СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДОПРОПУСКНОЙ СИСТЕМЫ
METHOD FOR TRENCHLESS RECONSTRUCTION OF INTERNAL SURFACE OF CULVERT SYSTEM

Изобретение относится к строительству и предназначено для ремонта водопропускных систем тоннелей, канализационных коллекторов, шахт, сооружений, а именно к способу бестраншейного ведения восстановительных работ.
Известен способ бестраншейного восстановления трубопровода, предусматривающий телеметрический осмотр трубопровода, последовательную очистку его от коррозии и введение бетонной композиции, RU №2324103 C1, F16L 55/16, 10.05.2008.
Известен способ восстановления существующей трубы путем соединения сегментов внутри существующей трубы, при этом сегменты соединяют в направлении длины трубы по этапам, в том числе соединения встык первого и второго сегментов и завинчивания крепежного элемента и последовательное присоединение сегментов к присоединенным сегментам, RU №2509253 C1, F16L 55/163, 10.03.2014; RU №2507435 C2, F16L 55/163, 20.02.2014.
Известны расширяемый полимерный рукав и способ его использования, способ изготовления рукава и способ создания полимерного покрытия на внутренней поверхности трубы, характеризующиеся тем, что полимерный рукав содержит опорный разрушаемый каркас и полимерный рукав в упругосжатом по диаметру состоянии, размещенный внутри опорного разрушаемого каркаса, при этом полимерный рукав выполнен с возможностью плотного прилегания к внутренней поверхности трубы после разрушения опорного разрушаемого каркаса, RU №2548302 C2, B29C 63/34, F16L 55/165, 20.04.2015; RU №131666 U1, B29C 63/18, B29C 63/34, F16L 55/165, 27.08.2013; RU №125516 U1, B29C 63/34, 10.03.2013; RU №2385228 C2, B29C 63/34, F16L 55/165, 27.03.2010; RU №2368502 C2, B29C 63/34, F16L 55/165, 27.09.2009.
Известен способ ремонта трубопроводов, заключающийся в протяжке через участки ремонтируемой трубы секций, образующих внутреннюю трубу из полимерного материала и подвергнутых предварительному обжатию, RU №2419020 C2, F16L 55/16, 20.05.2011; RU №2331014 C2, F16L 55/16, 10.08.2008.
Известен способ ремонта трубопроводов большого диаметра, используемый для ремонта магистральных трубопроводов, а также коллекторов сточных вод, путем введения в ремонтируемую трубу вспомогательной полимерной трубы и установки арматуры, которую заливают бетоном, RU №2275543 C1, F16L 55/165, 27.04.2006.
Известен способ ремонта трубопроводов и технологический комплекс для его осуществления, включающий введение пластиковой трубы в ремонтируемую стальную трубу и заполнение пространства между трубами жидким или гелеобразным веществом с отсроченным временем полимеризации, при этом введение пластиковой трубы в ремонтируемую стальную трубу осуществляют одновременно с непрерывным изготовлением пластиковой трубы (от начала трубопровода до его конечной точки) в блоке, выполненном в виде устройства для однослойного или многослойного экструдирования и/или литья, и/или наплавки пластмассы, а передняя часть пластиковой трубы соединена с тяговым органом в виде лебедки, установленной в конце ремонтируемой стальной трубы, RU №2379573 C1, F16L 55/165, F16L 55/00, 20.01.2010.
Известные способы восстановления внутренней стенки трубы и создание полимерного покрытия на внутренней ее поверхности имеют индивидуальное исполнение, а использование при ремонте подземных труб облицовочной трубы, полученной при намотке по спирали пластиковой ленты в известных аналогах, не предусмотрено.
Известен способ навивки трубы со спиральной стенкой с внутренней стороны, путем навивки внутри существующего трубопровода из полосы по спиральной траектории нового трубопровода, RU №2232933 C2, F16L 55/165, 20.07.2004.
Известен способ облицовки подземных труб, заключающийся в формировании из пластикового материала внутренней облицовочной трубы, образованной при намотке по спирали пластиковой ленты, RU №2194910 C2, F16L 55/16, 20.12.2002.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящей группы изобретений.
Способ ближайшего аналога и средства облицовки труб позволяют очень просто и дешево выполнить облицовку пришедшей в негодность канализационной трубы намотанной в виде спирали облицовочной трубой с диаметром, близким к диаметру трубы, подлежащей облицовке.
