Подбор механизмов для монтажа сетей газоснабжения 3 страница

Бестраншейная прокладка трубопроводов.

На пути прокладки трубопроводов как в полевых, так и в городских условиях часто встречаются естественные и искусственные препятствия. Для их преодоления требуются особые устройства, а прокладку производят методами, отличающимися от обычных.

Для преодоления естественных препятствий (оврагов, балок, водоемов) сооружаются воздушные переходы и дюкеры.

Прокладку трубопроводов под искусственными препятствиями (железные и автомобильные дороги, трамвайные пути, проезды с усовершенствованными дорожными покрытиями и др.) производят обычно бестраншейными (закрытыми) способами работ. К ним относятся:

- прокол

-продавливание

-горизонтальное бурение (ГНБ,ННБ)

-вибровакуумная проходка

Если по условиям работ эти способы применить не возможно (диаметр трубопровода более 1200-1400мм), применяют метод щитовой прокладки.

Прокладка трубопровода бестраншейными способами состоит из следующих процессов:

1. устройство горизонтальной скважины

2. прокладка обсадной трубы (футляра)

3. прокладка рабочей трубы (в футляре)

Для футляров применяют изолированные стальные трубы:

бесшовные горячекатаные (только для трубопроводов диаметром до 273мм)

сварные прямо- или спирально-шовные с толщиной стенки на 15-25% более толщины стенки основного трубопровода

Диаметр защитных кожухов (футляров) должен быть больше, чем диаметр прокладываемого трубопровода. Табл.9

Требуемые диаметр и толщина стенок

защитного кожуха (футляра) Табл.9

Наружный диаметр,мм	Толщина стенки защитного кожуха, мм
рабочего трубопровода	Защитного кожуха	Открытом	Бестраншйном
Горизонтальное бурение	Продавливание или прокол

Длина кожуха определяется исходя из ширины дорожного полотна и рекомендуемых нормативных расстояний выхода кожуха за его пределы.

Рабочие трубы диаметром до 300-400 мм, прокладываемые под водоемами, оврагами методом бестраншейного заглубления, можно устраивать без футляров в связных грунтах.

Для устройства перехода бестраншейным способом с обеих его сторон разрывают два котлована: один рабочий (опорный), в котором устанавливают оборудование для производства проходки, а второй- смотровой (улавливающий). Рабочий котлован всегда располагают в нижней точке перехода, и проходку ведут против уклона, т.е. снизу вверх (для облегчения производства работ).

Все указанные бестраншейные способы работ применимы как в грунтах с естественной влажностью, так и в водоносных. Однако при работе в водоносных грунтах открытый водоотлив (откачка протекающей воды непосредственно из котлована) практически невозможно осуществить, и поэтому в них производят искусственное понижение уровня грунтовых вод, что обеспечивает работу в забое «насухо».

искусственное понижение уровня

грунтовых вод

Способ водопонижения и тип применяемого для этого оборудования выбирают в зависимости от глубины разработки котлована, геологических и гидрогеологических условий площадки. (Табл.10)

Выбор способов водопонижения. Табл. 10

Характеристика грунта	Коэф. фильтрации к, м/сут	Рекомендуемые способы водопонижения при глубине понижения уровня грунтовых вод, м
до 4.-5.	до 18-20	свыше 20
глина	-	электроосушение
суглинок	0,005-0,4	Одноярусные легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) и эжекторные иглофильтры	Многоярусные ЛИУ и эжекторные иглофильтры	-
супеси	0,2-0,7
Песок мелкозернистый мелкий средний крупный гравистый	1,2-2,0 2,0-10,0 10,5-25,0 25,0-75,0 50-100	Одноярусные ЛИУ	Многоярусные ЛИУ и эжекторные иглофильтры	Буровые колодцы с артезианскими погружными насосами
Буровые скважины с центробежными насосами	-
гравий: с песком чистый	75-150 100-200	Поверхностный водоотлив	Буровые скважины с погружными насосами

Иглофильтровый способ предусматривает использование для откачки воды из грунта часто расположенных скважин с трубчатыми водоприемниками малого диаметра- иглофильтрами, соединенных общим всасывающим коллектором с насосами.

