Способ бестраншейной замены подземных трубопроводов
METHOD FOR TRENCHLESS REPLACEMENT OF UNDERGROUND PIPELINES

Техническое решение относится к строительству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов, и в первую очередь таких трубопроводов, при прокладке которых большое значение имеет уклон и расположение в грунтовом массиве нового трубопровода (канализационные выпуски, магистрали, коллекторы).
Известен способ замены труб, реализованный в устройстве по патенту ЕР 0216100, кл. Е21В 7/20, Е21В 7/26, Е21В 4/06, Е21В 29/10, Е21В 7/28, Е21В 10/40, опубл. 01.04.1987 в патентном листе 87/14, включающий разрушение старого трубопровода, вдавливание осколков в окружающий грунт путем пропускания через старый трубопровод рабочего органа и затягивания в образованную скважину нового трубопровода под действием нажимной пружины и натяжного троса.
Общими признаками аналога и предлагаемого технического решения являются: разрушающее воздействие на старый трубопровод, вдавливание его осколков в окружающий грунт путем пропускания через старый трубопровод рабочего органа и затягивания в образованную скважину нового трубопровода под действием натяжного троса.
Недостатками данного способа являются невозможность гарантированной точности затягивания нового трубопровода и обеспечения необходимого (заданного) уклона, поскольку постоянное смещение нового трубопровода не обеспечивает точности замены.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ бестраншейной замены подземных трубопроводов по патенту РФ № 2166685, кл. F16L 1/028, опубл. 10.05.2001г., БИ № 13, включающий пропускание по старому трубопроводу рабочего органа, состоящего из сборно-разборных узлов, центровку во входном приямке рабочего органа относительно старого трубопровода последовательным введением в старую трубу узлов рабочего органа и затягивание за ним нового трубопровода, при этом перед центровкой осуществляют пропускание по старому трубопроводу тягового троса и предварительную сборку устройства путем последовательного, например, шарнирного, присоединения  друг к другу и тросу сборно-разборных узлов устройства, причем присоединение друг к другу троса и сборно-разборных узлов производят вне входного приямка.
Общими признаками прототипа и предлагаемого технического решения являются: разрушающее воздействие на старый трубопровод, вдавливание его осколков в окружающий грунт путем пропускания через старый трубопровод рабочего органа и затягивания за ним нового трубопровода с помощью натяжного троса.
Недостатками прототипа являются невозможность гарантированной точности затягивания нового трубопровода и обеспечения необходимого (заданного) уклона, поскольку постоянное смещение нового трубопровода не обеспечивает точности замены.
Проблема заключается в повышении эффективности способа бестраншейной замены подземных трубопроводов за счет гарантированного обеспечения точности прокладки нового трубопровода путем использования при замене днища старого трубопровода в качестве основания для прокладки нового трубопровода.
Проблема решается тем, что в способе бестраншейной замены подземных трубопроводов, включающем разрушающее воздействие на старый трубопровод, вдавливание его осколков в окружающий грунт путем пропускания через старый трубопровод рабочего органа и затягивание за ним нового трубопровода с помощью натяжного троса, согласно техническому решению старый трубопровод разрушают до его днища, которое используют в качестве основания для прокладки нового трубопровода, при этом натяжной трос располагают в старом трубопроводе, центрируя его относительно нового трубопровода и рабочего органа, к которому присоединен жёлобообразный направляющий элемент, нижняя поверхность которого размещена в одной плоскости с нижней поверхностью нового трубопровода.
При традиционной замене подземных трубопроводов (аналог, прототип и т.д.)  имеет место разрушение старого трубопровода по всему сечению с дальнейшим вдавливанием осколков в окружающий грунт по всему периметру старого трубопровода и последующее затягивание нового трубопровода. При замене напорных водоводов, кожухов для прокладки различных коммуникаций (кабелей, проводов связи и т.д.), т.е. когда уклон и расположение нового трубопровода в грунте не имеет принципиального значения – эти способы являются безусловно позитивными. Однако в проектах, где существенную роль играет именно уклон нового трубопровода и его расположение в грунте (канализационные выпуски из зданий, канализационные коллекторы или магистрали), даже незначительное изменение уклона (10-30 мм на 1м нового трубопровода) может привести к антиуклону и новый трубопровод в этом случае перестанет выполнять свое назначение. При замене, например, канализационного трубопровода диаметром 160 мм на такой же трубопровод диаметром 300 мм, отклонение от заданных параметров может составить более 70 мм в местах износа или разрушения старого трубопровода, а также в местах ослабления, провалов или обводнения окружающего канализационный трубопровод грунта. В таких случаях центровка рабочего органа относительно старого трубопровода может иметь самые негативные последствия (антиуклон, смещение заданного направления нового трубопровода и т.д.).
