- Обзор новых способов прокладки трубопроводов и защитные методы от небезопасных действий природы и технологического генеза
2.1 Бестраншейные способы прокладки и их классификация
При прокладке инженерных сетей под платформой и другими встречающимися преградами всегда применяются два основных метода – наружный и внутренний.
Открытый метод (траншея) — это выемка дороги траншеями с повреждением дорожного покрытия и временным прерыванием движения во время работ. Этот метод имеет множество недостатков для людей и транспорта. Кроме того, этот метод влияет на стоимость рабочей силы, в связи со стоимостью восстановления дорожного покрытия и ландшафта на рабочем месте.
Отличие метода строительства траншей без траншей от траншеи заключается в объеме выемки грунта, выполняемых при строительстве сооружений.
Есть 3 основных метода:
— горизонтальная направленная перфорация;
— жало;
— штамповка.
Метод протыкания более приемлем при прокладке инженерных сетей диаметром не более 40-50 см на почвах, имеющих в составе глину. Этот минимальный диаметр и длина укладываемой трубы (60-80 м) проистекают из того факта, что при этом методе прокол выполняется с помощью трубы с наконечником, без удаления грунта, и поэтому требуется большая сила прокола.
Метод штамповки внедряется при строительстве трубопровода диаметром от750 до 820 мм и длиной до 110 метров с отбором грунта из трубы или керна и применяется в почвах групп I-IV.
Горизонтальное бурение направленного действия — это бурение скважин с большим диаметром прокладываемой трубы. Этот метод способствует организации переходов под землей трубопроводов диаметром до 1850 мм и длиной от 80 до 85 метров. Однако применение этого метода ограничено, когда на месте работ по прокладке трубопроводов поливают и рыхлые почвы.
Для бестраншейных трубопроводов рекомендуется следующее оборудование:
— для горизонтального бурения — установки, включающие двигатели внутреннего сгорания, шнеки, режущие головки.
— при пробивании и проталкивании труб — направляющие, гидравлические домкраты, напорные трубы, чистящие стержни, наконечники, ковши для сбора грунта, пневматические штампы, насосы, компрессоры и т.
При выборе метода бестраншейного трубопровода применяются следующие параметры:
— диаметр и длина трубопровода;
— физико-механические свойства;
— гидрогеологические свойства почв;
— наличие в строительных организациях, соответствующих трубопробивных, штамповочных и буровых установок, установок и оборудования.
Не используется в почвах с высокой водонасыщенностью и низкой адгезией.
При использовании бестраншейного метода укладки сначала отрываются рабочая и приемная ямы с обеих сторон или для этого используются существующие колодцы, а затем устанавливается оборудование по решению от выбранного метода.
Размеры рва зависят от диаметральных размеров трубопровода, глубины его прокладки, а также применяемого оборудования и механизмов. Определяющим превосходством бестраншейной прокладки коммуникаций является:
Минимизировать время и количество согласований на этапе организационно-технической подготовки работ в связи с отсутствием необходимости останавливать движение наземного транспорта, блокировку дорог и тротуаров, а также железных дорог;
Применение конструкций без выемки грунта, замена (реабилитация) подземных коммуникаций в труднодоступных местах и на отдельных участках (скалы, поплавки);
На территории плотного жилищного строительства и при прокладке коммуникаций на автомагистралях и трамваях, автомагистралях, площадях и парках;
Значительное сокращение сроков выполнения работ вследствие использования высокотехнологичных буровых комплексов;
Применение без особых рисков на территории зон безопасности линий электропередач, магистральных газонефтепроводов;
Сократить количество человеческих ресурсов и специализированного оборудования, задействованных в работе;
Практически полное устранение аварийных ситуаций и гарантия качественной эксплуатации трубопроводов;
Независимость в производстве работ без использования внешних включений активности;
Налаживание коммуникаций под фундаменты зданий и жилых сооружений;
Сократить время и объем организационно-технических мероприятий до начала работ из-за отсутствия необходимости останавливать движение всех видов наземного транспорта, блокировку автодорог и линейных путей;
Нет необходимости проводить ирригационные работы в подземных водах.