Схемы установки иглофильтров

а) одноярусная установка

1 – иглофильтры

2 – всасывающий коллектор

3 – насосы

4 – котлован

1 – нормальный уровень грунтовых вод

2 – гибкий шланг

3 – коллектор

4 – насос

5 – надфильтр

6 – пониженный уровень грунтовых вод

7 – фильтровое звено

б) многоярусная установка

Сначала вводят в действие первый ярус иглофильтров и под его защитой открывают верхний уступ котлована. Затем монтируют второй ярус иглофильтров и открывают второй уступ котлована и т.д.

1 – коллектор 1-го яруса

2 – коллектор 2-го яруса

3 – иглофильтр 1-го яруса

4 – иглофильтр 2-го яруса

5 – нормальный уровень грунтовых вод

6 – пониженный уровень грунтовых вод

Иглофильтры погружают гидравлическим способом:

1 – иглофильтры поднимают краном в вертикальное положение

2 – подают через иглофильтр воду с большой скоростью

3 – вода размывает грунт, образуя скважину

4 – в скважину опускают иглофильтр

Эжекторные иглофильтровые установки откачивают воду из скважин с помощью водоструйных насосов- эжекторов, работающих по принципу передачи энергии одним потоком воды другому.

1 – эжекторный игофильтр

2 – соединительный шланг

3 – распределительный трубопровод

4 – циркуляционный резервуар

5 – высоконапорный насос

6 – сливной лоток

7 – низконапорный насос

Принципиальная схема устройства иглофильтра:

1 – напорна вода

2 – сопло

3 – всасываемая вода

4 – обратный клапан

5 – фильтровая сетка

Погружают такие иглофильтры гидравлическим способом. Расстояние между ними 5-15м.

Электроосушение, заключается в отсасывании воды из грунта действием электроосматических сил, возникающих при пропускании через грунт постоянного электрического тока. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта перемещается в направлении от анода (-) к катоду (+).

Катодами служат иглофильтры. Их устанавливают по периметру котлована на расстоянии 1,5 м. от его бровки и 1,2 м. друг от друга с погружением из в грунт на глубину не менее 3 м. ниже проектного уровня понижения грунтовых вод.

В качестве анодов служат стальные стержни или старые газовые трубы, которые забивают в грунт тоже по периметру котлована на расстоянии 0,7 м. друг от друга в шахматном порядке по отношению к иглофильтрам. Глубина погружения анодов такая же, что и для иглофильтров, но верхняя их часть должна быть на 0,2-0,4 м выше поверхности земли для соединения их между собой проводами. Иглофильтры тоже соединяют между собой проводами и обе цепи проводовподключают к генератору постоянного тока с напряжением 40-60 В. В результате усиленного движения грунтовых вод в направлении иглофильтров, достигается осушение грунта.

1 – всасывающий коллектор

2 – иглофильтры (катод)

3 – труба диаметром 38 мм (анод)

4 – провод

5 – нормальный УГВ

6 – УГВ после осушения

7 – генератор

8 – насос

9 - водосброс

Электроосушение должно быть начато за 3-5 дней до начала земляных работ. В песчаных грунтах этот способ не дает эффекта. Т.к. песок имеет достаточно высокий коэффициент фильтрации.

Вакуумный способ водопонижения, при котором в зоне иглофильтров создается устойчивый вакуум, применяют для осушения мелкозернистых грунтов (пылевых и глинистых песков, супесей, легких суглинков, илов, лёссов), имеющих малые коэффициенты фильтрации. Для создания во всасывающем коллекторе устойчивого вакуума применяют водовоздушный эжектор, а для откачки воды- водоводяной эжектор. Они питаются рабочей водой, поступающей от центробежного насоса.

