Технологии ГНБ и управляемого прокола грунта. Установки гнб и установки для прокола грунта
Возможно сооружать коммуникации различными способами. В современных условиях превалируют варианты бестраншейной прокладки, как наиболее экономичные и технологически выверенные. Для работ по БПТ не требуется особых комплексов оборудования. Технологии отличаются автоматизацией технических режимов, способностью работать в разных типах грунта. В сегменте бестраншейных технологий выделяют несколько наиболее востребованных методов: техника прокола, способ управляемого прокола, продавливание, ГНБ, микротоннелирование, щитовая проходка и пр.
Вариант ГНБ относится к технологиям, отличающимся повышенной степенью автоматизации. С использованием ГНБ возможно прокладывать протяженные и короткие линии, методика универсальна и нетребовательна к типу грунта. Исключением для ГНБ являются грунты наводненные, поскольку они склонны размывать траекторию бурения и смещать ее. Выполняется ГНБ комплексом оборудования, который включает:
— буровую установку;
— рабочий бур, который состоит из алмазной головки, снабженной амортизирующим механизмом, буровых штанг гибких, выдерживающих высокое давление, а также комплекта расширителей разного калибра, учитываемых под тип грунта;
— системы локации, куда входят зонды разных конфигураций, которые могут применяться под разные варианты грунта в зависимости от глубины заложения, слоистости грунтовой толщи и ее плотности;
— смесительной установки, которая участвует в подаче в забой бурового раствора на основе бентонита.
Тактика разбуривания скважины по ГНБ проводится в несколько этапов. Вначале проводятся подготовительные работы. Осуществляется разметка траектории прокладки и заложения приямков на местности. Далее заготавливаются приямки. Если планируется прокладка стального футляра, то приямки располагают по обеим сторонам дороги. Один из них будет выполнять функцию стартового. В нем размещаются агрегаты ГНБ и из него начинается проходка трубой в грунте.
Этапы ГНБ начинаются с закладки оборудования. Установка должна быть смонтирована на ровном основании и закреплена от смещения анкерными креплениями. Производят настройку и выверку траектории. Далее начинают разбуривание пилотной проходки при участии главного рабочего органа – алмазного бура. Для облегчения контроля устройства в грунте существует локализационная система. Она позволяет оператору на мониторе наблюдать продвижение аппарата и при необходимости поправлять его ход. Основная головка размещена на штангах, которыми стыкуется с питающим агрегатом. Штанги являются гибкими. Когда на пути рабочего инструмента возникает препятствие, за счет гибких штанг головка может обойти его. При устройстве прямолинейной линии важно обращать внимание на то, чтобы обход препятствия не нарушал допускаемого изгиба конкретного типа труб.
Следующий этап бурения начинается, когда буровая головка пройдет всю протяженность и выйдет с другой стороны. В приемном приямке ее снимают со штанг и монтируют к ним расширитель. Это устройство позволяет формировать канал заданного калибра. Протягивают расширитель обратным ходом. Строго говоря, этого этапа возможно избежать, но удается это не всегда. К примеру, в том случае, когда диаметр прокладываемой трубы подходит для прокладки в канале, сформированном калибром буровой головки + запас в 15%. Тогда возможно избегать этапа расширения и сразу протягивать трубу. Но как уже говорилось, подобный вариант проходки на практике существует довольно редко. Проходку расширителем ведут до тех пор, пока не будет сформирован канал заданного диаметра. Для этого пропускают несколько расширителей друг за другом с увеличением. С последним расширителем проводят и третий этап проходки ГНБ – затяжку трубы. Фиксировать трубу возможно посредством вертлюга, что предотвращает вращение, и затягивать усилием буровой установки. Возможно применять для затяжки трубы и классические лебедки – ручные, либо механизированные. Последние наиболее востребованы в практическом применении в силу своей производительности и высокой степени автоматизации.
Завершаются работы по ГНБ укладкой всей протяженности трубы. Далее производят стыкование, укладку в футляре рабочей линии. После проведения испытаний возможно проводить восстановление покрытия, закапывать котлованы.
