Способы бестраншейной прокладки труб: прокол, продавливание
Наиболее часто встречающимися искусственными преградами при прокладке наружных сетей водоснабжения и канализации являются автомобильные и железные дороги. На магистральных дорогах движение транспорта настолько интенсивно, что даже в ночное время трудно выбрать отрезок времени для устройства пересекающей дорогу траншеи и укладки в нее трубопровода. В таких случаях применяют бестраншейную прокладку.
Бестраншейную прокладку трубопроводов выполняют несколькими способами: прокол, продавливание, горизонтальное бурение и щитовая проходка. На выбор каждого из указанных способов влияют различные факторы: грунтовые и гидрологические условия; характер сооружений над переходом; требования к изоляции трубопроводов; длина и точность проходки; диаметр прокладываемых трубопроводов и экономическое обоснование предполагаемого способа.
Прокол чаще всего применяют для прокладки трубопроводов в глинистых и суглинистых грунтах при диаметре труб до 600 мм. Длина прокладки таким способом достигает 60 м. При этом грунт не разрабатывается, а уплотняется в радиальном направлении вокруг трубы. Для прокола требуются весьма значительные усилия (от 150 до 3000 кН). Для их создания применяют лебедки, тракторы и бульдозеры, а чаще всего — гидравлические домкраты.
Для уменьшения сопротивления грунта и сил бокового трения на конец трубы устанавливается конусный наконечник, диаметр основания которого на 20 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. При небольших диаметрах труб конусный наконечник не устанавливают, а прокалывают грунт трубой (с образованием уплотняющего ядра). В этом случае точность прокола получается выше, чем с установленным конусным наконечником, так как при встрече конической поверхности с каким-либо препятствием в грунте (валуны, булыжники и т. п.) наконечник несколько сдвигается от оси и дальнейший прокол происходит по дуге.
Прокол выполняют в следующей последовательности. В котловане, выкопанном на определенном расстоянии от препятствия, сооружают опорную конструкцию и монтируют гидравлические домкраты. На поверхности котлована устанавливают насос высокого давления для подключения домкратов. В технических характеристиках домкрата кроме величины создаваемого усилия указывается величина хода штоков домкрата или расстояние, на которое может передвинуться нажимная плита домкрата, возвращаясь в исходное положение.
В котлован с установленными домкратами опускается прокладываемая труба с наконечником, оборудованная специальным приспособлением (для передачи усилия от нажимной плиты домкрата на прокладываемую трубу), называемым шомполом. Шомпол изготавливают из трубы диаметром меньше или больше диаметра прокладываемого трубопровода. В первом случае шомпол вставляется внутрь прокладываемой трубы, во втором — надевается на нее. На шомполе диаметрально просверлены отверстия, расстояние между которыми равно величине хода штоков домкрата. Длина первого звена прокладываемой трубы с шомполом принимается 6. 7 м.
Для выполнения первого цикла прокола к нажимной плите домкратов крепится только шомпол, а конец прокладываемой трубы остается свободным. При вдавливании трубы грунт защемляет наконечник, а нажимная плита домкратов, возвращаясь в первоначальное положение, вытаскивает за собой шомпол. В результате выполненной операции за свободным концом трубы появляется первое отверстие в шомполе на расстоянии одного хода штоков домкратов от нажимной плиты. В отверстия шомпола вставляется стальной стержень диаметром 50 мм, и цикл повторяется. Схема выполнения прокола показана на рис. 3.23.
Рис. 3.23. Схема выполнения прокола 1 — масляный насос; 2 — опорная конструкция; 3 — гидравлический домкрат; 4 — нажимная плита; 5 — шомпол; 6 — труба
Имеются установки с подвижным упором, подтягивающие его при обратном ходе штоков домкратов (шагающие домкраты). В этом случае шомпол не требуется; домкраты с нажимной плитой и подвижным упором перемещаются вслед за прокалываемой трубой до полного ее внедрения в грунт, а затем возвращаются в исходное положение. К свободному концу трубы приваривают новое звено, и цикл повторяется.
Прокол производят со скоростью 4—6 м/ч. Для увеличения скорости прокола применяют вибропрокол, при котором статическое усилие домкратов сочетается с виброимпульсами, при этом скорость повышается до 20. 40 м/ч.
Одной из разновидностей способа прокола является гидропрокол, который применяют в легкоразмываемых грунтах. При гидропроколе грунт перед трубой размывается специальной насадкой, и в образующуюся пазуху продвигается труба. Недостатком этого способа являются возможные отклонения от оси прокладываемой трубы, а также дополнительные затраты на организацию отвода пульпы.
Способ продавливания эффективен для различных грунтов I. IV групп при диаметре продавливаемых трубопроводов от 600 до 1720 мм и длине прокладки до 100 м. При этом способе труба открытым концом продавливатся в грунт, который, попадая в трубу, образует плотную пробку. Грунт внутри трубы разрабатывается различными способами и удаляется из забоя.
Для создания нажимного усилия при продавливании применяют гидравлические домкраты, расположенные симметрично по окружности трубы. Продавливание выполняют в следующей последовательности. В котлован, оборудованный прочной упорной стенкой и гидравлическими домкратами, опускают первое звено продавливаемой трубы на направляющую раму и стыкуют с нажимной плитой домкратов, оставляя конец трубы свободным. При надавливании домкратами открытый конец трубы входит в грунт, внутри трубы образуется грунтовая пробка. Нажимная плита домкрата возвращается в первоначальное положение, а между концом трубы и плитой образуется зазор, равный ходу штоков домкрата. В начальный период грунт внутри разрабатывается лопатами с длинной рукоятью (желонками), а в дальнейшем—лопатами с короткой рукоятью и пневматическими ударными приспособлениями.
После разработки и удаления из трубы грунта в зазор между нажимной плитой домкратов и краем продавливаемой трубы устанавливается первый нажимной патрубок, длина которого равна шагу штоков домкратов. Таких нажимных патрубков три. Второй длиннее первого вдвое, третий — втрое. Когда между нажимной плитой домкратов и свободным концом трубы образуется зазор, равный четырем шагам штоков домкратов, ставят первый и третий нажимные патрубки, при зазоре в пять шагов — второй и третий. Установка более двух нажимных патрубков в зазор между нажимной плитой домкратов и свободным концом трубы запрещается. При полном внедрении в грунт, разработке и удалении грунта из внутренней полости одного звена трубы в котлован опускается и приваривается к свободному концу следующее звено и циклы продолжаются. Схема работ по продавливанию трубопровода показана на рис. 3.24.
Рис. 3.24. Схема выполнения продавливания 1 — масляный насос; 2 — гидравлический домкрат; 3 — опорная конструкция; 4 — опорная плита; 5 — продавливаемая труба
Источник
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: 7315 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