Кроме того, при траншейной прокладке канализационных трубопроводов, как правило проводится подготовка их основания: трамбование дна траншеи, нивелирование по уровню, отсыпка основания нового трубопровода (песок, щебень и т.д.). При традиционных технологиях замены результаты этих работ уничтожаются разрушающим элементом, что также ведет к негативному искривлению направления нового трубопровода при его затягивании за рабочим органом, т.е. к потере точности прокладки, и как следствие, снижает эффективность способа. Использование днища старого трубопровода в качестве основания для прокладки нового трубопровода обеспечивает не только необходимый (заданный) уклон последнего, но и исключает возможность его искривления в горизонтальной плоскости, которое может привести к засорам нового трубопровода. Сохранение результатов работ по подготовке старого трубопровода (трамбование дна траншеи, нивелирование уровня, отсыпка основания) также способствует точности прокладки нового трубопровода, его устойчивости в грунте, упрощает процесс прокладки, следовательно, повышает эффективность способа.
Центровка натяжного троса относительно нового трубопровода и рабочего органа позволяет исключить возможность нежелательного смещения нового трубопровода при его затягивании. Оснащение при этом нижней части рабочего органа жёлобообразным направляющим элементом придает устойчивость и стабильность направлению движения нового трубопровода. Последний, под действием сверху реакции грунта, прижимается к днищу старого трубопровода, что гарантирует ему необходимое расположение в грунте. Нижняя поверхность жёлобообразного направляющего элемента размещена в одной плоскости с нижней поверхностью нового трубопровода, что также обеспечивает точность замены старого трубопровода, и, как следствие, повышение эффективности способа бестраншейной замены подземных трубопроводов.
Сущность технического решения поясняется примером реализации способа бестраншейной замены подземных трубопроводов и чертежом, на котором представлена схема технологического процесса замены старого подземного трубопровода.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Над приемным приямком 1 размещают лебедку 2 на опорной плите 3. Между опорной плитой 3 и днищем приемного приямка 1 жестко монтируют анкер 4, на котором на необходимой высоте размещают блок 5. Последний располагают таким образом, чтобы натяжной трос 6 располагался в старом трубопроводе 7 по центру относительно рабочего органа 8 и нового трубопровода 9, состоящего из секций (поз. не показаны). Рабочий орган 8 состоит из разрушающей втулки 10, оснащенной твердосплавными ножами 11, расположенными в верхней и боковой частях  конуса разрушающей втулки 10 таким образом, чтобы не разрушить днище старого трубопровода 7, расширителя 12, к которому присоединяют первую секцию нового трубопровода 9, ударного механизма 13, жёлобообразного направляющего элемента 14. Натяжной трос 6 пропускают по старому трубопроводу 7 и соединяют с рабочим органом 8, опирающимся жёлобообразным направляющим элементом 14 на днище старого трубопровода 7. Далее включают в работу лебедку 2 и ударный механизм 13. Не отключая ударный механизм 13 и лебедку 2, последовательно наращивают секциями новый трубопровод 9 до выхода рабочего органа 8 в приемный приямок 1. После окончания замены   старого трубопровода 7 на новый трубопровод 9 рабочий орган 8 извлекают из приемного приямка 1.
Таким образом предлагаемый способ позволяет выполнить работы по замене старого трубопровода 7 с максимальной точностью, исключая отклонение нового трубопровода 9 в вертикальной (обеспечивая уклон) и горизонтальной (исключая изгибы) плоскостях, используя при этом днище старого трубопровода 7 и результаты подготовительных работ по его прокладке.