Возможно задействовать тактику ГНБ для устройства участков напорных коммуникационных систем и самотечных. Также рационально применять методику для устройства стальных защитных футляров. Последний вариант может быть применен для укладки рабочих линий в полимерных трубках – кабельных систем, водопроводов, канализаций, газовых труб. Агрегаты для ГНБ являются универсальными и изготовляются в различных вариантах исполнения. В зависимости от условий прокладки возможно подбирать агрегаты по мощности и производительности для более эффективного осуществления работ.
Установки ГНБ способны работать на грунтах разных типов. Справляются агрегаты с грунтами глинистого плана, песчаными, скалистыми, плотными и легко разрабатываемыми.
На стороне технологии ГНБ возможность формировать шахты и каналы не только заданного калибра, но и в определенной траектории. Агрегаты могут организовывать горизонтальную проходку, выполнять вертикальные шахты, даже справляются с устройством каналов наклонного типа под расчетным углом. Ограничены возможности траектории при ГНБ лишь допускаемым радиусом изгиба штанг и допускаемыми радиусами труб, которые предполагаются к прокладыванию.
Кроме ГНБ для устройства переходов и закладки стальных футляров возможно применять тактику управляемого прокола. Она аналогична простому проколу, но отличается большей автоматизацией. В качестве рабочего агрегата при управляемом проколе применяются домкратные установки. В целом комплекс устройств для управляемого прокола включает:
— наличие домкратной станции, которая реализует основные работы;
— маслостанцию, которая может иметь электрический, либо ДВС привод;
— добавочного набора бурового инструмента, который применяется для ручных работ – штанги пилотные, головки, комплект расширителей, пневмомолот;
— беспроводные локализационные системы.
Большую часть СМР по прокладыванию трубы продавливанием выполняет домкратная установка. Она представляет собой несколько домкратов, которые размещены на раме. У домкратов имеются штоки с упорами. Они задавливают трубу. Ход трубы обеспечивается переключением хода штоков домкрата. Сначала реализуется задавливание по прямому ходу, затем штоки отводятся обратным. После проводится новый цикл прямого задавливания. Так ведут проходку, пока вся секция не окажется в грунтовой полости. Далее производят стыкование задавленной секции со следующей. И проводят продавливание по аналогичному режиму.
Прокол предполагает наличие на переднем торце расширяющего конусовидного наконечника. Он фиксируется к трубе и с ним она вводится в грунт. Расширитель уплотняет грунт и способствует упрочнению канала. При устройстве скважины обращают внимание на то, что она должна быть больше калибра трубопровода на запас в 20-29 процентов. После оставшееся пространство заполняется бетонирующим раствором.
Тактику управляемого прокола грунтовой толщи с закладкой труб возможно применять для устройства линий самого разного предназначения. Это могут быть напорные, либо безнапорные трубопроводы, транспортные системы, рабочие линии в защитных футлярах и пр. Допускается проходить таким способом грунты легко разрабатываемые – песчаные, с глинистыми грунтовыми прослойками, черноземные. Реализация методики, а также разработки рабочих приямков в пределах локации производится согласно условиям местности, проведенному анализу и проектным расчетам.
Принципы проектирования подземных объектов при строительстве их закрытым способом
Инженерные системы городской среды отличаются сложностью и ответственностью к выполняемым функциям. Особого внимания требуют объекты подземного плана. Их функционал очень высок, поскольку они позволяют избавить городские улицы от скопления коммуникаций, разгрузить транспортные пути, обеспечить пешеходам безопасное передвижение. Подземные тоннели, коммуникации, переходы, стоянки и прочие возводятся с применением специфических технологий и отличаются высоким уровнем ответственности. Ключевым требованием, которое предъявляется ко всем объектам подземного заложения является безопасность. Также они должны в полной мере выполнять возложенный на них функционал, реализовывать возможности строительства и пр. При возведении объектов такого плана важно комплексно подходить к составлению проекта СМР. На основе данных анализа ведется подбор технологии, материалов, способов ведения СМР, назначаются сроки, составляется ПСД. Проектными требованиями следует руководствоваться на протяжении всего процесса возведения коммуникации, либо другого подземного объекта.
