Где применяется закрытая прокладка труб?

Закрытая прокладка труб в тотальном комплексе строительства трубопроводов применяется лишь там, где прокладка коммуникаций в траншеях не производится или связана с разгромом зданий, сооружений и зеленых насаждений. Закрытая прокладка труб без вскрытия земляного покрова методом прокола применяется при перекрещивании ею шоссейных и железных дорог, улиц, насаждений и трамвайных линий в городах и населенных пунктах. В этих моментах необходимо точно знать местоположение всех подземных коммуникаций по трассе трубопровода, особенно в месте перехода, и соблюдать меры для их сохранения.

Закрытую прокладку труб кожухов (футляров) выполняют в основном способами прокола, продавливания, горизонтального бурения, адля прокладки коллекторов и тоннелей применяют щитовой и штольневый способы подземных проходок.
Проколлучше применять для прокладки труб малых и средних диаметров (не более 400-500 мм) в глинистых и суглинистых (связных) грунтах. Ограничение диаметра прокалываемых труб обусловлено тем, что при этом способе массив грунта прокалывают трубой, оснащенной наконечником, без удаления грунта из скважины, вследствие чего для прокола требуются значительные усилия. В связи с этим и длина прокола труб не превышает 60—80 м.

Рис. 21.1.Наконечники для безтраншейной прокладки труб способом прокола:
а ,6, в — конусные ; г — конусный с эксцентриситетом : д — конусный со штырем : е , ж— конусный с щелевыми прорезями ; э — конусный с усеченной вершиной ; и — конусный с отверстиями для увлажнения грунта ; к — открытый конец трубы ; л — открытый конец трубы с кольцом ; м — приварная заглушка ; н — съемная заглушка ; о — кольцевой нож с наружным скосом кромок ; п — то же , с приварной заглушкой ; р — кольцевой нож с внутренним скосом кромок ; с — кольцевой нож клиновидной формы с внутренним скосом кромок ; т — нож серпообразного сечения ; у — то же , с приварной заглушкой ; ф — кольцевой нож с направляющими пластинками ( стабилизаторами )

Прокладываемые в толще грунта способом прокола трубы для уменьшения сопротивлений, возникающих при деформации грунта, и снижения сил трения при вдавливании трубы в грунт снабжаются специальными конусными наконечниками. Тип и количество вдавливающих устройств, способных развить требуемое усилие, выбирают в соответствии с необходимым расчетным усилием вдавливания, которое зависит от диаметра и длины прокладываемого трубопровода, а также вида грунта.

Усилия, требующиеся для прокола труб, колеблются в пределах от 150 до 2000 кН. Определив нажимное усилие, принимают необходимое число гидродомкратов для силовой установки, а также выбирают тип упорной стенки вкотловане.
Для прокола труб чаше всего применяют нажимные насоснодомкратные установки, состоящие из одного или двух спаренных гидравлических домкратов

Рис. 21.3.Способы прокола труб: а — общая схема работ ; б — прокол установкой ГПУ -600; в — вибропрокол установкой УВВГП -400; г — прокол труб с помощью вибропробойников ; 1 — наконечник ; 2, 3 — приямки ; 4 — прокапываемая труба ; 5 — шпалы ; 6 — направляющая рама ; 7 — нажимной патрубок ; 8 — гидродомкраты ; 9 — упорный башмак ; 40 —упорная стенка ; 11 — насосная станция ; 12 — маслопроводы ; 13 —нажимная заглушка ; 14, 16 — рабочий и приемный котлованы ; 15 — обводной лоток ; 17 — подвижный упор ; 78 — нажимная плита на тележке ; 19 — фиксатор ; 20 — свая ; 21 — лебедка ; 22 — рама ; 23 — планка ; 24 — ударная приставка ; 25 — направляющие стержни ; 26 — вибрационный механизм ; 27 — электродвигатель ; 28 — электросварочный агрегат ; 29 — причалка ; 30 — отвес ; 31 — пневмопробойник ; 32 — сварка труб
Способ продавливанияс извлечением из трубы грунтовой пробки или керна можно применять практически в любых грунтах I—IV групп, он пригоден для труб диаметром 800—1720 мм при длине прокладки до 100 м.

Бестраншейная прокладка труб продавливанием отличается тем, что прокладываемую трубу открытым концом, снабженным ножом, вдавливают в массив грунта, а грунт, поступающий в трубу в виде плотного керна (пробки), разрабатывают и удаляют из забоя. При продвижении трубы преодолевают усилия трения грунта по наружному ее контуру и врезания ножевой части в грунт.
Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкрат- ные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомкратов усилием по 500-3000 кН каждый с ходом штока 1,1-2,1 м, работающие от насосов высокого давления. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия Р:

где qc - удельное сопротивление вдавливанию ножа в грунт, кН; l- периметр ножа, м; dzetta0 - коэффициент бокового давления грунта; Мт - масса 1 м трубы (футляра), кг; L - длина продавливания трубы, м; tg[sigma] - коэффициент трения трубы о грунт; Р1 - вертикальное давление на 1 м длины трубы;

где Р - плотность грунта, т/м3 ; Dк - диаметр кожуха (футляра), м; tкр - коэффициент крепости грунта по проф. М.М. Протодьякову. Приближенное необходимое усилие для продавливания трубы

где I - сила трения грунта по поверхности трубы, равная 20-25 кН на 1 м2 поверхности трубы, м; Dтр - наружный диаметр трубы, м; L - общая длина продавливания трубы, м.
Способом продавливания ведут прокладку не только стальных труб, но и железобетонных коллекторов и тоннелей из элементов различной замкнутой по периметру формы.
Для продавливания труб или элементов коллекторов и тоннелей применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомкратов усилием 50-300 тс каждый с ходом штока 1,1-2,1 м. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия для продавливания трубопровода.
Поскольку при продавливании труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют особо мощные нажимные установки из нескольких домкратов, способных создать усилия более 10000 кН, для них необходимы прочные упорные стенки.
Способ продавливания бывает с ручной разработкой грунта и механической (рис. 21.4).

Рис. 21.4.Установки для прокладки труб методом продавливания:
а — продавливание с ручной разработкой грунта ; б — продавливание установкой СКВ Главмосстроя с механизированной разработкой грунта ; 1 — насосная станция ; 2 — трубопровод ; 3 — рабочий котлован ; 4 — водоотводный поток ; 5 — трубопровод ( футляр ); 6 — лобовая обделка ( нож ); 7 — приемный котлован ; 8 — приямок для сварки труб ; 9 — направляющая рама ; 10 — нажимной патрубок ; 11 — нажимная заглушка ; 12 — гидродомкраты ; 13 — башмак ; 14—упорная стенка ; 15, 18 — канаты ; 16 — ролики ; 17 — ковш ; 19 — барабан - накопитель ; 20 — уравнитель ; 21 — нажимные штанги ; 22 — траверса ; 23 — поворотные фланцы ; 24 — лебедка ; 25 — шпалы направляющей рамы
Горизонтальное бурениепредусматривает опережающую разработку грунта в забое с устройством скважины в грунте большого диаметра, чем прокладываемая труба. Этим способом можно устраивать подземные переходы трубопроводов диаметром до 1720 мм на длину 70- 80 м. Однако способ этот недостаточно эффективен в обводненных и сыпучих грунтах.

Процесс бурения и прокладки звеньев трубопровода в скважину может быть раздельным и совмещенным. При раздельном вначале бурят скважину, а затем, после извлечения из нее бурового инструмента, протаскивают трубопровод. При совмещенном методе одновременно с продвижением бурового инструмента прокладывают трубу.
Для прокладки трубопроводов способом горизонтального бурения применяют бурильно-шнековую установку типа ДМ-1 с механическим приводом, способную в глинистых грунтах создавать горизонтальные скважины диаметром до 325 мм и длиной до 40 м. Для прокладки трубопроводов большого диаметра используют эксцентрично-сверлильные установки типа «Запорожье» с цикличным удалением грунта, оснащенные набором сменного оборудования для прокладки труб диаметром 325-377, 426-630 и 820-1420 мм путем их последовательного наращивания в скважине звеньями длиной по 6 м при скорости проходки 6—12 м в смену.
Более производительными и распространенными являются унифицированные шнековые установки горизонтального бурения (УГБ или ГБ),в которых совмещаются процессы бурения, прокладки труб с непрерывным удалением грунта из забоя (рис. 21.6, а). С помощью установок УГБ и ГБ можно прокладывать трубопроводы в грунтах до IV группы диаметром 325-1420 мм протяженностью 40—60 м при скорости бурения от 1,5-1,8 до 12,7—19 м/ч.

