Технология бестраншейной прокладки трубопровода

Технология бестраншейной прокладки трубопровода

Технология бестраншейной прокладки трубопровода
0
04 октября 2019

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).

Метод прокола

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.

 

бестраншейная прокладка труб, технология

Источник

Описание технологии бестраншейного прокладывания труб

В городских условиях трассы подземных трубопроводов проходят под городскими оживленными улицами, проезжей части автомагистралей, зелеными насаждениями, транспортными развязками и другими объектами. Если проводить замену и ремонт подземных инженерных сетей непосредственно под землей и не проводить при этом вскрытие грунта, то такая технология производства работ носит название «бестраншейная прокладка инженерных трубопроводов». В основу этого способа заложен принцип сквозного прохождения трубных конструкций сквозь почвенные пласты, прокладываемых в любых направлениях. Технология выполнения производства сама по себе несложная, правда для такой прокладки закрытым способом нужна специальная техника и технологическое оборудование. Монтаж производят с помощью специальной металлической цилиндрической насадки требуемого диаметра и наращиваемой шланги. Если возникает необходимость в закрытой прокладке на подземных магистралях большой протяженности, то в этом случае требуется применение спецтехники и технологического оборудования.

Преимущество технологии без траншеи

Основными достоинствами и преимуществами данной технологии, за счет которых следует отдать предпочтение бестраншейной прокладке трубопровода, являются:

  • По сравнению с открытым методом прокладки инженерных коммуникаций, для бестраншейного способа потребуется значительное меньшее количество материально-технических ресурсов.
  • Сокращение сроков выполнения работ за счет отсутствия земляных работ и высокой скорости монтажа.
  • Прокладку трубопроводов обеспечивает звено рабочих, состоящее из трех – четырех рабочих.
  • Технология прокладки трубопровода без траншей не наносит ущерб окружающему пространству.
  • Возможность прокладки и ремонта коммуникаций в любое время года. Если зимой менять и прокладывать инженерные сети открытым способом весьма затруднительно, то бестраншейная технология успешно используется в условиях промерзшего грунта.
  • Безопасность проведение монтажа.
  • Уменьшение в несколько раз загрязнения окружающей среды.

Еще одним важным аргументом в пользу данной технологии считается исключение дополнительных затрат по восстановлению целостности асфальтового покрытия, вывозке земли и реконструкции нарушенной прилегающей территории.

Принцип метода прокола и продавливания

Данной технологией прокладку коммуникаций проводят методом прокалывания и продавливания. Следует сразу отметить, что этими методами бестраншейной подземной прокладки укладывают исключительно новые инженерные трубные коммуникации.

Прокалывание

Метод прокола применяется для трубных линий протяженностью до 60 метров. Такая небольшая длина обусловлена значительными усилиями в 150 – 3000 Кн, которые необходимо технике для прокалывания грунта. В организации прокола задействованы тракторы, бульдозеры, лебедки и гидравлические домкраты. Прокалывание почвы осуществляется трубной конструкцией оборудованной выступающим наконечником в виде конуса с установленными на нем режущих ножей. За счет давления, получаемого от оборудования, наконечник вместе с трубной конструкцией круговыми движениями продвигается вперед. При этом грунт вокруг трубы уплотняется и не обсыпается, а сама конструкция по мере продвижения соединяется сваркой. Таким образом можно прокладывать подземные трубопроводы диаметром до 600 мм. При прокладке трассы инженерных коммуникаций маленького диаметра, прокол осуществляется непосредственно трубой без установки дополнительного наконечника.

Важно знать, что в случае использования конусного наконечника может возникнуть отклонения от линии прокалывания. Эти погрешности возникают из-за возможного столкновения конуса с естественными препятствиями и, следовательно, погрешностями от расчетной точки выхода прокола.

В зависимости от категории грунта и технических возможностей оборудования скорость прокалывания грунтов за один час составляет от 4 до 6 метров. Если к круговым движениям трубного элемента приложить вибрационные усилия, то тогда возможно увеличить быстроту прокола до 20 – 40 м/час.

Для грунтов с хорошей водопроницаемостью применяют метод гидропрокола. В этом случае прокладку коммуникаций производят мощным потоком воды направленного действия, который размывает почву и образует тоннель для прокладки трубопроводов.

Продавливание

Принцип метода продавливания аналогичен проколу, только его проводят одной трубой без специальной насадки. В этом случае земляные массы попадают во внутрь трубной полости и находятся там до общего извлечения всей конструкции.

Грунты, для которых рекомендован метод продавливания, должны относится I–IV категории и представлены глиной, суглинкам, супесями или песками.

Инженерный сети, прокладываемые методом продавливанием, могут иметь размеры от 600 до 1720 мм, а предельно допустимая длина участка составляет 100 метров.

Методом продавливания чаще всего прокладывают подземные канализационные линии.

