СПОСОБ РЕМОНТА ТОННЕЛЬНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ И ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD FOR REPAIRING TUNNEL MANIFOLDS AND UNDERGROUND PIPELINES

Изобретение относится к строительству и предназначено для ремонта тоннелей, канализационных коллекторов, шахт, водопропускных сооружений, а именно к способу бестраншейного ремонта канализационных коллекторов.
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 С2, 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 С2, В29С 63/34, F16L 55/165, 20.04.2015; RU №131666 U1, В29С 63/18, В29С 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 С2, F16L 55/16, 20.05.2011; RU №2331014 С2, 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, выполненным 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.
Известен способ монтажа облицовочного рукава в подземный трубопровод, включающий размещение облицовочного рукава на месте монтажа, присоединение облицовочного рукава к втягивающей оснастке, соединение последней с тросом, протянутым через блок, втягивание облицовочного рукава в подземный трубопровод, RU №2460002 С2, F16L 55/165, 27.08.2012.
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 С2, F16L 55/165, 20.07.2004.
Известный способ относится к перемещению полосы с образованием спиральных витков посредством устройства с роликовыми направляющими и касается конструкции этого устройства.
Известен способ облицовки подземных труб, заключающийся в формировании из пластикового материала внутренней облицовочной трубы, образованной при намотке по спирали пластиковой ленты, RU №2194910 С2, F16L 55/16, 20.12.2002.
Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
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.
Однако осуществление способа в ближайшем аналоге по навивке трубы определяют эксплуатационные качества навивочной машины, а конструктивные особенности навивочной ленты, ее соединение и способ крепления к ремонтируемой трубе не предусмотрены.
Кроме того, осуществление способа ближайшего аналога возможно для труб незначительной протяженности, и это снижает эксплуатационные возможности способа.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей повысить и расширить эксплуатационные возможности способа, увеличить прочность навивочных соединений и обеспечить монолитность конструкции изношенного участка.
Технический результат изобретения заключается в проведении работ на ремонтном участке бестраншейным способом, в обеспечении возможности проведения ремонтных работ на участках большой глубины и протяженности, в повышении водопропускной способности системы, в обеспечении гидроустойчивости, в создании монолитности конструкции при наличии секционных участков, использовании высокопрочностного полимерцементного состава и образовании изолирующей кольцевой перемычки.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов заключается в установке трубы на изношенном участке и в этапном проведении ремонтных работ. Труба из пластикового материала образована при намотке по спирали пластиковой ленты.
Внутри изношенного участка устанавливают анкерный каркас с анкерными стойками, поперечным анкерным ребром и продольными направляющими.
Осуществляют подачу профильной пластиковой ленты с профильным соединительным устройством, фиксированной в поперечном направлении поперечным анкерным ребром и обеспечивающей жесткое соединение с образованием пластиковой трубы по длине, соответствующей длине изношенного участка.
Затем пластиковую трубу разделяют на секционные участки, каждый из которых изолируют промежуточной стенкой, полученной при заливке быстротвердеющего раствора толщиной не меньше 100 мм.
Устанавливают наружное обжимное кольцо и вводят в каждый секционный участок заливочный материал, образующий внутреннюю изолирующую кольцевую перемычку, обеспечивающую монолитность соединения пластиковой трубы и изношенного участка, независимо от формы сечения изношенного участка.
Толщина заливочного материала ограничена анкерными стойками. Готовят заливочный материал непосредственно на рабочем месте при контроле консистенции и плотности, после чего подают насосом.
Кроме того, в качестве заливочного материала используют полимерцементный состав марки по водонепроницаемости не ниже W12 при прочности через 24 часа на сжатие - 30 МРа и на растяжение -10 МРа.
Кроме того, изношенный участок имеет круглое сечение.
Кроме того, изношенный участок имеет четырехугольное сечение.
Кроме того, изношенный участок имеет овоидальное сечение.
Кроме того, изношенный участок имеет трапецеидальное сечение.
Заявителями не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его 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 анкерного каркаса внутри изношенного участка обеспечивает проведение работ бестраншейным способом.
Плотное совместное прилегание профильной пластиковой ленты к анкерному каркасу и к поверхности изношенного участка повторяет контур изношенного участка при соответствии размерам поперечного сечения и его форме и сохраняет водопропускную способность, что расширяет и повышает эксплуатационные возможности способа.
Фиксирование профильной пластиковой ленты с профильным соединительным устройством в поперечном направлении поперечным анкерным ребром и обеспечение жесткого соединения с образованием пластиковой трубы по длине, соответствующей длине изношенного участка, позволяет проведение ремонтных работ на участках большой глубины и протяженности, повышает эксплуатационные возможности способа.
Разделение пластиковой трубы на секционные участки, в каждый из которых введен заливочный материал, образующий внутреннюю изолирующую кольцевую перемычку, обеспечивает монолитность соединения при использовании высокопрочностного полимерцементного состава.
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 ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов, навивка пластиковой трубы, схематично;
на фиг. 2 - Способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов, подача заливочного материала, схематично;
на фиг. 3 - Способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов, секционные участки пластиковой трубы, схематично;
на фиг. 4 - Секционный участок пластиковой трубы, разрез;
на фиг. 5 - Узел А на фиг. 4;
на фиг. 6 - Секционный участок пластиковой трубы, поперечное сечение;
на фиг. 7 - Анкерный каркас, схематично;
на фиг. 8 - Профильная пластиковая лента, поперечное сечение;
на фиг. 9 - Профильное соединительное устройство, поперечное сечение;
на фиг. 10 - Соединение профильных пластиковых лент профильным соединительным устройством, поперечное сечение;
на фиг. 11 - Формы изношенных участков, поперечные сечения.
На чертежах представлено:
изношенный участок – 1,
анкерный каркас (внутри участка 1) - 2,
анкерные стойки (каркаса 2) - 3,
поперечное анкерное ребро (каркаса 2) - 4,
продольные направляющие (каркаса 2) – 5,
профильная пластиковая лента - 6.
профильное соединительное устройство – 7,
пластиковая труба (из ленты 6 с устройством 7) - 8,
секционные участки (трубы 8) - 9,
промежуточные стенки (между участками 9) - 10,
наружные обжимные кольца (стенок 10) - 11,
внутренняя изолирующая кольцевая перемычка (участков 9) – 12,
круглое сечение (участка 1) – 13,
четырехугольное сечение (участка 1) – 14,
овоидальное сечение (участка 1) – 15,
трапецеидальное сечение (участка 1) - 16.
Для осуществления ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов используют следующее оборудование:
Анкерный каркас 2 с анкерными стойками 3, поперечным анкерным ребром 4 и продольными направляющими 5, который устанавливают внутри изношенного участка 1.
Труба из пластикового материала 18, образованная при намотке по спирали профильной пластиковой ленты 6 и профильного соединительного устройства 7.
Пластиковая труба 8 разделена на секционные участки 9, каждый из которых изолирован промежуточной стенкой 10 с установленным наружным обжимным кольцом 11 и в каждый из которых введен заливочный материал, образуя внутреннюю изолирующую кольцевую перемычку 12.
Внутренняя изолирующая кольцевая перемычка 12 обеспечивает монолитность соединения пластиковой трубы 8 и изношенного участка 1 независимо от формы его сечения.
Толщина заливочного материала ограничена анкерными стойками 3.
В качестве заливочного материала используют полимерцементный состав марки по водонепроницаемости не ниже W12 при прочности через 24 часа на сжатие - 30 МРа и на растяжение -10 МРа.
Изношенный участок 1 может иметь круглое сечение 13.
Изношенный участок 1 может иметь четырехугольное сечение 14.
Изношенный участок 1 может иметь овоидальное сечение 15.
Изношенный участок 1 может иметь трапецеидальное сечение 16.
Профильная пластиковая лента 6 и профильное соединительное устройство 7 имеют, например, следующую конструкцию.
Профильная пластиковая лента 6 выполнена с профильными внутренними продольными элементами ребристой формы из -образного профиля.
Профильная пластиковая лента 6 выполнена также с профильными наружными продольными элементами из -образного профиля.
Наружные продольные элементы имеют возможность взаимодействия с профильным соединительным устройством 7.
Профильное соединительное устройство 7 содержит мембранный компенсатор.
Мембранный компенсатор имеет возможность плотного прилегания к анкерному каркасу 2 и поверхности изношенного участка 1.
Профильное соединительное устройство 7 содержит также профильные первичные и вторичные замковые элементы, которые имеют возможность взаимодействия с наружными продольными элементами профильной пластиковой ленты 6.
Первичные замковые элементы выполнены из -образного профиля, а вторичные замковые элементы - из - образного профиля.
Способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов осуществляют следующим образом.
Способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов заключается в установке пластиковой трубы 8 на изношенном участке 1 и в этапном проведении ремонтных работ.
До начала ремонта проводят оценку сплошности любым известным методом, затем осуществляют промывку и устраняют протечки при необходимости.
На шелыгу свода коллектора устанавливают анкерный каркас 2.
Каркас 2 разделен продольными направляющими 5 на сегменты, из которых первый и последний крепят анкерами, а промежуточные сегменты навешивают на крючки, не меньше двух, предыдущего сегмента.
Осуществляют подачу профильной пластиковой ленты 6 с профильным соединительным устройством 7.
Проводят намотку начального спирального витка, соответствующего размерам сечения изношенного участка 1 и его форме, профильной пластиковой ленты 6. Вводят начальный спиральный виток внутрь изношенного участка 1, затем навивают второй спиральный виток и между первым и вторым спиральными витками заводят профильное соединительное устройство 7.
Для навивки пластиковой ленты 6 и профильного соединительного устройства 7 используют специальные намоточные машины модели NP1-2, обеспечивающие плотное прилегание и надежное скрепление пластиковой ленты 6 и профильного соединительного устройства 7.
Размотка пластиковой ленты 6 и профильного соединительного устройства 7 и подача их к месту намотки осуществляют с помощью фидера - специального устройства. Фидер обеспечивает подачу пластиковой ленты 6 и профильного соединительного устройства 7 с необходимой геометрией, повторяющей геометрию изношенного участка 1.
Профильная пластиковая лента 6 и профильное соединительное устройство 7 выполнены из жесткого ПВХ.
Мембранный компенсатор профильного соединительного устройства 7 выполнен из ПВХ - мембрана марки ЭКОПЛАС.
Мембранный компенсатор обеспечивает плотное совместное прилегание профильной пластиковой лентой 6 к анкерному каркасу 2 и поверхности изношенного участка 1, повторяя его контур и сохраняя водопропускную способность.
Профильная пластиковая лента 6 фиксируется в поперечном направлении поперечным анкерным ребром 4, обеспечивая жесткое соединение с образованием пластиковой трубы 8 по длине, соответствующей длине изношенного участка 1.
Пластиковую трубу 8 разделяют на секционные участки 9, каждый из которых изолируют промежуточной стенкой 10, полученной при заливке быстротвердеющего раствора толщиной не меньше 100 мм.
Устанавливают наружное обжимное кольцо 11. Наружное обжимное кольцо 11 состоит из сегментов, которые обжимают распорными соединительными узлами.
В каждый секционный участок 9 вводят заливочный материал в отверстие, выполненное с одной его стороны, и контролируют заполнение с помощью пластиковой трубки, установленной с противоположной его стороны.
Введение в каждый секционный участок 9 заливочного материала образует внутреннюю изолирующую кольцевую перемычку 12, обеспечивающую монолитность соединения пластиковой трубы 8 и изношенного участка 1.
Для максимального сокращения сроков введения заливочного материала его можно проводить одновременно на нескольких смежных секционных участках 9.
Секционные участки 9 могут находиться на всем диапазоне глубин расположения подземных трубопроводов.
Длину секционных участков 9 определяют индивидуально в зависимости от протяженности изношенного участка 1, при этом длина секционных участков 9 может быть от 20 м до 30 м.
Готовят заливочный материал непосредственно на рабочем месте при контроле консистенции и плотности, после чего подают насосом.
В качестве заливочного материала используют полимерцементный состав 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 насос для раствора модели ZN12.
Каркас 2 принимает усилие на растяжение при введении заливочного материала, а также усилие на растяжение на сам заливочный материал после его введения.
Предложенный способ был реализован при проведении работ по санации тоннельного канализационного коллектора на Товарищеском пр. г. Санкт-Петербурга (2014 г) на участке протяженностью 850 м, диаметром 1,8 м, на глубине 9-10 м от поверхности земли.
Предложенная технология позволяет проводить ремонтные работы на коллекторах, расположенных на глубинах от 5 до 50 м и более без вывода их из работы, при диаметре тоннеля - от 1,2 до 4,7 м с геометрией поперечного сечения согласно заявленному способу, а интервал между шахтами может достигать от 1000 м и более.
Заявленное изобретение «Способ ремонта тоннельных коллекторов и подземных трубопроводов» включает детали, материалы и оборудование, широко используемые в строительной технике, а проведенные работы по внедрению предложенной технологии обусловливают, по мнению заявителей, соответствие способа критерию «промышленная применимость».
Предложенное изобретение позволяет:
- повысить эксплуатационные возможности способа;
- расширить эксплуатационные возможности способа;
- увеличить прочность навивочных соединений;
- обеспечить монолитность конструкции изношенного участка;
- обеспечить возможности проведения ремонтных работ на участках большой глубины и протяженности;
- обеспечить гидроустойчивость.