Рис. 21.6.Бестраншейная прокладка труб способом горизонтального бурения установками типа УГБ и ГБ (а), УГБ на тракторе (б) и ПМ-800-1400 (в): 1 -режущая головка ; 2 — упорный якорь ; 3 — полиспаст ; 4 — шнек ; 5 — рама ; 6- лебедка ; 7 — карданный вал ; 8 — двигатель внутреннего сгорания ; 9 — вал привода шнека ; 10 — хомуты ; 11 — прокладываемая труба ; 12 — кран - трубоукладчик ; 13 — тяговое устройство на тракторе ; 14 — сварочный генератор ; 15 — коробка отбора мощности ; 16 — опорная плита ; 17 — люнет ; 18 — рабочий орган ; 19 — совок ; 20 — обойма блока ; 21 — опорная стенка ; 22 — направляющая рама ; 23 — захват ; 24 — лебедка подачи ; 25 — разгрузочно - тяговое устройство ; 26 — емкость ; 27 — разгрузочный обратный клапан

Процесс бурения скважины и прокладки трубопровода с помощью установок УГБ и ГБ следующий. В ходе прокладки непрерывное механическое бурение скважины осуществляется фрезерной головкой, а удаление разрыхленного грунта — винтовым конвейером. На рис. 21.6, б, показана установка УГБ, смонтированная на базе трактора Т-100М.
Разработана также установка ГБ-1621 для прокладки труб (кожухов) диаметром 1720 мм способом горизонтального бурения или продавливания с механизированной разработкой и транспортированием грунта из забоя производительностью 10-12 м в смену при общей длине прокладки до 60 м.
Бестраншейную прокладку трубопроводов большого диаметра горизонтальным бурением осуществляют еще путем расширения пионерной скважины. Вначале с помощью установки УГБ или ГБ разрабатывают пионерную скважину с одновременной прокладкой в ней тубы-лидера. Затем обратным ходом установки с помощью расширителя, установленного на конце шнека, пионерную скважину разбуривают под трубу большого диаметра. При обратном ходе труба-лидер выталкивается из скважины прокладываемым трубопроводом большого диаметра. Для прокладки трубопроводов этим способом ВНИИСТ разработал установку ГБ-1720, состоящую из двух агрегатов для бурения пионерной скважины и ее раз- буривания, подачи основного трубопровода и выталкивания трубы-лидера.
На рис. 21.6, в, показана машина ПМ-800-1400 общей массой 11,2 т, предназначенной для прокладки труб диаметром 830, 920, 1020, 1120, 1220, 1320 и 1420 мм в любых грунтовых условиях, кроме плывунов и скальных пород. Установка при установленной мощности электродвигателей 24,6 кВт может прокладывать трубы на длину до 120 м при средней производительности до 15 м/смену. Грунт в процессе продвижения трубы извлекают из нее с помощью совка, который после загрузки вытягивают из трубы с помощью специальных устройств, разгружают либо в приямок, либо в емкость. Источник статьи: www.sbh.ru
Способом горизонтального бурения можно проходить выработки для бестраншейиой прокладки трубопроводов практически любых диаметров с относительно меньшими усилиями, чем при проколе или продавливании. Однако существенным недостатком при этом остается необходимость удаления из пробуренной скважины грунта. Поэтому сейчас разрабатывается новая технология проходки горизонтальных выработок без удаления грунта способом бурения и раскатки. Проходку выработок этим способом выполняют с помощью специальных грунтораскатывающих установок с режущей рабочей головкой, оборудованной ножами пропеллерного типа. Разработанный грунт шнеком подается в затрубное пространство, образованное раскатывающим устройством