Улаштування трубопроводів способом проколу ґрунту

БУДІВНИЦТВО ПІДЗЕМНИХ ІНЖЕНЕРНИХ МЕРЕЖ БЕЗТРАНШЕЙНИМИ СПОСОБАМИ

Контрольні запитання

1. Перерахуйте послідовність робіт за попереднім випро­бу­ванням напірних трубопроводів способом утікання води.

2. Яка послідовність робіт при кінцевому випробуванні напір­них водопроводів?

3. Який порядок робіт при кінцевому випробуванні безнапірних трубопроводів?

4. Перерахуйте послідовність робіт з дезинфекції та промивання трубопроводів водопостачання.

Література: [2, 4, 11, 12, 18, 27].

Лекція 4.

4.1. Улаштування трубопроводів способом проколу ґрунту.

4.2. Улаштування трубопроводів способом продавлювання.

4.3. Улаштування трубопроводів способом горизонтального буріння.

4.4. Спорудження тунелів щитовою проходкою.

4.5. Перспективні методи прокладання підземних інженерних мереж.

4.6. Техніка безпеки під час будівництва підземних інженерних мереж безтраншейними способами.

Відкритий спосіб будівництва інженерних мереж втрачає свої простоту й економічність, якщо роботи проводяться у складних умовах:

– у випадках перетину природних перешкод (водоймищ, ярів, лісових масивів, сільськогосподарських об’єктів);

– у специфічних ґрунтах (скельні породи, пливуни). В охоронних зонах високовольтних повітряних ліній електропередач, магістральних газо- і нафтопроводів;

– у щільній житловій забудові міст при проходженні траси під автомагістралями, трамвайними коліями, скверами і парками;

– під діючими залізницями й автомобільними дорогами, злітно-посадочними смугами аеропортів;

– на території промислових підприємств, включаючи введення комунікацій у виробничі корпуси в умовах діючого виробництва;

– у незабудованих районах міста при великих глибинах (більше 5 м).

У цих випадках слід застосовувати закриті (безтраншейні) способи прокладання трубопроводів.

Нині застосовують чотири способи безтраншейного прокла­дання підземних мереж. Залежно від способу виконання робіт розріз­няють: прокол, продавлювання, горизонтальне буріння і проходку щитами.

При будь-якому із закритих методів прокладання труб спочатку по обидва боки ділянки робіт відривають робочий і приймальний котловани, а потім вмонтовують відповідні механізовані установки.

Розміри робочого котловану залежать від діаметра трубо­проводу, глибини його заставляння і конструкції спрямовуючої рами, що прокладається.

Розміри приймального котловану призначаються з урахуванням можливості проведення робіт при з’єднанні робочої труби з основним трубопроводом.

Роботам за безтраншейним способом прокладання підземних мереж передують геологічні й геодезичні дослідження, а також роз­робка проектно-кошторисної документації й ретельне горизонтальне і вертикальне розбиття на місці згідно із затвердженим проектом.

Проколом називається такий спосіб проходки, при якому отвір для труби утворюється за рахунок радіального ущільнення ґрунту, без його розробки.

Способом проколу можна прокладати труби діаметром до 500 мм в ґрунтах, що володіють стисливістю (глини, суглинки). Довжина проходки – 30-40 м, а для труб невеликих діаметрів (150-200 мм) з урахуванням подовжнього вигину труб – 20-25 м. Швидкість про­ходки при використовуванні потужних гідравлічних домкратів складає 2-3 м/год.

При проколі труби закривають глухим конічним наконечником, діаметр основи якого на 25...30 см більше зовнішнього діаметра тру­би. Найпоширеніші типи конусних наконечників показано на рис. 4.1.

Розрізняють такі види проколів (рис. 4.2):

– механічний з використанням домкрата і лебідки на тракторі;

– гідропрокол (для зниження опору стисненню і тертя через наконечник під тиском подається вода); рекомендується при піщаних і супіщаних грунтах;

– вібропрокол. Додається вібрація наконечника труби (рідше за саму трубу), що прокладається, при одночасному вдавлюванні її в ґрунт, викликаються осьові високочастотні коливання, що приводить до зниження зусиль у порівнянні із звичним проколюванням на 20 % і підвищення продуктивності;

– пневмопрокол. При цьому способі ударна дія викликається саморушною пневмоустановкою.

а б в г

д е ж и

к

Рисунок 4.1 – Типи конічних наконечників:

а – пірамідальний з кільцем; б – конус із вкладним стаканом;

в – конус з кільцем; г – ексцентрений конус із вкладним стаканом;

к – конус з кільцем і спрямовуючою голкою; д – конус з прорізами;

е – конус з прорізами і кільцем; ж – усічений конус з кільцем;

и – конус з отворами для зволоження ґрунту

Застосування способу проколу в ґрунтах, що мають значні домішки гравію, не рекомендовано.

Прокол ведуть циклічно, просуваючи трубу, укладену в спря­мовуючі, за кожний цикл на величину робочого ходу штока домк­рата. Прокладку кожуха способом проколу проводять за допомогою натискного шомпола. Труба нарощується у міру вдавлювання. Діаметр труб, що протягаються, до 600 мм, (оптимальний до 400 мм). Раціо­нальна довжина проколу до 80 м. Продуктивність методу – 10...60 м/зміну.

Механічний прокол. При механічному проколі труби, що вдавлюється в ґрунт, передається або поступальна хода (прокол тиском), або ж одночасно з поступальним і обертальний рух (прокол з обертанням, рис. 4.3).

Способом механічного проколу проводять закрите прокладання трубопроводів різного призначення діаметром до 400-500 мм у гли­нистих і суглинних ґрунтах, при максимальній протяжності проходок до 75-100 м. Для зменшення лобового опору на кінці провідної ланки продавлюваного трубопроводу встановлюється конічний наконечник.

При вдавлюванні конусоподібного наконечника в ґрунт зусилля вдавлювання витрачається на витіснення деякого об’єму ґрунту і подолання опору тертя ґрунту об сталеву поверхню наконечника і труби.

Рисунок 4.2 – Схеми основних видів проколу:

а – загальна схема робіт; б – прокол установкою ГПУ-600;

в – вібропрокол установкою УВВГП -400;

г – прокол труб за допомогою вібропробійників;

1 – наконечник; 2, 3 – приямки; 4 – труба, що прокладається; 5 – шпали;

6 – спрямовуюча рама; 7 – натискний патрубок; 8 – гідродомкрати;

9 – упорний башмак; 10 – натискна стінка; 11 – насосна станція;

12 – маслопроводи; 13 – натискна заглушка; 14, 16 – робочий і приймальний котловани; 15 – обвідний лоток; 17 – рухомий упор; 18 – натискна плита на візку; 19 – фіксатор; 20 – паля; 21 – лебідка; 22 – рама; 23 – планка;

24 – ударна приставка; 25 – спрямовуючі стрижні; 26 – вібраційний механізм; 27 – електродвигун; 28 – агрегат електрозварювання; 29 – причалка;

30 – висок; 31 – пневмопробійник; 32 – зварювання труб

Рисунок 4.3 – Типова установка проколювальної дії

Зусилля передається трубі, що прокладається, натискними патрубками через задній торець. Натискні патрубки являють собою відрізки труб довжиною, що дорівнює ходу штока домкрата. До їх торців за допомогою косинок приварюються фланці. Домкрат через натискний патрубок і підкладку тисне безпосередньо в торець труби. Після вдавлювання труби в ґрунт на довжину ходу штока домкрата (наприклад, 1 м) шток повертається в первинне положення, і в простір, що утворився, вставляється інший патрубок подвоєної довжини. Таким чином, за допомогою комбінації натискних патрубків завдовжки 1 і 2 м вдавлюють першу ланку труби. Потім укладають другу ланку труби і приварюють до попередньої. Далі процеси повторюють до тих пір, поки проходка не буде доведена до проектної довжини.

Для установлювання проколювальних механізмів на трасі розробля­ється котлован шириною 1,2-2,5 м. Довжина котловану признача­єть­ся такою, щоб вільно могла уміщатися ланка труб, що прокла­даються, опорна прокладка, домкрат і упор. Передбачається і вільний простір 0,8-1 м, таким чином, загальна довжина котловану складає близько 10 м (при довжині ланки 6 м). Глибина котловану визначається залежно від закладення трубопроводу.

До задньої стінки котловану встановлюється упор. При малих зусиллях проколювання упор може бути дерев’яним. При великих зусиллях доцільно ставити металевий інвентарний упор.

Вібропрокол. Для прискорення процесу проколу незв’язних ґрунтів трубі, що прокладається, або її наконечнику, одночасно із зусиллям подачі передають за допомогою вібратора подовжньо направлені коливання, які передаються шару ґрунту, щільно прилеглого до поверхні трубопроводу. Під дією вібрації різко зменшується тертя як між частинками ґрунту в прилеглому шарі, так і між ґрунтом та удавлюваною в нього трубою. Вібропрокол найбільш широко застосовується при прокладенні трубопроводів у піщаних, супіщаних і пливунних ґрунтах, в яких прокол звичайним способом (без вібрації) надто складний через неможливість отри­мання стійкої свердловини. В установках для вібропроколу як збуд­ник подовжньо направлених коливань використовують електричні й пневматичні вібратори спрямовувальної дії.

Установка для вібропроколу складається із напрямної рами, по балках якої переміщується візок, несучий вібратор спрямовувальної дії з привідним електродвигуном. Вібратор сполучають з каркасом візка за допомогою системи пружин. Трубу, що прокладається, заздалегідь зварену у пліть на довжину переходу, заводять у вібратор і затис­кають хомутом. Переміщення (подача) візка з трубою здійс­ню­ється лебідкою через поліспаст. Канат поліспаста з барабана лебідки проходить через напрямні блоки, встановлені на візку і напрямну раму, й кріпиться на передньому кінці останньої. Лебідку встановлюють на поверхні землі біля заднього торця траншеї.

При одночасному включенні в мережу тягової лебідки і вібратора труба вдавлюється в ґрунт до тих пір, поки візок не дійде до упорів на кінцях спрямна рами. Потім вібратор і лебідку відключають, ослабляють кріплення труби, відводять візок назад, в початкове положення, знов затискають трубу, після чого цикл повторюється. За допомогою установок для вібропроколу можна не тільки прокладати труби, але й витягувати їх із ґрунту.

За допомогою вібраційних установок УВП, УВП і УВ можна продавлювати труби діаметром до 377 мм при довжині проходки 30 м і швидкості проходки до 0,8 м/хв. Вібраційна установка моделі 1724 призначена для прокладання труб діаметром до 529 мм при довжині проходки 50 м із швидкістю 0,65 м/хв.

Пневмопрокол. Пневматичні пробійники призначені для про­биття наскрізних і глухих горизонтальних, вертикальних і похилих свердловин з ущільненими стінками діаметром від 90 до 200 мм і завдовжки до 40-50 м, через які потім прокладаються трубопроводи. Пневмопробійник є саморушною машиною ударної дії і складається з корпусу у вигляді гладкого загостреного спереду циліндра, усередині якого під дією стислого повітря зворотно-поступально рухається ударник. Масивний ударник завдає удару по ковадлу корпусу, просуваючи його вперед, внаслідок чого утворюється прямолінійна свердловина з гладкими стінками. Для збільшення діаметра свердло­вини пневмопробійник забезпечується змінними розширювачами. Повернення пробійника назад по пробитій свердловині здійснюється зміною напряму ударів за допомогою механізму реверсу. Стиснуте повітря під тиском 6 кгс/см² (0,6 МПа) підводиться до машини від компресора по гнучкому гумовому шлангу. Пневмопробійники здатні працювати в ґрунтах до III категорії включно і забезпечують швидкість пробиття свердловин (без розширювачів) до 30-40 м/год. Швидкість зворотного ходу складає 80-90 м/год. Пневмопробійники ПР-60, ІП-4605, ІП-4603, ПР-400 пробивають горизонтальні свердло­вини діаметром до 400 мм при довжині до 50 м та при швидкості проходки до 60 м/год.

Володіючи рядом переваг – простотою конструкції, надій­ністю в експлуатації і високою швидкістю руху, пневмопробійники не завжди точно витримують заданий напрям прокладання трубо­проводу.

До переваг способу проколу слід віднести простоту конст­рукції, монтажу, демонтажу й експлуатації установок; порівняно високу швидкість і довжину проходки; можливість прокладання ізольованих трубопроводів; порівняно низьку трудомісткість робіт, оскільки повністю виключені процеси розробки і видалення ґрунту, а також високий ступінь безпеки при виконанні робіт. До основних недоліків належать небезпека деформації верхнього покриття доріг або комунікацій, що знаходяться поблизу, і невеликий діаметр труб, що прокладаються.

Дата добавления: 2014-12-16