Разработка методик без рытья канала помогает снизить стоимость строительного проекта, а восстановление коммуникаций, особенно в городских условиях, экономически выгодно из-за сокращения финансовых сроков и затрат.
2.2 Горизонтально-направленное бурение
Бурение методом горизонтального направления впервые использовался в США в 1970-х годах, сначала для проводки узких проводов и прокладки туннелей под водоемами и дорогами, а затем для бестраншейной прокладки водопроводных, газовых и канализационных труб. повторная прокладка трубопроводов из различных материалов длиной до 210 метров, а в некоторых случаях до 390 метров.
Бурение горизонтально-направленное — это всемирно известный метод прокладки под землей сооружений без траншеи с участием специального бронзового оборудования и механизмов. Этот метод широко используется, когда невозможно или невозможно вырыть овраг на поверхности почвы, это железные и автомобильные дороги, здания, исторические и охраняемые объекты, болота, озера, реки.
Сегодня технология ГНБ для трубопроводной связи широко распространена. Например, в Германии более 50% всех водных конструкций и трубопроводов прокладываются с заимствованием различных технологий ГНБ. В то же время установки и способы установки жестких дисков постоянно совершенствуются для увеличения мощности и функциональности.
Преимущества технологии ГНБ по сравнению с традиционными методами укладки с рытьем траншей и рвов в том, что не требуются специальные экскаваторы, а также дорогостоящие работы по исправлению откосов траншей, их ограждению, восстановлению зеленых насаждений и дорожного покрытия. При использовании жесткого диска можно одновременно прокладывать трубопровод, пересекать дороги и переезды, не прерывая движение, и поддерживать связь домов, расположенных на крутых склонах.
С помощью установок с жесткими дисками можно в кратчайшие сроки проложить новую трубу в старом трубопроводе с небольшим уменьшением ее диаметра и одновременно ввести дополнительные кабели, чтобы выполнить прокладку в параллельно несколько трубопроводов или технологических кабелей для контроля транспортных средств между зонами грузоотправителя, не нарушая слой почвы и дорожного полотна в случае неглубокого бурения.
В городских районах мини-установки используются для прокладки полиэтиленовых труб или кабелей, средние установки используются для проколов под небольшими водоемами. Макси — установки используются для прокладки длинных труб большего диаметра (водопроводные трубы, коллекторы), для строительства переходов под большие водоемы или сложные препятствия. Мега установки предназначены для магистральных трубопроводов большего диаметра.
Установки бывают самоходные (гусеничные) и оснащены транспортным механизмом. Они расположены прямо на градуированной поверхности земли или закреплены анкерными болтами для большей устойчивости. При необходимости строится стартовая яма (800х500 мм) для размещения рамы буровой установки с ударным механизмом и подъемным устройством. Процесс бурения осуществляется непосредственно с пульта дистанционного управления, расположенного вне ямы. Глубина бурения определяется приемлемой системой позиционирования, а минимальный радиус кривизны буровых штанг (25-42 м) зависит от категории почвы и типа имплантата.
При прокладке стальных труб с использованием технологии ГНБ необходимо обратить внимание на наличие механической защиты и коррозии трубы. Для обеспечения заслона внешней поверхности труб наносится тонкий слой полиэтилена. Сварные швы обработаны эпоксидной смолой, армированной стекловолокном.
В случае использования полиэтиленовых труб для прокладки без траншеи возникает необходимость рассчитать допустимые растягивающие нагрузки на трубу и на сварное скрепление, которое в большинстве случаев выполняется стыковой сваркой. Кроме того, полиэтиленовые трубы склонны к порезам от твердых частиц, которые часто присутствуют в массе окружающей почвы. В связи с этим рекомендуется использовать полиэтиленовые трубы с широким защитным слоем, чтобы любое повреждение могло повлиять только на него, или использовать трубы с полипропиленовой защитной оболочкой, которая более устойчива к абразивному износу.
Перед началом работ необходимо определить состав и категорию грунта, наличие других коммуникаций, обработать основные разрешения на земляные работы, чтобы выбрать метод и специальных механизмы для горизонтального бурения.
Работа выполняется в три этапа:
Первый этап – возведения экспериментального шельфа, качество и конечный результат которой зависит от качества и точности в будущем.