Однако осуществление способа в ближайшем аналоге по навивке трубы определяют эксплуатационные качества навивочной машины, а конструктивные особенности навивочной ленты, ее соединение и крепление к ремонтируемой трубе не предусмотрены.
В основу настоящей группы изобретений положено решение задачи, позволяющей повысить эксплуатационные качества восстановленного участка и осуществить способ, увеличить прочность соединения навивочных элементов между собой и крепления их к водопропускной системе, обеспечить монолитность навитой пластиковой трубы и восстанавливаемого участка.
Технический результат изобретения заключается в проведении работ на восстанавливаемом участке бестраншейным способом, в повышении водопропускной способности системы за счет конструктивных особенностей профилей пластиковой ленты и соединительного устройства, в обеспечении гидроустойчивости восстанавливаемого участка, в создании монолитности конструкции и восстанавливаемого участка при использовании высокопрочностного полимерцементного состава.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы заключается в выполнении в ней пластиковой трубы путем намотки по спирали пластиковой ленты.
На восстанавливаемом участке с внутренней его стороны устанавливают арматурный каркас в виде неравнополочного  профиля.
На вертикальных полках этого профиля имеются поперечные отверстия.
Крепят неравнополочный профиль горизонтальными полками к стенке водопропускной системы. На горизонтальных полках выполнены отверстия для крепежных элементов.
Затем проводят намотку начального спирального витка профильной пластиковой ленты, соответствующего размерам сечения восстанавливаемого участка и его форме.
Профильная пластиковая лента выполнена с основанием, внутренними и наружными продольными элементами.
Внутренние продольные элементы профильной пластиковой ленты выполнены из  равнополочного профиля.
На вертикальных полках равнополочного профиля имеются поперечные отверстия.
Наружные продольные элементы выполнены из  профиля.
Затем совмещают начальный спиральный виток с закрепленным на стенке водопропускной системы неравнополочным профилем таким образом, чтобы его вертикальные полки были сопряжены с основанием профильной пластиковой ленты и имели шаг, достаточный для размещения не меньше двух внутренних продольных элементов профильной пластиковой ленты, а поперечные отверстия в них расположены соосно с поперечными отверстиями на вертикальных полках внутренних продольных элементов профильной пластиковой ленты для фиксации их стержневыми элементами.
Затем проводят намотку второго спирального витка, продолжая совмещение с неравнополочным профилем, профильной пластиковой ленты, соединяют первый и второй витки с профильным соединительным устройством.
Профильное соединительное устройство снабжено мембранным компенсатором и составным основанием, а также первичными и вторичными замковыми элементами из  профиля и  профиля, соответственно, расположенными по краям составного основания, имеющими возможность взаимодействия с наружными продольными элементами профильной пластиковой ленты.
Составное основание выполнено из двух оснований, соединенных  профилем.
Продолжают навивку профильной пластиковой ленты и профильного соединительного устройства посредством намоточных машин, соответственно, при постоянной фиксации стержневыми элементами вертикальных полок внутренних продольных элементов профильной пластиковой ленты и неравнополочного профиля до получения по всей длине восстанавливаемого участка пластиковой трубы.
Внутренняя поверхность пластиковой трубы образована основанием профильной пластиковой ленты и составным основанием профильного соединительного устройства.
Внешняя поверхность пластиковой трубы образована внутренними продольными профильными элементами профильной пластиковой ленты и неравнополочным профилем и, кроме того, она содержит мембранные компенсаторы профильного соединительного устройства.
Затем объем между внутренней поверхностью восстанавливаемого участка и внешней поверхностью пластиковой трубы заполняют полимерцементным составом марки по водонепроницаемости не ниже W12 при прочности через 24 часа на сжатие 30 МРа и на растяжение 10 МРа.
Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.
Выполнение всех операций способа по навивке профильных пластиковой ленты и соединительного устройства при наличии арматурного каркаса в виде неравнополочного профиля обеспечивает проведение работ на восстанавливаемом участке бестраншейным способом и повышение качества эксплуатации восстановленного участка.
Наличие на вертикальных полках неравнополочного профиля и на вертикальных полках равнополочного профиля профильной пластиковой ленты поперечных отверстий, расположенных соосно относительно друг друга, и использование стержневых элементов увеличивает прочность соединения.
Анкеровка каждого витка профильной пластиковой ленты в процессе навивки к арматурному каркасу, предварительно закрепленному к стенке водопропускной системы, позволяет полностью повторить геометрическое сечение восстанавливаемого участка, минимально уменьшая площадь его сечения и тем самым не снижая его гидравлических характеристик по пропускной способности, т.е. не ухудшая его условий эксплуатации, что повышает эксплуатационные качества осуществления способа.