Открытые (соединяющиеся с атмосферой) водопонизительные скважины, оборудованные насосами, применяют в случаях:

1) требуются большие глубины понижения УГВ

2) затруднено использование иглофильтров из-за больших притоков

3) осушение больших площадей

4) стесненность территории

Основными конструктивным элементом скважины колодца является фильтровая колонна, внутри которой размещен насос (глубинный погружного типа или артезианский турбинный):

1 – фильтр-отстойник

2 – надфильтровая труба

3 – насосный агрегат

4 – песчано-гравийная подсыпка

5 – местный песчаный грунт

6 – пьезометр для замера

7 – то же в обсыпке

Количество насосов для откачки воды при понижении УГВ определяют в зависимости от притока воды к установке и количества присоединенных к ней иглофильтров. Откачку воды при водопонижении ведут непрерывно в течение всего времени производства работ. Во избежание перерывов в работе насосов и затопления выемок грунтовой водой необходимо иметь аварийные резервные насосы и два ввода электроэнергии от разных источников питания.

Основными требованиями при производстве работ является сохранение плотности грунта в основании сооружения и в самом водоносном слое. Вынос частиц грунта может вызвать в нем осадочные явления, поэтому в откачиваемой воде не должно быть частиц грунта.

После окончания работ иглофильтры и фильтровую колонну извлекают из грунта при помощи крана, тали или других грузоподъемных приспособлений. Демонтаж многоярусных иглофильтровых установок нужно начинать с нижнего яруса, без остановки работы верхних ярусов.

ПРОКЛАДКА ТРУБ СПОСОБОМ ПРОКОЛА

Проколом называют такой способ прокладки, при котором разработку грунта не производят, а отверстие для трубы образуется за счет уплотнения грунта в радиальном направлении.

Прокол лучше применять для прокладки труб малых и средних диаметров (не более 400-500 мм) в глинистых и суглинистых (связных) грунтах. Такие ограничения связаны с тем, что массив грунта прокалывают трубой, оснащенной наконечником, без удаления грунта из скважины. А для этого требуются значительные усилия. В связи с этим и длина прокола труб не превышает 60-80м.

Наконечник служит для уменьшения сопротивлений, возникающих при деформации грунта, и снижения сил трения при вдавливании трубы в грунт.

При небольшой длине прокола трубы прокладывают наконечником с открытым концом.

Тип и количество вдавливающих устройств, способных развивать требуемое усилие, выбирают в соответствии с необходимым расчетным усилием вдавливания. Оно зависит от диаметра и длины прокладываемого трубопровода и от вида грунта. Необходимое нажимное усилие для продвижения трубы в грунте определяется по формуле:

, кН, где

- радиус скважины в грунте

- коэффициент сопротивления грунта

- пористость грунта до прокалывания

- масса 1-го метра футляра

- длина проходки (прокола)

- коэффициент трения стали о грунт

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

Для прокола труб чаще всего применяют нажимные насосно-домкратные установки, состоящие из одного или двух спаренных гидравлических домкратов с усилием до 170 т каждый, смонтированных на общей раме. Раму с домкратами устанавливают на дне рабочего котлована, из которого ведут прокол. Рядом с котлованом на поверхности размещают гидравлический насос высокого давления.

Трубу вдавливают циклически путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Давление домкратов на трубу передается нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. Труба вдавливается на ход штока домкрата, шток возвращается в исходное положение. В образовавшееся пространство вставляется более длинный патрубок или переставляют шпильку шомпола в следующее отверстие.

Общая схема производства работ:

1 – рабочий котлован

2 – приемный котлован

3 – насосная станция

4 – упорная сетка

5 – упорный башмак

6 – гидродомкраты

7 – нажимная заглушка

8 – нажимной патрубок (или шомпол, или зажимные хомуты)

9 – направляющая рама (лежит на шпалах)

10 – приямок (для сварки)

11 – прокалываемая труба

12 – наконечник

После прокола первого звена трубопровода (обычно длиной 6м.) к нему приваривают второе звено и повторяют предыдущую операцию до тех пор, пока не будет завершен прокол на всю длину трубопровода.