Продавливание осуществляется за счет значительных динамических усилий, создаваемых гидравлическими домкратами, которые симметрично устанавливаются по периметру окружности трубы. Работы проводят в следующей последовательности:

  1. Вначале производится отрывка небольшого котлована.
  2. Устанавливается упорная конструкция в виде стены для крепления гидравлических домкратов.
  3. Первые звенья проводящей трубы присоединяют к домкратам, надежно закрепленных на упорных конструкциях. Другой конец трубной конструкции находится в свободном открытом положении.
  4. Гидравлическими домкратами создаются необходимые усилия, приводящие в движение трубный элемент, и он медленно поступательным движением проникает сквозь толщу грунта.

Землю из полости удаляют ручным способом с помощью лопат или сжатым воздухом ударных пневматических приспособлений.

Метод горизонтально-направленного бурения

Производство работ по технологии бестраншейной прокладки инженерных труб методом ГНБ заключается в направленном пробировании грунта с использованием специальных буровых установок. С помощью горизонтального направленного бурения можно прокладывать инженерные сети в местах с развитой транспортной инфраструктурой, а также под автомагистралями и железнодорожными путями. Технология ГБН всего пятнадцать лет тому назад считалась инновационным прорывом в области закрытого монтажа и впервые было опробована в США в 70-годах ушедшего столетия. Новинка успешно выдержала испытания и уже в 80-х годах этой технологией стали пользоваться и в Европе. По данному способу можно прокладывать трубы диаметром от 76 до 315 мм с протяженностью трассы до 300 метров.

Технология содержит три этапа последовательного проведения работ:

  • Устройство проводной (пилотной) скважины с использованием установки бурения для бестраншейной прокладки труб. Чтобы правильно задать направление и впоследствии проводить контроль за правильностью траектории движения, на буровой головке устанавливается специальный прибор навигации.
  • Расширение первоначальной скважины до расчетного сечения. На этом этапе в работу включается расширитель с принципом обратного действия, который проходя через проводную скважину, расширяет полость скважины до нужного размера.
  • Прокладка трубопровода. На заключительном этапе выполняется протягивание заготовленных звеньев трубопровода специальной штангой машины ГБН. Для прокладки в основном используют современные трубы ПНД, широко используемых для устройства инженерных сетей канализации, водоснабжения и водоотведения. Возможен монтаж полиэтиленовых трубчатых конструкций несколькими плетями заранее сваренных в единую нитку. Чтобы снизить показатель дополнительного трения, возникающего при протягивании трубопроводов через подготовленный горизонтальный тоннель, в скважину закачивают растворную бурильную смесь.

Благодаря применению технологии горизонтального бурения можно значительно сэкономить материально-технические ресурсы и в короткие сроки проложить инженерные коммуникации на любых территориях в городских условиях и промышленных площадок.

Важно знать, что периметр пробуренной горизонтальной скважины должен на 30% больше сечения прокладываемых подземных магистралей.

Область применения технологии без траншеи

Схема прокладки труб ПДН под водоемом

Использование технологии прокладки сетей закрытым способом без проведения большого объема земляных работ позволяет выполнить следующие виды работ:

  • Прокладки подземных кабельных коммуникаций связи.
  • Монтаж технологических трубных систем по перекачке нефти.
  • Прокладка подземных газопроводов и водопроводных магистралей.
  • Прокладка трубной канализации.
  • Устройство подземных теплотрасс.
  • Ремонт поврежденных труб и их замена.

Кроме того, технология горизонтально-направленного бурения позволяет прокладывать инженерные коммуникации в местах, где возможны оползни грунта, где нет возможности свободного подъезда строительной техники. Методы бестраншейной технологии используются при прокладке трубопроводов сложных гидрогеологических условиях, в заповедных зонах и на территории памятников архитектуры.

Основными критерием выбора способа прокладки являются категория грунта и его плотность, почвенный состав, протяженность трассы, расчетный диаметр трубопроводов.

Видеоролик о бестраншейной прокладке коммуникаций:

Машины и оборудование

Прокладка инженерных коммуникаций может проводится по различным методикам, но основной принцип их одинаков: необходимо создать определенные усилия для проталкивания трубных коммуникаций. Поэтому чаще всего используются:

  1. Установки для бестраншейной прокладки труб на пневматических колесах или на гусеничном ходу;
  2. Гидравлические домкраты;
  3. Сварочные машины для стыковки трубчатых элементов;
  4. Тракторы и бульдозеры;
  5. Приводные дизельные маслостанции;
  6. Основное оборудование: расширители скважин, трубы нужного диаметра, штанги;
  7. Дополнительное оборудование: камеры и мониторы наблюдения, дистанционные пульты управления;
  8. Растворосмесительные установки.

Укладка трубопроводящих систем без устройства траншей и котлованов несколько десятилетий тому назад казалось несбыточной сказкой. С развитием технического прогресса ситуация кардинально изменилась и сейчас можно смело сказать, что у этой технологии большое будущее и огромные возможности.

Источник

Комментировать
0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит