8306

23

Выбор бестраншейного способа прокладки труб зависит от диаметра и длины трубопровода, физико-механических свойств и гидрогеологических условий грунтов, которые разрабатываются. Кроме того, способ также зависит от наличия в строительных организациях соответствующих трубопрокалывающих, продавливающих и бурильных агрегатов, установок и оборудования. На основании опыта бестраншейной прокладки трубопроводов для облегчения выбора можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в табл. 2.1.

При прокладывании труб бестраншейными способами сначала под дорогами устраивают защитные кожухи или футляры, а потом в них прокладывают рабочие трубопроводы. Чтобы это стало возможным, диаметр кожуха (футляра) должен быть большим, чем диаметр прокладываемого трубопровода (табл. 2.2). Для защитных кожухов (футляров) применяют стальные трубы: бесшовные горячекатаные, сварные прямошовные и спирально-шовные. Горячекатаные трубы применяют только для кожухов переходов диаметром до 273 мм, а для трубопроводов больших диаметров используют обычно большеразмерные сварные прямо– или спирально–шовные трубы.

Длину кожуха определяют, исходя из ширины дорожного полотна (или дорожной насыпи) и нормативных расстояний. Охрану кожухов от коррозии обеспечивают асбестоили песчано-цементными, асфальто-цементно-битумными, эпоксидными или полимерными ан тикоррозийными покрытиями, которые наносятся на их поверхность.

Прокол и пробивание.

При прокладке труб проколом с использованием домкратов сначала определяют нажимное усилие, после чего принимают необходимое количество гидродомкратов для силовой установки, а также выбирают тип упорной стенки в котловане.

Таблица 2.1. Рекомендации по выбору способа бестраншейной прокладки трубопроводов

24

применяется

Таблица 2.2. Необходимые диаметр и толщина стенок защитного кожуха (футляра)

Для прокола труб чаще всего применяют нажимные насоснодомкратные установки, которые состоят из одного или двух соединенных гидравлических домкратов типа ГД-170 с усилием до 170 тс каждый, смонтированных на общей раме. Штоки домкратов имеют большой свободный ход (до 1,15-1,3м). Раму с домкратами устанавливают на дне рабочего котлована, из которого ведут прокол. Рядом с котлованом на поверхности размещают гидравлический насос высокого давления – до 30 МПа. Трубу заталкивают циклически путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Давление домкратов на трубу передается через наконечник сменными нажимными патрубками, шомполами или хомутами. При применении нажимных «удлиняющихся» патрубков длиной 1, 2, 3 и 4 м после вдавливания трубы в грунт на длину хода штока домкрата (например, 1м) шток возвращают в первоначальное положение и в образовавшееся пространство вставляют другой патрубок удвоенной длины и так продолжают до тех пор, пока не закончат прокол первого звена трубопровода (обычно 6м). Потом к нему приваривают другое звено, и указанные операции повторяют до тех пор, пока не будет завершен прокол на всю длину трубопровода.

Гидропроколом трубы прокладывают с использованием кинетической энергии струи воды, которая выходит под давлением из расположенной впереди трубы специальной конической насадки. Такая струя размывает в грунте отверстие диаметром до 500мм, в которое прокладывают трубы. Расход воды при этом зависит от скорости струи, напора воды и категории грунтов, которые проходятся. К преимуществам гидропрокола относятся относительная простота проведения работ и довольно высокая скорость образования буровой скважины (до 30м за смену). Существенными его недостатками являются сравнительно 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 ускоряют с помощью вибропрокола. В установках для вибропрокола применяются возбудители продольнонаправленных колебаний. Одной из наиболее эффективных установок вибропрокола является ударно- вибрационно-вдавливающая установка УВВГП-400 конструкции ВНИИГС (Россия). При использовании этой установки трубу, которая прокладывается, с закрепленным на одном конце инвентарным наконечником, другим концом устанавливают в наконечнике ударной приставки вибромолот. Под действием ударных импульсов совместно со статическим вдавливанием с помощью пригрузочного полиспаста секция труб последовательно вводится в грунт.

Для бестраншейной закрытой прокладки труб диаметром 63400мм широко применяются механические грунтопрокалывающие и пневматические пробойники типов ПР-60 (СО-144), ИП-4605, ИП4603, ПР-400 (СО-134) и М-130. По этому методу сначала осуществляют проходку горизонтальных буровых скважин и последующее затягивание в них труб (диаметром до 400 мм) с помощью пневмопробойников (рис. 3.1).

25

отклонение буровой скважины от проектного положения при длине 20м, как правило, не превышает 0,2- 0,3м по вертикали и 0,05-0,1м по горизонтали. При проколе стальных труб с помощью пневмопробойников их используют в качестве ударного узла, который присоединяется к заднему торцу трубы и забивает ее в грунт. На переднем торце трубы крепят конусный наконечник. При этом возможны два варианта технологии работ: забивание трубы в грунт и забивание ее в буровую скважину (в плотных глинистых грунтах). С помощью пневмопробойника можно заменять старые трубы подземной прокладки новыми того же или большего диаметра. Для этого первую секцию нового трубопровода присоединяют к тому, который удаляется (в случае разных диаметров – с помощью конического переходника), а старую трубу по мере выхода в приемный котлован обрезают и удаляют. К положительным сторонам можно отнести высокую скорость движения пробойника и довольно простую его эксплуатацию.

2.1.1.1. Продавливание.

Бестраншейная прокладка продавливанием отличается тем, что трубу, которая прокладывается открытым концом, оснащенным ножом, вдавливают в массив грунта, а грунт, попадающий в трубу в виде плотного керна (пробки), разрыхляют и удаляют из забоя. При продвижении трубы преодолевают усилия грунта по внешнему ее контуру и врезания ножевой части в грунт. Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкратные установки с двумя, четырьмя, восемью и большим количеством домкратов с усилием по 500-3000 кН каждый с ходом штока 1,1-2,1м, работающие с помощью насосов высокого давления. Количество домкратов в установке зависит от необходимого нажимного усилия. Поскольку для продавливания труб больших диаметров, особенно в твердых грунтах, применяют весьма мощные нажимные установки с несколькими домкратами, которые способны создать усилие более 10000 кН, то для них необходимы крепкие упорные стенки.

Применение ручной разработки грунта при продавливании мало эффективно. Поэтому для бестраншейной прокладки чаще всего применяют установки с механизированной разработкой и удалением грунта, в том числе установки типов СКВ Главмосстроя (Россия) и ПУ конструкции ЦНИИ «Подземмаша» (Россия).

Продавливание также осуществляют путем забивания в грунт стальных трубопроводов диаметром 400-1400 мм с помощью пневмодарных машин. Принцип осуществления продавливания с помощью пневмоударных машин состоит в следующем. Внутри трубы размещают виброударную желонку. При проходке труба открытым концом вводится в грунт на определенное расстояние (заходка). Затем желонка подается канатом к ее забойному концу и с помощью молота вдавливается в грунт, забирает его и перемещается к разгрузочным окнам, где под действием ударов вибромолота грунт высыпается через окна желонки в разгрузочные окна на дно траншеи.

Процесс проходки состоит из нескольких циклов, периодически повторяющихся, в которых каждое

26

ведение в грунт трубы на 1-5 диаметров чередуется с отбором грунтового керна виброударной желонкой. На рис. 3.2 показаны возможные функции пневмопробойников.

Рис. 3.2 Схема: прохода (а), расширения (6) скважин и продавливания (в, г) труб с помощью пневмопробойников

2.1.1.2. Горизонтально-направленное бурение.

Оборудование, необходимое для горизонтального бурения, состоит из трех основных частей: блока гидравлического давления, буровой установки и смесителя. Буровая установка – это гидравлическое приспособление, которое выполняет две функции: проталкивает штанги для бурения или вытягивает их из грунта. Во время этого процесса одновременно можно осуществлять вращательные движения. С помощью смесителя готовится раствор для бурения. Такой раствор состоит из смеси бентонита (или полимеров) и воды. Буровая установка и смеситель работают от блока гидравлического давления.

Процесс бурения и прокладки звена трубопровода в буровую скважину может быть раздельным и совмещенным. При раздельном сначала бурят скважину, а потом, после извлечения из нее бурового инструмента, протаскивают трубопровод. При совмещенном методе одновременно с продвижением бурового инструмента прокладывают трубу. Трубы диаметром до 150 мм прокладываются с помощью гидроразмыва с использованием вышеупомянутого раствора на основе бентонита или полимеров (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема направленного бурения гидроразмывом

Трубы большего диаметра прокладываются с помощью установок горизонтального шнекового бурения (рис. 3.4).

Основным показателем таких установок является сжимающее усилие. Так, установки со сжимающим усилием 4 т, используют для прокладки труб диаметром до 300 мм и длиной до 50 м.

Установки, которые имеют сжимающее усилие 30 т, позволяют прокладывать трубы диаметром до 500 мм на расстояние до 400 м (рис.

3.5).

помощью установок УГБ и ГБ следующий. В процессе прокладки непрерывное механическое бурение буровой скважины осуществляется фрезерной головкой, а удаление разрыхленного грунта – винтовым конвейером.

2.1.1.3. Щитовая проходка.

Этот метод реализуется путем создания закрытым способом туннелей механизированными щитами диаметром 1,5-3,6 м с последующей прокладкой труб необходимого диаметра и забутовкой свободного пространства. Щит состоит из трех основных частей: передней – режущей клинообразной формы с козырьком или без него, средней – опорной, где размещаются домкраты и задней – хвостовой. Щит вдавливается в грунт гидравлическими домкратами, а грунт перед щитом разрабатывают ручным или механизированным способом. Строительство стенок коллектора выполняют в хвостовой части щита. Для щитовой проходки применяют проходческие щиты нескольких видов, которые в зависимости от способа разработки грунта в забое подразделяются на механизированные, частично механизированные и немеханизированные.

Механизированные щиты более продуктивные, но сложнее в эксплуатации, а немеханизированные отличаются простотой в управлении и широко применяются при проходке коллекторов диаметром до 2,5м. Механизированные щиты имеют механизмы для разработки грунта, укладки блоков и выдачи разработанного грунта на загрузочные средства. Рабочие органы щитов могут быть роторными, штанговыми, экскаваторными, гидромеханическими. Например, в щите с роторным рабочим органом в результате его вращения грунт, разрушенный резцами, непрерывно подхватывается спиральными лопатками и через приемочное окно поступает на ленточный конвейер, а потом в тележку с кузовом, который снимается. Недостатком этого метода является то, что при щитовой проходке в водонасыщенных

ислабостойких грунтах необходимо осуществлять дорогие операции по водопонижению, замораживанию

ихимическому закреплению. Кроме этого, создание туннелей в застроенных районах города, неизбежно связано с необходимостью ограничения движения транспорта.

2.1.1.4. Создание микротоннелей.

Этот метод устраняет недостатки предыдущего. В частности, путем создания микротоннелей можно осуществлять 10-15 м проходки за сутки практически во всех горно-геологических условиях, в том числе в водонасыщенных грунтах без водопонижения или закрепления грунтов. На рис. 3.7 приведен общий вид микрощитов.

до 500 мм и увеличить срок их службы. Санацию осуществляют без раскрытия грунта и прекращения движения городского транспорта. Рукав транспортируют в дефектный трубопровод прямым продвижением (с помощью лебедки), отвердение рукава происходит под действием пара. Под давлением пластиковый рукав плотно прилегает к поверхности поврежденной трубы, равномерно покрывая ее высокопрочным армирующим составом. Труба становится гладкой и полностью герметичной. Однако эта технология имеет ограничения по ремонту трубопроводов большого диаметра и значительной длины, так как из-за большой массы очень сложно транспортировать рукавную заготовку в трубопровод прямым продвижением.

В больших городах остро стоит проблема восстановления трубопроводов до 1000 мм с длиной захвата от 100 м и более. В данное время специалисты ДГУП «Сант» разработали технологии восстановления трубопроводов диаметром 400-1000 мм полимерным рукавом.

По данной технологии внутрь ремонтируемого участка вводится предварительно пропитанный рукав, который продвигается по трубопроводу с помощью гидростатического давления, создаваемого водяным столбом высотой от 3 до 8 м (рис. 3.9). Под действием давления воды пропитанный рукав

29

Для реконструкции старых поврежденных трубопроводов применяют также метод «труба-труба» (рис. 3.10). В этом методе используются пластмассовые трубы длиной 10-12 м, которые свариваются вместе и или втягиваются, или заталкиваются в старый поврежденный трубопровод. Желательно, чтобы в

старом трубопроводе не было колен с углом более 10 градусов и большого числа ответвлений.

Метод разрушения старого трубопровода позволяет заменить существующие трубопроводы новыми такого же или большего диаметра (рис. 3.11). Обычно бывает достаточно одного или двух котлованов.

Этот метод удобно применять в тех случаях, когда доступ к канализационным трубопроводам затруднен из-за большой глубины прокладки или проблем, связанных с

движением транспорта или грунтовыми водами. В методе разрушения старого трубопровода используется пробойник – так называемый „крот” – который проходит старый трубопровод, разрушает его и заменяет его новым полиэтиленовым трубопроводом. При выполнении реконструкции используется встроенная защитная труба, которая помогает избежать образования царапин и зазубрин. При замене чугунных, бетонных, асбестоцементных, PVC и керамических трубопроводов участок длиной до 120 м можно реконструировать за один день.

Размеры новых напорных трубопроводов – от 50 до 315мм, канализационных трубопроводов – от 100 до

600мм.

30

ЛИТЕРАТУРА

Тугай А.М., Прокопчук И.Т. Водоснабжение из подземных источников. Справочник. – К.: Урожай.

–1990.–264 с.

