Рассылка: Бестраншейная 
                    прокладка труб под дорогами и другими преградами
Архив статей рассылки

Выпуск № 14
(7 марта 2006г.)

Тема номера:
Бестраншейная прокладка труб

1. Общие сведения, назначение, область применения и выбор.

2. Прокладка труб способом прокола.

3. Прокладка труб способом продавливания.



Главная > Архив статей нашей рассылки >

Выпуск №14. Статья №2.

Прокладка труб
способом прокола


Модернизация и реконструкция действующих и строительство новых трубопроводов зачастую проходят на территориях городов, в трудных геологических условиях, при действии ряда технических, технологических и экологических ограничений.

Установка направленного прокалывания 
                    УНП-630
Установка направленного прокалывания УНП-630

При этом их трассы пересекают реки, болота, овраги, лесные массивы, автомобильные и железные дороги, другие трубопроводы, территории действующих предприятий.

Производство работ традиционными методами с внешней экскавацией грунта в этих условиях либо сильно затруднено, либо зачастую невозможно. Решением задачи являются бестраншейные технологии в прокладке, строительстве, ремонте, реконструкции подземных коммуникаций в нестандартных, зачастую экстремальных условиях.

Одним из таких методов является прокладка труб способом прокола.





   Прокладываемые в толще грунта способом прокола трубы для уменьшения сопротивлений, возникающих при деформации грунта, и снижения сил трения при вдавливании трубы в грунт снабжаются специальными конусными наконечниками. Разновидности конусных наконечников приведены на рис.1 ( а—д). Иногда применяют расширительные пояса с заглушками (рис.1, р, ф). При небольшой длине прокола трубы прокалывают открытым концом (рис.1, к).



а
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
з
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
п
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
б
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
и
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
р
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
в
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
к
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
с
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
г
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
л
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
т
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
д
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
м
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
у
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
е
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
н
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
ф
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
ж
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
о
Наконечники для безтраншейной 
                    прокладки труб способом прокола
Рис. 1. Наконечники для безтраншейной прокладки труб способом прокола

а ,6, в — конусные наконечники

г — конусный наконечник с эксцентриситетом

д — конусный наконечник со штырем

е , ж— конусный наконечник с щелевыми прорезями

з — конусный наконечник с усеченной вершиной

и — конусный наконечник с отверстиями для увлажнения грунта

к — открытый конец трубы

л — открытый конец трубы с кольцом

м — приварная заглушка

н — съемная заглушка

о — кольцевой нож с наружным скосом кромок

п — кольцевой нож с наружным скосом кромок с приварной заглушкой

р — кольцевой нож с внутренним скосом кромок

с — кольцевой нож клиновидной формы с внутренним скосом кромок

т — нож серпообразного сечения

у — нож серпообразного сечения с приварной заглушкой;

ф — кольцевой нож с направляющими пластинками (стабилизаторами)

 

Тип и количество вдавливающих устройств, способных развить требуемое усилие, выбирают в соответствии с необходимым расчетным усилием вдавливания, которое зависит от диаметра и длины прокладываемого трубопровода, а также вида грунта.

Необходимое нажимное усилие для продвижения в грунте прокладываемой трубы определяются расчетом по формуле:

Формула расчета нажимного усилия
где:
- радиус сечения отверстия (скважины) в грунте;
u0 - пористость грунта до прокалывания;
L - длина проходки (прокола), м
Мт - масса 1 м трубы (футляра), кг
f - коэффициент трения стали о грунт
σупл - коэффициент сопротивления грунта



График для определения необходимого усилия для прокола труб
Рис.2.
График для определения необходимого усилия для прокола труб.
На рис.2 показан график для определения необходимого усилия для прокола труб разных условных диаметров Dу на длину L, м, в песчаных (——) и глинистых (------) грунтах.

Усилия, требующиеся для прокола труб, колеблются в пределах от 150 до 2000 кН. Определив нажимное усилие, принимают необходимое число гидродомкратов для силовой установки, а также выбирают тип упорной стенки в котловане.

Для прокола труб чаше всего применяют нажимные насоснодомкратные установки, состоящие из одного или двух спаренных гидравлических домкратов типа ГД-170 с усилием до 170 тс каждый, смонтированных на общей раме. Штоки домкратов обладают большим свободным ходом (до 1,15—1,3 м). Раму с домкратами устанавливают на дне рабочего котлована, из которого ведут прокол. Рядом с котлованом на поверхности размешают гидравлический насос высокого давления - до 30 МПа (300 кгс/см2).