Для прокладки труб способом прокола в тяжелоразрабатываемых грунтах (суглинки, глины и др. грунты без крупных включений) используют установки, работающие по принципу «шагающих домкратов» (Упор является подвижным и крепится на направляющей раме, по которой передвигается вместе с домкратами. В этом случае насосная станция является совмещенной с самим домкратом). Применение таких установок позволяет значительно сократить время рабочего цикла.

Гидропроколом прокладывают трубы с помощью энергии струи воды, выходящей под давлением из расположенной впереди трубы специальной конической насадки. Струя воды размывает в грунте отверстие диаметром до 500 мм, в котором прокладывают трубу. Преимущества гидропрокола- простота ведения работ и высокая скорость образования скважины (до 30м/смену). Недостатки- небольшая протяженность проходки (до 20-30м), возможные отклонения от проектной оси и сложные условия работы вследствие загрязненности рабочего котлована.

В несвязных песчаных, супесчаных и плывунных грунтах бестраншейную прокладку трубопровода ускоряют способом вибропрокола. Секция труб последовательно внедряется в грунт под действием ударных импульсов в сочетании со статическим вдавливанием. Способом вибропрокола можно не только прокладывать трубопроводы, но и извлекать их из грунта.

прокладка труб способом продавливания

Продавливанием называют такой способ бестраншейной прокладки труб, при котором в грунт последовательно продавливаются отдельные звенья труб, соединяемые между собой в процессе работ сваркой, с разработкой забоя внутри трубы и удалением грунта через прокладываемую трубу. При этом конец первого звена трубы снабжен ножом.

Этот способ можно применять в любых грунтах для прокладки труб диаметром до 800-1720 мм при длине прокладки до 100м.

Для создания продавливающего усилия можно применять различные устройства типа лебедок, полиспастов. а также тракторов. Однако наибольшее применение для продавливания получили винтовые и гидравлические домкраты, собранные в установку из 2-х, 4-х, 8-ми и более приборов. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия Р:

, кН, где

- удельное сопротивление вдавливаемого ножа в грунт, кН

- периметр ножа, м

-коэффициент бокового давления грунта

-масса 1км трубы (футляра), кг

-длина продавливаемой трубы, м

-коэффициент трения трубы о грунт

-вертикальное давление на 1м длины трубы:

, кН, где

-плотность грунта, т/м³

-диаметр кожуха (футляра), м

-коэффициент крепости грунта

Кроме того, необходимое нажимное усилие можно рассчитать приближенно по формуле:

, кН, где

-сила трения грунта о поверхность трубы, принимается 20-25 кН на 1м² поверхности трубы, кН

-наружный диаметр трубы (футляра), м

-общая длина продавливания трубы, м

Способом продавливания ведут прокладку не только стальных трубопроводов, но и железобетонных колец для газовых колодцев.

При продавливании труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют особо мощные нажимные установки для которых необходимы прочные упорные стенки и специальные нажимные секции или патрубки того же диаметра, что и продавливаемая труба. Все это позволяет разрабатывать грунт внутри трубы небольшими участками в течение всего периода продавливания, т.к. для этого не требуется снимать нажимную секцию.

Разработку грунта внутри трубы в зависимости от условий работ можно производить как механизированным способом, так и вручную.

При продавливании труб диаметром до 700 мм ручную разработку грунта внутри них ведут из рабочего котлована желонками, рукоятки которых наращивают по мере увеличения длины проходки.

При продавливании труб большего диаметра грунт разрабатывает рабочий, находящийся внутри трубы, при помощи лопаты с коротким черенком или пневматическим инструментом. Разработанный грунт нагружают в тележку, которая тросом вытягивается из прокладываемой трубы и поднимается на поверхность грузоподъемными механизмами, грузоподъемностью до 1т.

Применение ручной разработки грунта при продавливании связано со значительными затратами труда рабочих и малой скоростью проходки. Поэтому в настоящее время чаще всего применяют установки с механизированной разработкой и удалением грунта. В этих установках разработка грунта производится режущей головкой, а перемещение его внутри трубы- шнеком.