Порядин А.Ф. Устройство и эксплуатация водозаборов. - М.: Стройиздат.-1984.-183 с. Проектирование сооружений для забора поверхностных вод. Справочное пособие к СНиП 2.04.02–

84 / ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР. – М.: Стройиздат.–1990.–256 с.

Пособие по пуску, наладке и эксплуатации очистных сооружений водопровода / СУ «Росводоканалналадка», ГУВКХ МЖКХ РСФСР. – М.: Стройиздат.–19 .–248 с.

ДсанПіН №136/1940 „Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько– питного водопостачання” .– К.: МОЗ України.–1997.–21 с.

Душкин С.С., Дегтерева Л.И., Крамаренко Л.В., Яровинская А.Л. Водоподготовка и процессы микробиологии. Учебное пособие. – К.: – 1996.–164 с.

Грабовський П.А., Ларкина Г.М., Прогульный В.И. Очистка природних вод. Учебное пособие.– Одесса: ОГАСА.– 2003.–267 с.

Современные технологии и оборудование для обработки воды на водоочистных станциях / Департамент ЖКХ Госстроя России, НИИ КВОВ.–М.:1997.–113 с.

СП 31.133330.2012 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения /Госстрой СССР.– М.: Стройиздат.–1985.–136 с.

Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02–84) / НИИ КВОВ.–М.: ЦИТП.–1989.– 125 с.

Герасимов Г.Н. Процессы коагуляции–флокуляции при обработке поверхностных вод // Водоснабжение и санитарная техника. –2001,

№3.–с.26–31.

Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами.–М.: „Наука”.–1977.– 356 с.

Алексеева Л.П., Даргинский В.Л., Моисеев А.В. Механическое смешение реагентов с обрабатываемой водой // // Водоснабжение и санитарная техника. –2001, №3.–с.16-18.

Фрог Б.Н., Левченко А.П. Водоподготовка. Учебное пособие для вузов.– М.: изд. МГУ.–1996.–680 с. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. Ч.2 / Под ред. Л.А.Кульского и др.–К.: «Наукова думка».–1980.–1206 с.

Алексеева Л.П., Драгинский В.Л., Моисеев А.В. и др. Повышение эффективности очистки воды на ЮВС г.Ярославля // Водоснабжение и санитарная техника.–2002, №5.– с.13-16.

Мясников И.Н., Потанина В.А., Буков Ю.Б. Результаты внедрения комбинированного отстойника– коагулятора на водопроводной станции // Водоснабжение и санитарная техника.–2001, №3.–с.21–21.

Волков В.З., Коверга А.В. и др. Новые методы подготовки питьевой воды на Рублевской водопроводной станции // Водоснабжение и санитарная техника.–2003,ч.2, №5.–с.9–14.

Рекомендации по применению технологии очистки воды на осветлителях со взвешенным слоем рециркулируемого осадка / МЖКХ РСФСР, ЛНИИ АКХ им.К.Д.Памфилова.–Л.: ЛНИИ АКХ.–1985.–10 с.

Аюкаев Р.И., Грабовский П.А., Ларкина Г.М. Пути интенсификации работы фильтровальных сооружений // Химия и технология во- ды.–1991, т.13, №11.–с.1041–1047.

Грабовский П.А., Ларкина Г.М. Работа скорых фильтров в переменных режимах // Химия и технология воды.–1984,т.6,№6.–с. 546– 551.

Грабовський П.О, Гурінчик Н.О. Чисельна реалізація математичної моделі фільтрування // Науковотехнічний збірник „Проблеми водопостачання, водовідведення”, вип..6.-К.-2005.-с.4-13.

Аюкаев Р.И. Интенсификация работы водоочистных фильтров и совершенствование метода их расчета.-Петрозаводск.-1985.-92 с.

Тарасевич Ю.И. Природные цеолиты в процессах очистки воды // Химия и технология. –1988,т.10,№3.–с.210–218.

Руденко Г.Г. и др. Свойства закарпатского клиноптилолита как фильтрующего материала для очистки питьевой воды // Химия и тех- нология.–1988,т.10,№2.–с.115–118.

Грабовский П.А. и др. Технологии доочистки воды в системах питьевого водоснабжения // Сб. докл. Междунар. Конгресса «ЭТЭВК– 99».–Ялта.–1999.

Аюкаев Р.И., Мельцер В.З. Производство и применение фильтрующих материалов для очистки воды.–Л.: Стройиздат.–1985.–118 с.

Орлов В.О. Интенсификация работы водоочистных сооружений. – Киев: Будівельник, 1987,–127с.

Грабовский П.А., Ларкина Г.М., Тюрев В.Ф. Промывка скорых фильтров/ Обзорная информация ЦБНТИ Минводхоза СССР, №7,– М.: 1981, –71 с.