Для устройства коммуникаций закрытым способом задействуются следующие технологические методы прокладки:
— способ горных работ – он применим, когда в локации проходки присутствуют грунты крепкие и стойкие к разрабатыванию;
— новоавстрийский метод – является частным случаем горной проходки с большими возможностями работы по грунтам средним и слабым. Эффективен именно в таких условиях, благодаря чему получил всеобщее распространение;
— способ щитовой проходки – задействуется по грунтам слабым и мягким;
— тактика продавливания – используется для прохождения насыпей ,уплотненных грунтов, несвязных, водонасыщенных с пред-водопонижением.
Возможно задействовать и другие, более специфические варианты проходки. Принятие решения об их применении обуславливают проектными требованиями и условиями грунта на местности. В число редкоприменяемых специализированных тактик проходки возможно отнести – разработку с предварительной стабилизацией грунтовой толщи, способ химического закрепления грунтов, тактика укрепления замораживанием, метод струйной цементации, формирование опережающих защитных укреплений и проч.
Момент проектирования работ по устройству подземных сооружений закрытого типа должен предусматривать:
— проведение анализа по закладке будущего сооружения;
— осуществление планировочных работ на местности;
— подборку наиболее оптимальных конструктивных и технологических решений;
— определение оптимальных глубин заложения коммуникаций, либо инженерного объекта;
— анализ внешних воздействий и степени их влияния на будущее сооружение, а также окружающие инженерные объекты;
— подбор способа заложения и вида обделки;
— анализ существующих гидрологических и геологических условий;
— расчеты конструкций обделки;
— формирование сметной документации;
— прогнозы устойчивости будущего сооружения.
Для обделки реализуют подбор оптимальной конструкции. Притом применяют нормативы на данный вид обделки. Также учитывают вероятность динамических нагрузок, нагрузок и влияний от внешних факторов, грунтовых вод и проч.
Большое значение имеет момент расчета оптимальных нагрузок и влияний внешних факторов. Это необходимо для грамотного подбора крепости обделки, каркасных конструкций и пр. При расчетах учитывают особенности локализационных условий, технологию возведения сооружений, характер взаимодействия элементов с грунтом и друг другом. Притом учитывают как самостоятельные влияния окр. среды и нагрузок на элементы сооружения, так и комплексные. При проектных расчетах целесообразно принимать ко вниманию влияние грунтовых вод.
Тоннельные обделки рассчитывают аналогичным образом с учетом всех описанных факторов. Также руководствуются строительными нормами на данный вид работ. Целесообразна тактика последовательного загружения. Притом различают:
— сочетают нагрузки, которые могут включать постоянные воздействия, кратковременных и длительные факторы;
— особые варианты сочетания комплексных нагрузок и 1 из особых нагрузок.
К моменту постоянных нагрузок относятся:
— влияние горного давления;
— воздействие массы грунта;
— показатели гидростатического давления;
— влияние собственной массы конструкции;
— влияние конструкций, которые могут быть расположены рядом;
— влияние усилий обжатия.
Кратковременные нагрузки предполагают:
— действие внутритоннельного транспорта и конструкций;
— нагрузки, возникающие в результате СМР при сооружении объекта.
Нагрузки особого типа предполагают нагрузки сейсмического плана, взрывные и прочие варианты нагрузок, которые предусмотрены по СНиП.
Варианты ремонта труб и способы закладки линий закрытым способом
В ходе эксплуатирования коммуникационных линий они подвергаются изнашиванию. Износ предполагает утрату основной прочности, возникновение пробоин, инфильтрации. Такие трубопроводы нельзя эксплуатировать полноценно. Требуется реновация.
На текущий момент разработаны различные методы закладки и ремонта трубопроводов. По-прежнему применяется траншейная замена существующих трубопроводов. Она предполагает раскопку траншей с последующей выемкой трубопровода и закладкой нового. Возможно проводить реновацию трубопроводов таким способом как на единичных участках, так и на протяженных линиях. Чаще всего реновацию траншейным способом проводят частично. Вынимают определенный отрезок, заменяют его. Далее переходят к следующему участку. В зависимости от степени износа трубопроводов промежутки между восстановлением участков могут занимать месяцы и даже годы. Происходит это в силу дороговизны подобного способа и проводимых работ в целом.