Образование при навивке внутренней поверхности пластиковой трубы основанием профильной пластиковой ленты и составным основанием профильного соединительного устройства повышает водопропускную способность систем и эксплуатационные качества.
Образование при навивке внешней поверхности пластиковой трубы внутренними продольными профильными элементами профильной пластиковой ленты и неравнополочным профилем повышает прочность крепления навивочных элементов к водопропускной системе.
Наличие на внешней поверхности единой пластиковой трубы мембран профильного соединительного устройства обеспечивает «запирающий» мембранный эффект, который препятствует поступлению загрязненной влаги в грунтовую среду, и «открытый» мембранный эффект, при котором мембраны являются своеобразным клапаном внутреннего гидродавления, для выпуска накапливающейся влаги и препятствует расслоению от внутреннего гидродавления восстанавливаемого участка и новой пластиковой трубы, что повышает качество внутренней защиты водопропускных систем и улучшает эксплуатацию восстановленного участка.
Заполнение объема между внутренней поверхностью восстанавливаемого участка и внешней поверхностью пластиковой трубы полимерцементным составом обеспечивает монолитность соединения конструкции и восстанавливаемого участка.
Анкеровка профильной пластиковой ленты к арматурному каркасу обеспечивает их надежную фиксацию с восстанавливаемым участком, что позволяет отказаться от устройства дополнительных металлических, деревянных и других раскреплений при заливке соединительного полимерцементного состава в пространство между внутренней поверхностью восстанавливаемого участка и внешней поверхностью пластиковой трубы повышает эксплуатационные качества осуществления способа.
Заявителям не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителей, можно сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг. 1 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, восстанавливаемый участок, схематично;
на фиг. 2 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, профильная пластиковая лента, поперечное сечение;
на фиг. 3 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, профильное соединительное устройство, поперечное сечение;
на фиг. 4 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, арматурный каркас, профильная пластиковая лента, в сборе, поперечное сечение;
на фиг. 5 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, арматурный каркас, профильная пластиковая лента, стержневой элемент, в комплекте, поперечное сечение;
на фиг. 6 - способ бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы, арматурный каркас, профильная пластиковая лента, навивка.
На чертежах представлено:
Восстанавливаемый участок - 1.
Арматурный каркас в виде неравнополочного  профиля - 2,
вертикальные полки (профиля 2) - 3,
поперечные отверстия (на полках 3) - 4,
горизонтальные полки (профиля 2) - 5,
отверстия (на полках 5) - 6.
Профильная пластиковая лента - 7,
основание (ленты 7) - 8,
внутренние продольные элементы  равнополочного профиля (ленты 7) - 9,
вертикальные полки (профиля 9) - 10,
поперечные отверстия (на полках 10) - 11,
наружные продольные элементы  профиля (ленты 7) - 12.
Стержневые элементы - 13.
Профильное соединительное устройство - 14,
мембранный компенсатор (устройства 14) - 15,
составное основание (устройства 14) - 16,
первое основание (основания 16) - 17,
второе основание (основания 16) - 18,
соединительный  профиль (для оснований 17 и 18) - 19,
первичные замковые элементы  профиля (на основании 17) - 20,
вторичные замковые элементы  профиля (на основании 18) - 21.
Пластиковая труба (при намотке 7 и 13) - 22.
Для бестраншейного восстановления внутренней поверхности водопропускной системы устанавливают арматурный каркас в виде неравнополочного профиля  профиля 2.
На вертикальных полках 3 профиля 2 имеются поперечные отверстия 4.
На горизонтальных полках 5 профиля 2 выполнены отверстия 6 для крепежных элементов.
Профильная пластиковая лента 7 выполнена с основанием 8, внутренними 9 и наружными 12 продольными элементами.
Внутренние продольные элементы профильной пластиковой ленты 7 выполнены из  равнополочного профиля 9.
На вертикальных полках 10 равнополочного профиля 9 имеются поперечные отверстия 11.
Наружные продольные элементы выполнены из  профиля 12.
Профильное соединительное устройство 13 снабжено мембранным компенсатором 15 и составным основанием 16, а также первичными 20 и вторичными 21 замковыми элементами из  профиля и  профиля, соответственно, расположенными по краям составного основания 16, имеющими возможность взаимодействия с наружными продольными элементами 12 профильной пластиковой ленты 7.
Составное основание 16 выполнено из двух оснований 17 и 18, соединенных  профилем 19.
Внутренняя поверхность пластиковой трубы 22 образована основанием 8 профильной пластиковой ленты 7 и составным основанием 16 профильного соединительного устройства 14.
Внешняя поверхность пластиковой трубы 22 образована внутренними продольными профильными элементами 9 профильной пластиковой ленты 7 и неравнополочным профилем 2 и, кроме того, она содержит мембранные компенсаторы 15 профильного соединительного устройства 14.
Для навивки пластиковой ленты и профильного соединительного устройства используют машины модели NP1-2.
Профильная пластиковая лента и профильное соединительное устройство выполнены из жесткого ПВХ. Мембрана профильного соединительного устройства выполнена из ПВХ - мембрана марки ЭКОПЛАС.
Способ бестраншейного восстановления водопропускной системы осуществляют следующим образом.
На восстанавливаемом участке 1 с внутренней его стороны устанавливают  неравнополочный профиль 2.
Крепят неравнополочный профиль 2 горизонтальными полками 5 к стенке водопропускной системы.
Затем проводят намотку начального спирального витка профильной пластиковой ленты 7, соответствующего размерам сечения восстанавливаемого участка 1 и его форме.
Затем совмещают начальный спиральный виток с закрепленным на стенке водопропускной системы неравнополочным профилем 2 таким образом, чтобы его вертикальные полки 3 были сопряжены с основанием 8 профильной пластиковой ленты 7 и имели шаг, достаточный для размещения не меньше двух внутренних продольных элементов 9 профильной пластиковой ленты 7, а поперечные отверстия 4 в них расположены соосно с поперечными отверстиями 11 на вертикальных полках 10 внутренних продольных элементов 9 профильной пластиковой ленты 7 для фиксации их стержневыми элементами 13.
Затем проводят намотку второго спирального витка профильной пластиковой ленты 7, соединяют витки с профильным соединительным устройством 14, продолжая совмещение их с неравнополочным профилем 2.
Продолжают навивку профильной пластиковой ленты 7 и профильного соединительного устройства 14 посредством намоточных машин, соответственно, при постоянной фиксации стержневыми элементами 13 вертикальных полок 10 внутренних продольных элементов 9 профильной пластиковой ленты 7 и неравнополочного профиля 2 до получения по всей длине восстанавливаемого участка 1 пластиковой трубы 22.
Затем объем между внутренней поверхностью восстанавливаемого участка 1 и внешней поверхностью пластиковой трубы 22 заполняют полимерцементным составом марки по водонепроницаемости не ниже W12 при прочности через 24 часа на сжатие 30 МРа и на растяжение 10 МРа.
3
Полимерцементный состав готовят из расчета на 1 м:
Цемент М400 - 1400 кг
Добавка Инпласт (15%) - 210 кг
Вода - 447 кг
Пластификатор марки 20 GOLD (1%) - 14 кг.
Для подачи полимерцементного состава используют растворонасос модели ZN12.
Предложенная технология адаптирована для использования в условиях климата и почв Северо-Западного региона. В результате старые конструкции получают значительное усиление и способны выдерживать после восстановительных работ увеличенные статические и динамические нагрузки, что позволяет продлевать срок службы водопропускных систем. При этом работы по данной технологии могут быть выполнены для любой геометрии восстанавливаемого участка на глубинах от 5 м до 50 м.
Предложенная технология обеспечивает комплексный ремонт водопропускных систем и включает усиление их конструкции при увеличении динамических и статических нагрузок. При использовании этой технологии не требуется дополнительных строительных (земляных) работ ни на поверхности, ни внутри сооружения. Эти обстоятельства позволяют выполнять ремонт в предельно короткие сроки при их минимальной стоимости.
Пластиковая труба, навитая по предложенной технологии, позволяет создать прочное соединение ее на восстанавливаемом участке и обеспечивает возможность проведения восстановительных работ вне зависимости от длины и формы восстанавливаемого участка.
Заявленное изобретение включает детали, материалы и оборудование, широко используемые в строительной технике, а проведенные опытные работы по внедрению предложенной технологии обусловливают, по мнению заявителей, соответствие способа критерию «промышленная применимость».
Предложенное изобретение позволяет:
- повысить эксплуатационные качества восстановленного участка;
- повысить эксплуатационные качества осуществления способа;
- увеличить прочность соединения навивочных элементов между собой;
- увеличить прочность крепления навивочных элементов к водопропускной системе;
- обеспечить монолитность навитой пластиковой трубы;
- обеспечить монолитность восстанавливаемого участка.