Для работы в особо прочных грунтах используют виброударную желонку, помещенную внутрь трубы. Труба внедряется в грунт на определенное расстояние (заходку), а затем желонка подается канатом к ее забойному концу, внедряется с помощью вибромолота в грунт, забирает его и с помощью каната перемещает к разгрузочным окнам. Через них грунт высыпается под действием ударов вибромолота в разгрузочные окна кожуха (футляра) на дно траншеи.

Иногда применяют способы с разработкой грунта гидроразмывом и удалением его из забоя в виде пульпы.

прокладка труб способо горизонтального

бурения

Горизонтальным механическим бурением называют такой метод бестраншейной проходки, при котором прокладываемой труде сообщается вращательно-поступательное движение, а грунт удаляют непосредственно через прокладываемую трубу. Этим способом можно забуривать в грунт трубы диаметром до 1720 мм на длину 70-80 м. Однако этот способ недостаточно эффективен в обводненных и сыпучих грунтах. удаляют грунт из трубы способом подмыва.

Процесс бурения и прокладки звеньев трубопроводов в скважину может быть раздельным или совмещенным. При раздельном вначале бурят скважину, а затем, после извлечения из него бурового инструмента, протаскивают трубопровод. При совмещенном методе одновременно с продвижением бурового инструмента прокладывают трубу.

В ходе прокладки непрерывное механическое бурение скважины осуществляется фрезерной головкой, а удаление разжиженного грунта с водой (пульпы) из трубы- по лотку в приямок, откуда его удаляют насосами. Приямок с размерами 160х60 см и глубиной до 60 см организовывают в рабочем котловане.

Метод вибровакуумной проходки

Этот метод основан на принципе вакуума и вибрации и применим для прокладки труб диаметром до 500 мм в связных грунтах. Его принцип заключается в следующем:

1) Сосед цилиндрической формы (в виде стакана) с одним дном открытой стороной прижимают к грунту.

2) Начинают откачивать из сосуда воздух. Из-за разности давлений внутри сосуда и вне его наружный воздух равномерно давит на всю поверхность сосуда.

3) Давление, приходящееся на дно сосуда, заставляет сосуд врезаться в грунт. Давление, приходящееся на цилиндрическую поверхность сосуда, взаимно уравновешивается и не влияет на его движение.

4) Погружение сосуда в грунт облегчается колебательными движениями вибратора, установленного на днище стакана с наружной стороны.

5) Стакан проникает в грунт и наполняется им до тех пор, пока силы трения его стенок о грунт не уравновесятся силами атмосферного давления на дно стакана.

6) Наполненный грунтом стакан извлекают из скважины, опорожняют, устанавливают в скважину вновь.

7) По мере проникновения стакана в грунт к нему прикрепляют элементы разборной штанги, а при извлечении их разбирают.

8) Для продвижения стакана по скважине и его извлечения используют лебедку, трос и систему блоков. (см. рисунок)

9) Когда скважина будет пройдена на всю проектную длину, в нее при помощи лебедки протаскивают трубопровод. После укладки трубопровода зазор между ним и скважиной заполняется песчаной пульпой.

1 – виброваккум-стакан;

2 – штанга

3 – барабан

4 – сборно-разборная рама

5 – вакуум-шланг

6 – вакуум-насос

7 – блоки

8 – трос

9 – лебедка

10 – электродвигатель

ПРОКЛАДКА РАБОЧЕГО ТРУБОПРОВОДА

После того, как одним из рассмотренных способов проложен футляр в него необходимо разместить рабочий трубопровод.Укладку рабочего трубопровода осуществляют способами:

- проталкивания

- протаскивания

Проталкивание применяют для труб диаметром до 1020 мм.

1 – футляр

2 – рабочая труба

3 – оттяжной блок

4 – тяговой канат

Для проталкивания труб используют краны-трубоукладчики грузоподъемностью 12-35т. Перед проталкиванием на дне котлована делают направляющую дорожку из шпал, уголков и рельсов, на которую после смазки солидолом укладывают трубопровод. На торце футляра крепят оттяжной ролик (блок), канат с крюком на конце. Крюк заводят за стенку рабочего трубопровода, а второй конец каната зацепляют за крюк крана-трубоукладчика. В процессе подъема крюка канат натягивается и посредством системы запасовки его через ролик проталкивают рабочий трубопровод в футляр.

Протаскивание рабочего трубопровода применяют при диаметре труб 1220 мм и более. При этом используют тракторы, краны-трубоукладчики или приводные и ручные лебедки грузоподъемностью 3-5т. Перед началом протаскивания трубопровода, как и при проталкивании, устраивают направляющую дорожку и смазывают ее солидолом. Тяговой трос крепят за специальный наконечник или скобу, приваренные к переднему концу трубопровода. Трос проводят в футляре и протягивают через оттяжной блок, закрепленный в котловане со стороны расположения тяговых механизмов, и начинают протаскивание.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ СООРУЖЕНИИ

ПЕРЕХОДОВ БЕСТРАНШЕЙНЫМИ СПОСОБАМИ

Производство бестраншейных работ значительно опаснее по сравнению с траншейными, так как сама прокладка труб-футляров или устройство горизонтальных скважин скрыты под грунтом, а на пути их прокладки могут встретиться различные искусственные и естественные препятствия в виде подземных сооружений, коммуникаций, валунов и др. Поэтому до начала производства бестраншейных проходок на место работ должны быть вызваны представители организаций 9владельцы подземных сооружений) для указания мест расположения этих сооружений и составления совместного акта о согласовании мероприятий по сохранности сооружений в процессе производства работ по устройству перехода.

При проходке под железнодорожными путями, автомобильными дорогами и городскими проездами любым бестраншейным способом необходимо соблюдать следующие условия:

1) Не допускать просадки сооружения, под которым ведется проходка

2) Точно выдерживать проектный профиль трубопровода или скважины.

3) Обеспечить бесперебойный водоотлив без выноса грунта при наличии на месте проходки грунтовых вод.

При продавливании труб и железобетонных колец с ручной разработкой грунта пребывание рабочих внутри трубопровода допускается если их диаметр не менее 1200мм.

При длине трубопровода более 40 м в проходке должна быть обеспечена искусственная вентиляция. Длительность непрерывного пребывания рабочего внутри трубопровода не должна превышать 1 часа, а интервалы между рабочими циклами должны быть не менее 30 мин.

Разработку грунта внутри трубы допускается вести только при заполнении конца трубы грунтом не менее чем на длину ножа, за пределами его разрабатывать грунт вручную запрещается.

Для сетей освещения и сигнализации в подземных выработках допускается напряжение не более 36 В, а в стесненных условиях не более 12 В.

Во время производства работ по продавливанию грунта запрещается пребывание рабочих в непосредственной близости к нажимным патрубкам.

ДЮКЕРНАЯ ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДОВ.

Участок трубопровода, пересекающий овраги, ручьи, реки, озера и подобные им преграды, прокладываемый ниже их дна, называется дюкером. Дюкеры обычно укладываются с заглублением на 1,5-2 м(но не менее 0,5м) для того, чтобы сохранить их от обнажения при размыве дна оврагов и рек и от повреждения якорями проходящих судов.

Трубопроводы, проложенный по дну оврагов и особенно по дну рек, находятся в весьма неблагоприятных условиях, т. к. осмотр их при эксплуатации полностью исключен из-за недоступности, а ремонт крайне затруднителен. Учитывая это, во избежание возможного внезапного выхода из строя трубопровода, дюкеры через водные преграды часто делают двухниточными, то есть прокладывают две параллельные трубы, что позволяет эксплуатировать любую из них при повреждении другой.

На обоих берегах дюкер оканчивается незатопляемыми смотровыми колодцами или камерами, в которых размещают отключающие устройства. В случае надобности в этих же колодцах располагают устройства для опорожнения как самого дюкера, так и прилегающих к нему береговых участков трубопровода при ремонте.

Дюкеры обычно делают из стальных труб, свариваемых в секции и покрываемых противокоррозионным покрытием весьма усиленного или усиленного типа.

Дата добавления: 2014-12-08