Развитие технологий дало возможность постепенно заменять там, где это возможно траншейную прокладку закрытыми способами ведения СМР. Они также именуются бестраншейными. Реализуется бестраншейная реновация при участии тех же комплексов оборудования, что и бестраншейная прокладка новых трубопроводов.
Способы БПТ претерпели развитие, которое дало возможность иметь разные варианты реновации трубопроводов и проводить их при меньших затратах и меньших сроках реализации. В рамках текущего материала возможно выделить 2 методики быстрого ремонта трубопровода на местности:
— способ замены труб с протяжкой полимерных плетей по старым каналам;
— способ замены труб с разрушением старых труб и протягиванием полимерных плетей.
Тактика реновации трубопроводов заменой старого канала с разрушением и прокладыванием полимерных труб представляется рациональным вариантом быстрого ремонта существующей системы. Для реновации трубопровода в таком случае применяются внутренние оболочки из полимерных материалов (рукава), а также полимерные трубы. Применение подобной тактики предполагает разрушение старого канала. Трубы в т.с. могут прокладываться как аналогичного диаметра, так и большего. Последний вариант дает возможность при минимальных затратах реализовать большую пропускную способность трубопровода.
Для разрушения трубопровода возможно применять пневматические устройства, где разрушающей силой является струя направленного воздуха. Также применяются ножевые устройства, двигающиеся поступательно. Они способны дробить канал старого трубопровода, а устройство расширитель вдавливает осколки в полость грунта. Следом тянется труба. По завершении проходки пневматическим оборудованием в полости заготовленного канала протягивается гибкий трубопровод. Обычно это различные варианты полимерных труб – ПВП, ПНД, ПЭ.
Возможно выделить очевидные плюсы описываемой технологии:
— данный вариант технологии отличается меньшей затратностью;
— методика при реализации не предполагает изменения привычного ритма жизни в городе;
— способ реновации возможно безопасно применять в локации плотной застройки;
— возможно увеличить пропускную способность трубопровода;
— при реновации применяется полимерный трубопровод. Он выполняется при минимальных стыках, способен выдерживать нагрузки и отличается длительным сроком служения;
— применять тактику реновации допускается по грунтам нестабильным и сложно разрабатываемым;
— тактика проходки с разрушением безопасна для близко находящихся инженерных объектов;
— производится уплотнение грунта, сокращаются риски просадки грунта после заделки траншей, что присутствует при траншейной прокладке.
На стороне тактики проходки с разрушением канала возможность осуществлять работы с минимальной разработкой грунтового полотна. Это дает возможность экономить и проводить СМР с меньшими трудовыми затратами. Участия сложной раскопочной техники не предусматривается. Отсюда проистекает другой существенный плюс данной технологии – это отсутствие грунтовых навалов на местности, обеспечение лучших экологических условии на местности, обеспечение безопасности для пешеходов и транспорта (отсутствует риск падения в траншеи автомобилей, людей, животных).
Согласно описанным преимуществам возможно утверждать, что метод замены с разрушением рекомендуется к повсеместному применению.
Помимо тактик пневматического или поступательного разрушения возможно проводить замену старой трубы с разрушением при участии установок горизонтального бурения. Они также имеют разбуривающий агрегат, который способен формировать канал для закладки трубы.
Метод без разрушения
Выделяют и способ реновации без разрушения. Здесь разрушения канала не предполагается. Новая труба затягивается меньшего калибра. Здесь возможно применять те же установки ГНБ, которые имеют штанги для протягивания, а также классические варианты лебедок. Рациональнее применять механизированные, однако задействие ручных лебедок также пользуется спросом в основном на коротких отрезках закладки. Для устройства в старых трубопроводах без разрушения применяются трубы из полимерных материалов. Выбор основан на их уникальных свойствах. Надо отметить, что даже при уменьшении калибра полимерные варианты труб позволяют сохранять пропускную способность трубопровода за счет своих гидравлических особенностей.
Обе описанных технологии являются технологичными и эффективными. С их помощью возможно осуществлять замену изношенных участков трубопровода быстро и с меньшими расходами.