей мощности. Кроме этого при монтаже привода раскатчика для восприятия осевых залавливающих усилий требуются менее мощные анкерные устройства по сравнению с буровым инструментом. Освоено производство раскатчиков скважин диаметром 80, 140, 200, 260 и 370 мм.
Раскатчики могут быть использованы для устройства набивных свай, анкеров, стены в грунте, для зондирования и глубинного уплотнения грунтов. С помощью раскатчика можно ремонтировать и трубопроводы: раскатчик ввинчивается в старую трубу, разрушает ее и одновременно затягивает внутрь новую трубу.
Дата добавления: 2015-02-05 ; просмотров: 7324 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Устройство трубопроводов способом продавливания
Продавливанием называют способ бестраншейной прокладки инженерных сетей, при котором производится последовательное вдавливание в грунт соединенных между собой звеньев труб с одновременной непрерывной или цикличной разработкой грунта внутри головного звена трубопровода и удалением его через прокладываемый трубопровод, Разработка грунта впереди трубы не допускается.
Продавливанием ведут не только прокладку стальных сварных трубопроводов, но и строительство железобетонных коллекторов и туннелей различного назначения, состоящих из элементов различной формы, соединяемых в торец без наружных выступающих частей. Продавливанием прокладывают в грунтах I–III категории стальные трубопроводы диаметром 400-2000 мм и железобетонные футляры диаметром 1000-4000 мм, внутри которых затем прокладывают рабочие трубопроводы. Средняя длина проходок 70-80 м.
В качестве продавливающих устройств применяют насосно-домкратные установки, состоящие из двух, четырех, восьми и более домкратов мощностью 50-300 т каждый с ходом штоков 1100-2100 мм. Количество домкратов в установке зависит от диаметра и протяженности прокладываемого трубопровода. Так, для продавливания труб диаметром 400-1000 мм применяют установки с двумя гидравлическими домкратами рис. 4.5 (такие же установки применяют и для прокола). Установки из четырех, восьми и более домкратов используют для продавливания трубопроводов диаметром свыше 1000 мм.
Рисунок 4.4 – Схемы установок для прокладки труб методом продавливания:
а – продавливание с ручной разработкой грунта; б – продавливание установкой с механизированной разработкой грунта; 1 – насосная станция;
2 – трубопровод; 3 – рабочий котлован; 4 – водоотводный поток;
5 – трубопровод ( футляр ); 6 – лобовая обделка ( нож ); 7 – приемный котлован; 8 – приямок для сварки труб; 9 – направляющая рама;
10 – нажимной патрубок; 11 – нажимная заглушка; 12 – гидродомкраты;
13 – башмак; 14 – упорная стенка; 15, 18 – канаты; 16 – ролики; 17 – ковш;
19 – барабан – накопитель; 20 – уравнитель; 21 – нажимные штанги;
22 – траверса; 23 – поворотные фланцы; 24 – лебедка; 25 – шпалы направляющей рамы
Домкраты закрепляют в специальном станке, обеспечивающем правильность (без перекоса) их установки и равномерную передачу усилий вдавливания торцу трубопровода. Станок состоит из сварной стальной рамы и деревянных вкладышей, в гнездах которых устанавливаются домкраты так, чтобы их продольные оси и ось трубопровода были взаимно параллельны. Кроме того, оси домкратов должны быть строго перпендикулярны торцам звеньев трубопровода и задней упорной стенке.
Рисунок 4.5 – Продавливание стальной трубы установкой
с двумя гидравлическими домкратами
Усилия от домкратов передаются прокладываемой трубе через задний ее торец с помощью стальной нажимной рамы или стального нажимного кольца, равномерно распределяющих давление по периметру торца трубопровода. Передачу вдавливающих усилий стальному трубопроводу можно производить также через хомуты, закрепляемые на его боковой поверхности. Для передачи усилий от домкратов на торец звена трубы после продавливания трубопровода в грунт на длину хода штоков домкратов применяют нажимные патрубки. При прокладке стальных трубопроводов наиболее часто используют нажимные патрубки, изготовленные из отрезков труб того же диаметра что и диаметр продавливаемой трубы. Для передачи усилий вдавливания железобетонным трубам применяют трубчатые нажимные патрубки, изготовленные из толстостенных труб диаметром 150-300 мм. Длина нажимных патрубков должна быть равна или кратна длине хода штоков домкратов.
Так, для продавливания звеньев труб длиной 6 м домкратами с ходом штоков 1,15 м необходимо иметь набор нажимных патрубков длиной 1,0; 2,0 и 3,0 м соответственно.
Перед началом работ по продавливанию отрывают рабочий котлован необходимых размеров, из которого ведется прокладка трубопровода. При разработке котлована и во время проходки обеспечивается водопонижение или водоотлив грунтовых вод. В заднем торце котлована сооружают упорную стенку, которая воспринимает реактивные усилия домкратов через опорную подушку и передает их грунту.
На дне рабочего котлована на деревянном или железобетонном основании монтируют домкратную установку. Монтаж установки и вспомогательных устройств, а также дальнейшее обслуживание процесса продавливания ведется с помощью автокрана. Насосная установка, приводящая в действие домкраты, располагается, как правило, на поверхности земли поблизости от котлована. Рядом с домкратной установкой по ее оси на дне котлована монтируют направляющие устройства в виде двух рельсов, уголков или швеллеров, уложенных на шпалы параллельно оси прокладываемого трубопровода рис. 4.6.