Далее грунт прокалывают буровой головкой со встроенным излучением и скосом в передней части. Когда буровая головка входит в грунт, имеющиеся в ней отверстия подают раствор «бентонита», заполняющий скважину, чтобы уменьшить процесс трения и охладить нагрев головки, предотвратить обрушение в скважине, очистить и вынести почву из скважины. Этот процесс контролируется локатором, который контролирует и контролирует буровую головку, чтобы точно достичь ее предполагаемой точки выхода на поверхность.
На втором этапе скважина расширяется путем замены буровой головки каналорасширителя обратного действия, который в процессе идет в ров и расширяет пилотную скважину до требуемого диаметра.
На третьем этапе устанавливаются трубопроводы. Для этого перед буровой установкой размещается трубопровод, на конце которого закреплена головка, передающая тяговое усилие на расширитель и поворачивающаяся, а затем она втягивается в скважину.
Краеугольными показателями при бурении скважины являются:
— точки проекции, по которым определяется ступень бурения, и
расположение буровой головки;
— угол наклона пневмоотбойника, который определяет глубину или выход на поверхность или меньшую глубину;
— глубина сверлильной головки;
— часовая характеристика местоположения буровой головки, определяющая русло изменения траектории бурения;
— уровень сигнала и заряд батареи;
— датчик температуры и т. д.
Горизонтально-направленное бурение проводится в любых климатических условиях, независимо от времени года (снег, дождь и т. д.).
Технология ГНБ используется при проектировании напорных и самотечных трубопроводов, при строительстве защитных кожухов для прокладки кабелей, тепловых сетей и газопроводов. Траектория выступающего участка может быть изогнута как в проекции, так и в профиле в пределах допустимого радиуса изгиба буровых штанг. По виду конструкции бурового инструмента, технология ГНБ может использоваться в различных грунтовых условиях — от водонасыщенных песков, суглинков и суглинков различной консистенции до скальных пород.
Положительным случаем метода направленного бурения считается значительное уменьшение времени и стоимости этих операций, а также создание большего срока службы трубопроводов. Но методика горизонтального бурения включает в себя опережающую разработку почву в нижней части резервуара, причем скважина в земле имеет расширение большее, чем проложенная труба. Этот метод может быть использован для прокладки подземных трубопроводов диаметром от 1820 мм до 70-80 м. Этот метод недостаточно эффективен для затопленных и рыхлых грунтов.
2.3 Направленная перфорация микротоннелирования (метод улитки).
Микротоннельный способ проводки труб — это метод прокладки без канав подземных коммуникаций, когда нет необходимости вскрытия поверхности земли по всей длине труб. Метод улитки не требует длительной подготовки и дает точный и быстрый эффект.
Метод улитки используется для прокладки новых труб и исправлению тех, которые необходимо удалить и заменить. Кроме того, поврежденная трубка, подлежащая удалению, также может быть заполнена перфорационной жидкостью для улучшения процесса формования. Микротоннелирование — это метод прокладки линий электропередач без вскрытия земной поверхности по всему маршруту сообщения, который не нарушает покрытие дорог и пешеходных улиц, не представляет экологической угрозы, дает добро радикально экономить финансовые ресурсы для реставрационные работы и позволяют эффективно и быстро решать проблемы, связанные с развитием городской инфраструктуры.
Этот метод выгоден и удобен из-за компактности оборудования и его использования при работе в городских условиях. Вы также можете использовать этот метод для маршрутизации сообщений в любой категории почвы (от нестабильной глины и водоносных горизонтов до камней). Если смотреть на категорию грунта, то выбирается подходящее режущее устройство для машины для строительства туннелей, с которой могут быть достигнуты оптимальные скорости и параметры проникновения.
Технология автоматизированной проходки особенно необходима в условиях подземного сообщения в районах исторического развития города. Такая микротоннельная технология также подходит для проектов, в которых связь должна проводиться между однопуткой, автомагистралями, взлетно-посадочными полосами и реками.
Пустоши в виде винтовых машин с нагрузками с использованием гидравлики. При использовании винтовых машин почва перемещается из подготовленной скважины винтами в стартовую яму. Машины с гидравлической загрузкой, которые в основном используются для затопленных почв, превращают отработанный грунт в жидкий раствор, который поднимается на открытую часть путем прокачки через ресивер миниатюрного размера.
При втягивании труб в ствол скважины, независимо от их материала, необходимо создать герметичное совмещение отдельных участков патрубков, в результате чего выступающих частей почти не наблюдается. Когда стенки труб толстые, их заваривают полосками, создающими полную герметичность стыков. Вариант соединения должен обладать поверхностью, достаточную для равномерной передачи нагрузки от одной трубы к другой, на практике от одной к соседней трубе. Эта часть должна быть плоской, гладкой и безупречной. Чтобы соответствовать данным условиям, керамические трубки предварительно обрабатывают так, чтобы их концы имели желаемый углубленный профиль для вставки уплотнительного кольца.
Пустоши в виде винтовых машин с гидравлическими нагрузками. На винтовых станках грязь вытирается из подготовленного отверстия с помощью винтов в стартовой яме. Машины с гидравлической нагрузкой, которые в основном используются на затопленных полах, превращают отходы в шлам, который доставляется на поверхность насосами через трубы малого диаметра.
Если трубы втягиваются в скважину независимо от их материала, необходимо снабдить плотный монтаж отдельных секций трубы, в следствие чего наличие выступов практически исключается. Если стенки труб толстые, они скрепляются полосами для обеспечения полной герметичности соединения, которое обладает равномерную поверхностную зону, передающей нагрузки постепенно. Верхний слой обладает ровностью, гладкостью и безупречностью. Такими условиями обладают трубы, которые необходимо подвергать обработке. И края у них получают необходимый профиль, его заглубление имеют размеры, чтобы вставлять резинки для герметизации.
Микротоннельный метод может быть использован не только для прокладки или исправлению трубопроводов, но и в других областях, например, при прокладке корпусов для электрических кабелей, газовых и нефтяных труб; Развертывание подземных коммуникаций городского назначения (канализационные и водопроводные сети).
Микротоннелирование уже несколько десятилетий является базисным методом строительства коллекторов в Европе, США и Японии. Важной особенностью технологии является высокая точность проникновения и постоянный контроль его траектории. Микроскопическое тоннелирование выполняет коммуникационные задачи в самых сложных условиях, где раньше ничего нельзя было сделать без специальных методов (осушение, заморозка и т. д.). Этот процесс развязывает руки на прокладывание коллекторов огромных размеров под землей с точностью до нескольких сантиметров.
К недостаткам этого способа относится очень высокая стоимость всего оборудования, необходимого в подведении конечного результата. В соответствии от размера буровой установки цена колеблется от нескольких тысяч долларов до 4-5 миллионов долларов. Также необходимо найти квалифицированных работников, которые справятся со всеми проблемами.
2.4 Прием прокалывания
Метод установления связей проколом отличается от метода выкапывания траншей тем, что труба, помещенная с торчащим концом, вдавливается в землю и, когда она входит в трубу в виде плотного сердечника, разрабатывается и очищается с лицевой стороны. При движении труба преодолевает трение грунта по внешнему контуру и проникновение ножевой части.
При выборе метода прокладки труб и футеровок учитываются диаметр и длина укладываемой трубы, почвенные и гидрогеологические условия, назначение и техническое состояние поверхностных сооружений вдоль маршрута пересечения. эксплуатационные требования к строящемуся переходу (сопротивление осаждению, требования к изоляции и т. д.) и экономическое обоснование.
Этот метод используется в некоторых аэрогеологических условиях и улучшает качество, условия труда и эстетический вид трубопроводов. Лучше всего его использовать для проводки труб небольшого и среднего калибра (до 50 см) в почвах, состоящих из глины и песка. При этом методе массив грунта пробивается трубой, снабженной шипом, без вытаскивания земли из скважины, что требует большего действия для перфорации и используется при прокладке трубопроводов малого диаметра и расстояние не более 60 — 80 м.
В способе штамповки используются блоки цилиндров давления насоса, состоящие из нескольких гидравлических цилиндров, питаемых насосами клапанного механизма, а в твердых грунтах для блоков давления, способных выдерживать давление, используются прочные упорные стенки. создать значительную силу.
Продавливание используется для размещения труб диаметром 50 мм и более в глинистых и глинистых почвах с любым содержанием влаги, в песчаных почвах этот метод не рекомендуется из-за его низкой эффективности. Глубина трубы от поверхности до укладываемой трубы должна быть не менее чем в пять раз больше ее диаметра. При бурении используются обезьяны, грунтоукладчики и дрели, лебедки, тракторы, трубоукладчики и экскаваторы.
Метод с использованием наземных буровых домкратов стал более распространенным. Для этого вынимают рабочую скважину, в которой размещают подъемный блок с участком трубы, который должен быть установлен, с помощью гидравлического насоса высокого нажима, расположенного на краю скважины.
Трубопровод укладывается на землю с помощью подголовников с помощью циклически прикрепляемых удлинителей, стержней или зажимов, поочередно переключая подъемники вперед и назад. Прямым ходом труба вдавливается в землю по длине хода стержня домкрата, а когда стержень возвращается, патрубок изменяется на другую удвоенную длину, и цикл вдавливания повторяется до прокалывания стыка трубы. После этого устанавливается новое трубное совмещение и все операции повторяются до конца прокола необходимой длины.
При восстановлении предприятий для труб поперечником до 550 мм в отрывных, песчаных и плавающих грунтах наиболее эффективны антивибрационные установки для грунтов категорий I, II и III с наличием каменных, кирпичных, деревянных фрагментов и других канализационных труб сечением до 450 мм — пневматические истребители. При выполнении работ, связанных с вибропроколом в установках, используются виброударные устройства, способствующие продольным вибрациям. Это устройство закреплено на заднем конце трубы и установлено на железнодорожном вагоне.
Резиновый шланг компрессора используется для создания возвратно-поступательного движения и удара по переднему внутреннему концу кожуха, вбивая его в землю. Реверсивное устройство изменяет движение машины, изменяя траекторию ударов. В комплект пневматических пуансонов входят развертки для пробивки отверстий большого диаметра. Обратимая работа пневматических штампов случается без расширителей.
Пробивание скважины пневматическими пуансонами начинается с проникновения в грунт от выходной скважины к приемной скважине, перемещения пневматического пуансона с конической поверхностью с уплотнением почвы, толкания его вбок для формирования скважины. Для того, чтобы воспринимать силы реакции при запуске машины из раскопок, используются пусковые устройства, которые создают силы трения на корпусе воздушного пуансона или толкают машину вниз. Кроме того, чтобы облегчить введение пневматического пуансона в землю, мы начинаем работу с низким давлением сжатого воздуха.
Пневматические пуансоны также могут широко использоваться в других технологических операциях, таких как прокладка стальных труб (воздуховодов), зажим асбестоцементных труб и извлечение труб из земли. При прокладке обода стальной трубы пионерский удар используется в качестве ударного устройства, прикрепленного к заднему концу трубы и вбивающего его в землю, в то время как передний конец трубы закрыт шипом. коническая.
Работы с использованием механизированной установки начинаются с установки направляющей рамы в яму и укладки первого звена остова с ножевой секцией и системой обратных роликов, установленных на его конце. После проверки правильного направления соединения, рабочий орган вводится в плоскость звена и кабели хранятся, затем активируются гидравлические цилиндры, которые толкают главную поперечину давления вперед до во время установки он касается торца соединительной муфты.
При дальнейшем движении траверсы передний конец кожуха слегка вдавливается в землю, затем питание корпуса прерывается, и с помощью рабочего каната рабочее тело поднимается до острого края ковша касается дна. Дальнейшее вытягивание каната сопровождается поступательным движением рабочего тела и вращением ковша сверху вниз. Срезанный грунт опускается на дно конверта. При торможении рабочего тела и подъеме тяговых канатов рабочий орган снимается с лица примерно на метр.
Отличительной особенностью пневматических штампов является то, что их корпус выступает в качестве рабочего органа, сверля скважину заостренным передним концом. Введение пневматического удара в землю случается под действием ударов, которые наносит специальный атакующий, который движется внутри тела. Наличие инверсионного механизма в пневматическом пуансоне помогает менять ударные пазы и, следовательно, руководство движения пневматического пуансона вперед-назад (чтобы вернуть его назад). Трубка соединена с хвостом устройства, который вытягивается по мере продвижения пуансона вперед.
Иногда кнут восстановленного трубопровода отводится в процессе удаления пуансона из горизонтальной скважины.
Проколы все еще широко используются в подземном строительстве из-за их низкой стоимости.
Поиск настраивает направляющий прокол почвы, чтобы наблюдать препятствия, возникающие во время работы, и выполняет эти работы более точно и экономно.
Недочетом приема является момент, когда его использование для проложения труб малого и среднего калибра (не более 40-50 см) в глинистых почвах и суглинках (вяжущих). Предел диаметра перфорированных труб связан с тем, что в этом методе грунтовый массив протыкается трубой, снабженной острым концом, без удаления земли из колодца, в результате чего следует применить большие усилия для провода. В связи с данными событиями длина проходки труб не превышает 70-85 м.
2.5 Метод строительства трубопровода путем толкания в землю (метод плуга)
Метод бестраншейного проталкивания в грунт трубопроводных соединений с помощью муфт с использованием специального плуга был разработан специалистами в 2000 году и сегодня широко применяется во всех странах.
Способ наиболее подходит для прокладки трубопроводов размером до 301 мм на глубину до 2 метров. Технология проталкивания является экологически чистой, даже если коммуникации прокладываются под грунтовыми водами. Эти преимущества отличают этот метод от традиционного рытья траншей.
Технология метода плуга заключается в плавном перемещении плуга и вытягивании присоединенных к нему звеньев трубы. Плуг приводится в движение трактором, сцепка между ними случается тросом, который накручен на лебедочный барабан. Измененная конструкция плуга помогает толкать не только пластмассовые изделия, но и металлические, закрепленные муфтами. При этом сила тяги, действующая на клапан, не должна превышать 105 кН, а скорость мощи трубопровода должна составлять от 60 до 10 метров в минуту.
Для прокладки трубопровода на общей части плуга устанавливается специальная расширительная головка, к которой последовательно сшиваются отдельные трубопроводные соединения к специальному замку.
Способ проведения трубоводов выполняется после проведения предварительных исследований грунта вдоль проложенного маршрута.
В стартовой скважине, вырытой с уклоном стенок, который обеспечивает допустимый люфт соединительного соединения, чугунное звено трубопровода втягивается в зону протяжной петли трубопровода и размещается на определенной глубине укладки. В силу усилий на тросовой лебедке, часть плуга перемещает почву вдоль протяжного пути с помощью своей головки расширения. По причине этого создается пустое пространство, в которое постепенно втягивается вся плеть. Почва, смещенная к поверхности местности, может быть выровнена с помощью землеройной машины или вибрационного катка.
Чтобы уменьшить трение трубопроводной арматуры о землю, пространство между грунтом и внешней стенкой трубопровода заполнено бентонитовой суспензией (на основе глинистого минерала). Суспензия хранится в цистерне грузовика, которая идет параллельно плугу и закачивается в полость между грунтом и стенкой трубы насосом на цистерне. Нанесенная бентонитовая суспензия создает своеобразное покрытие толщей от 2 до 2,2 см вокруг трубопровода.
Небольшие трубы (до 16 см) можно втягивать в пространство за плугом прямо из барабана.
При укладке трубных гильз в более твердые грунты, когда сопротивление сопротивлению резко возрастает, может быть использована модифицированная технология метода плуга, в которой узкий желоб выкапывается с помощью специального запатентованного устройства, а затем труба приводится в проектное положение. Выкопанный грунт используется для засыпки траншеи.
Метод проталкивания трубопроводов требует предварительного изучения грунта вдоль устанавливаемого маршрута. Анализ почвы проводится после бурения свай и буровых работ. Метод плуга наиболее подходит для этого типа почвы, которая легко перемещается. В то же время мощность укладки может достигать 1,6 км в день, это обусловлено материалом труб, диаметром, характером почвы и глубиной укладки.
Преимущества способа вспашки укладки трубопровода в неограниченном удлинении трубопровода, высокой скорости (до 50 метров в минуту) и минимальном воздействии на окружающую среду.
Оплошностью этого способа является то, что максимальная глубина укладки составляет до 1,5 метров, а диаметр укладываемых труб составляет от 32 до 225 мм.