Трубу вдавливают циклически путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Давление домкратов на трубу передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. При применении нажимных удлинительных патрубков длиной 1, 2, 3 и 4 м после вдавливания трубы в грунт на длину хода штока домкрата (например, 1 м) шток возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют другой патрубок удвоенной длины и так продолжают до тех пор, пока не закончат прокол первого звена трубопровода (обычно длиной 6 м). Затем к нему приваривают второе звено и указанные операции повторяют до тех пор, пока не будет завершен прокол на всю длину трубопровода.

Шомпола делают из труб с отверстиями по бокам, расстояние между которыми соответствует длине хода штоков домкратов. Шомпола бывают внутренние, двигающиеся внутри прокалываемой трубы, и наружные, охватывающие трубу снаружи.
При использовании шомпола по мере вдавливания звена одновременно с обратным ходом штоков домкратов шомпол выдвигается назад, стержень переставляют в очередное отверстие, и цикл повторяется до тех пор, пока все звено не вдавится в грунт. Затем к нему приваривают следующее звено и его также вдавливают с помощью того же шомпола и т.д. Механический прокол труб с помощью домкратов возможен в песчаных и глинистых грунтах без твердых включений.

На рис. 3, а, показана наиболее распространенная схема бестраншейной прокладки труб (кожухов) способом прокола с применением гидродомкратной установки и комплекта нажимных патрубков.
Для бестраншейной прокладки стальных труб диаметром 104—630 мм на длину до 80 м грунтах 1-1У групп (без крупных включений) способом прокола применяют установки ГПУ-600 (рис. 3, б). Установка работает по принципу «шагающих домкратов», что позволяет значительно сократить время рабочего цикла. Вначале путем включения маслостанции гидродомкратами продвигают подвижную нажимную плиту с прокладываемой трубой на длину хода штока домкратов (1,2 м). Затем после окончания рабочего цикла подвижной упор освобождают и обратным ходом домкратов подтягивают его вслед за прокладываемой трубой. Указанные операции повторяют до полного внедрения в грунт первого звена прокладываемой трубы, после чего подвижной упор, салазки с домкратами и нажимную плиту возвращают в исходное положение. Далее монтируют второе звено трубы, и цикл работ повторяют и так до полного прокола всего трубопровода.

Установка направленного прокалывания УНП-630 предназначена для бестраншейной прокладки кабеля и трубопроводов диаметром до 630 мм методом прокалывания пилотной скважины, с последующей обратной протяжкой расширителей и трубопроводов.

УПК "Игла", УПК-2 "Игла" предназначено для выполнения проколов под автомобильными и железными дорогами и иными земляными насыпями, аналогичными по устройству.
Общая схема работы методом прокола
Рис.3.а. Общая схема работ.
Прокол установкой ГПУ-600
Рис.3.б. Прокол установкой ГПУ-600.
Вибропрокол установкой УВВГП-400
Рис.3.в. Вибропрокол установкой УВВГП-400.
Прокол труб с помощью вибропробойников.
Рис.3.г. Прокол труб с помощью вибропробойников.
На рис. 3. показаны способы прокола труб:

а — общая схема работ
б — прокол установкой ГПУ-600
в — вибропрокол установкой УВВГП-400
г — прокол труб с помощью вибропробойников

Обозначения:

1 — наконечник
2, 3 — приямки
4 — прокапываемая труба
5 — шпалы
6 — направляющая рама
7 — нажимной патрубок
8 — гидродомкраты
9 — упорный башмак
10 —упорная стенка
11 — насосная станция
12 — маслопроводы
13 — нажимная заглушка
14, 16 — рабочий и приемный котлованы
15 — обводной лоток
17 — подвижный упор
18 — нажимная плита на тележке
19 — фиксатор
20 — свая
21 — лебедка
22 — рама
23 — планка
24 — ударная приставка
25 — направляющие стержни
26 — вибрационный механизм
27 — электродвигатель
28 — электросварочный агрегат
29 — причалка
30 — отвес
31 — пневмопробойник
32 — сварка труб

С помощью прокольнои установки Главмосстроя можно прокалывать трубы диаметром 209—426 мм на длину до 45 м в грунтах I—IV групп независимо от его влажности. Установка работает, как и установка ГПУ-600, по принципу «шагающих домкратов».

Гидропроколом трубы прокладывают с использованием кинетической энергии струи воды, выходящей под давлением из расположенной впереди трубы специальной конической насадки. Струя воды, выходящая из насадки под давлением, размывает в грунте отверстие диаметром до 500 мм, в котором прокладывают трубы. Удельный расход воды при этом зависит от скорости струи, напора воды и категории проходимых грунтов.