Рисунок 4.6 – Котлован с установкой для продавливания
Направляющие устройства предназначены для точного направления движения звеньев трубопровода, нажимных рам, колец и патрубков при вдавливании. Вдавливаемая труба проходит в забой через отверстие в креплении передней стенки котлована. Размеры отверстия должны быть несколько больше внешних размеров стального клиновидного ножа, которым оснащен передний торец головного звена трубопровода. Во избежание отклонения трубопровода от заданного направления при прокладке перед отверстием иногда устанавливают вертикальную направляющую раму.
Головное звено трубопровода опускают в котлован и устанавливают на направляющие перед домкратами с помощью крана.
Положение головного звена выверяют геодезическими приборами и начинают продавливание в такой последовательности. Сначала головное звено вдавливают в грунт на длину хода штоков домкратов. Затем, меняя переключателем направление движения масла в системе высокого давления, возвращают штоки в исходное положение. В промежуток между домкратами и торцом трубы укладывают на направляющие устройства нажимной патрубок, длина которого равна ходу штоков домкратов, и повторяют цикл вдавливания. После второго цикла домкратов ранее установленный патрубок заменяют другим, длина которого соответствует уже двойному ходу штоков домкратов, и т. д. Процесс смены нажимных патрубков повторяется до тех пор, пока все звено не будет вдавлено в грунт. Нажимные патрубки удаляют, и в освободившееся пространство перед домкратами устанавливают на направляющие очередное звено трубопровода. Звено либо сваривают с предыдущим (при прокладке стальных трубопроводов), либо стыкуют в паз (при прокладке железобетонных трубопроводов).
Грунт, входящий в трубу через ее открытый конец, удаляют непрерывно или периодически через внутреннее пространство трубы в рабочий котлован ручной разработкой лопатами с короткими черенками (рис. 4.7) и механизированным способом (рис. 4.8).
Удаление грунта из труб диаметром 500-800 мм осуществляется преимущественно гидравлическим способом. Для удаления грунта из трубопроводов большего диаметра используют вагонетки, бадьи, челноки, перемещаемые с помощью канатов и лебедок, самоходные электрокары и тележки со съемными или саморазгружающимися кузовами, ленточные и скребковые конвейеры переменной длины, раздвигаемые по мере увеличения протяженности проходки, и т. д.
Рисунок 4.7 – Ручная разработка грунта
Рисунок 4.8 – Механизированная разработка грунта
Транспортные средства загружают вручную (при диаметре труб свыше 1000-1200 мм) или малогабаритными породопогрузочными машинами. Плотные грунты перед погрузкой измельчают с помощью режущих решеток, помещенных сразу же за ножевым кольцом, разрабатывают вручную или малогабаритными автоматическими гидроэкскаваторами.
Несвязные водонасыщенные грунты поступают на транспортирующие устройства самостоятельно (без применения ручного труда и машин) через люки стальных диафрагм, отделяющие ножевую секцию от остальных секций трубопровода. Количество поступающего грунта регулируется специальными затворами.
В рабочем котловане грунт с горизонтальных транспортирующих средств перегружается в приемные устройства средств вертикального транспорта – элеваторов различных типов, ковшовых или клетьевых подъемников. В некоторых случаях при транспортировке грунта в тележках и электрокарах их съемные кузова прикрепляют к траверсам, подвешенным на крюках кранов, и подают наверх через окно в нажимном патрубке.
Для разработки грунта и удаления его из трубопровода очень часто (особенно в неустойчивых и водонасыщенных грунтах) применяют метод гидротранспорта грунта, при котором полностью исключается ручной труд. Сущность этого способа заключается в следующем. Размыв поступающего в трубу грунта производится в камере направленными струями воды, выходящими под давлением 6-10 кгс/см 2 (0,59-0,98 МПа) из насадок, расположенных по периметру головного звена. Камера отделена от остальной части головного звена стальной диафрагмой с герметически закрываемой дверцей. Пульпа (размытый грунт) гидроэлеватором по пульповоду подается в рабочий котлован, а оттуда в отвал.
Возможно также вибровакуумное продавливание, заключающееся в том, что из стального цилиндра с одним днищем, являющегося основным рабочим органом, откачивается воздух, вследствие чего атмосферное давление вдавливает цилиндр в грунт. Благодаря установленному на цилиндре вибратору скорость проходки значительно увеличивается. Проходка этим методом особенно целесообразна в песчаных грунтах.
Производительность установок для проходок способом продавливания зависит от физико-механических свойств грунта, диаметра и протяженности трубопровода, мощности домкратов, скорости и длины хода их штоков, а также от способа разработки и удаления грунта и составляет в среднем 0,5-1,5 м/ч, а длины проходок 20-60 м.
Основным достоинством способа продавливания является возможность прокладки стальных и железобетонных трубопроводов больших диаметров в грунтах до III категории включительно. К недостаткам следует отнести небольшую скорость проходки и возможность повреждения изоляции при прокладке изолированных рабочих трубопроводов.
Источник