Преимущества гидропрокола - относительная простота ведения работ и довольно высокая скорость образования скважины (до 30 м/смену). Существенными его недостатками являются сравнительно небольшая протяженность проходки (до 20-30 м), возможные отклонения от проектной оси и сложные условия работы вследствие загрязненности рабочего котлована.

Бестраншейную прокладку трубопровода в несвязных песчаных, супесчаных и плывунных грунтах ускоряют способом вибропрокола. В установках для вибропрокола применяются возбудители продольно направленных колебаний.
Способом вибропрокола можно не только прокладывать трубопроводы диаметром до 500 мм на длину 35-60 м при скорости проходки до 20—60 м/ч, но и извлечь их из грунта.

Наиболее эффективной является ударно-вибрационно-вдавливающая установка УВВГП-400 конструкции ВНИИГС. При использовании этой установки прокладываемую трубу (кожух) с закрепленным на одном конце инвентарным наконечником другим концом устанавливают в наголовнике ударной приставки вибромолота (рис. 3, в). Под действием ударных импульсов в сочетании со статическим вдавливанием с помощью пригрузочного полиспаста секция труб последовательно внедряется в грунт.

Используется также универсальная виброударная установка УВГ-51 (см. "Прокладка труб способом продавливания") конструкции МИНХиГП им. Губкина, которая предназначена для прокладки труб диаметром до 530 мм способом прокола и диаметром 530-1020 мм способом виброударного продав- ливания.

Для бестраншейной закрытой прокладки труб диаметром 63-400 мм широко применяются механические грунтопрокалыватели и пневматические пробойники типов ПР-60 ( СО-144), ИП-4605, ИП-4603, ПР-400 (СО-134) и М-130. Пневмопроходка с помощью указанных пневмопробойников типа «Крот» применяется для устройства сквозных и глухих горизонтальных и наклонных скважин с уплотненными стенками диаметром 63-400 мм и длиной до 40-50 м, через которые прокладывают трубопроводы.

Пневмопробойник представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину ударного действия. Его корпус является рабочим органом, образующим скважину, а ударник, размешенный в корпусе, совершает под действием сжатого воздуха возвратно-поступательные движения и наносит удары по переднему торцу корпуса, забивая его в грунт. Обратному перемещению корпуса препятствуют силы трения его о грунт. Благодаря осевой симметрии и значительной длине (1,4—1,7 м) пневмопробойник при движении в грунте сохраняет заданное направление.
Для восприятия усилий в момент запуска пневмопробойника из приямка и увеличения точности проходки используют стартовые устройства, создающие силы трения на его корпусе (для пневмопробойников ИП-4603, ИП-4605) либо поджимающие его к забою (СО-134). Для уменьшения искривления скважины в сложных условиях и при значительной длине проходки к пневмопробойнику крепят специальную насадку — удлинитель. При обеспечении точного запуска пневмопробойника отклонение скважины от проектного положения на длине 20 м, как правило, не превышает 0,2—0,3 м по вертикали и 0,05-0,1 м по горизонтали.
При проколе стальных труб с помощью пневмопробойников (рис. 3, г) их используют в качестве ударного узла, присоединенного к заднему торцу трубы и забивающему ее в грунт. На переднем торце трубы крепят конусный наконечник. При этом возможны два варианта технологии работ: забивка трубы в грунт и забивка ее в лидирующую скважину (в устойчивых глинистых грунтах).
С помощью пневмопробойника можно заменять старые трубы подземной прокладки новыми того же или большего диаметра. Для этого первую секцию нового трубопровода присоединяют к удаляемому (в случае разных диаметров — с помощью конического переходника), а старую трубу по мере выхода в приемный приямок обрезают и удаляют. Пневмопробойником можно также извлекать из грунта стальные трубы диаметром до 800 мм. Длина извлекаемых труб зависит от грунтовых условий (сцепления грунта с поверхностью трубы)- При извлечении труб из грунта пневмопробойник используют в качестве ударного механизма, прикрепленного к переднему торцу трубы с помощью специального приспособления.
В дополннение к прочитанному можно посмотреть фильм "Пневмопробойники. Принцип действия. Характеристики."

Читайте далее:

- Прокладка труб способом продавливания подробнее >>


По материалам сайта "SBH COTPAHC"
Источник: Б.Ф. Белецкий, "Технология и механизация строительного производства" 2003

Поддержка сайта - Anvexa.ru
Карта сайта Rambler's Top100 Rambler's Top100 Twitter Яндекс цитирования

Вся информация (включая цены) на сайте mrmz.ru носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ.