Инженерно-геологическое обоснование перспектив применения бестраншейных технологий прокладки дюкеров

ководством. Достаточно часто бывает, что первоначальное видение путей решения проблемы творчески интерпретируется, переходит в смежные области или заходит в тупик. Но в любом случае можно отметить рост интеллектуального потенциала, расширения кругозора студентов, выработку умения ставить и решать задачи инженерного и научного профиля.

На кафедре разрабатываются планы привлечения студентов не только «Физико-технического факультета», которые более активны в научной работе, но и студентов факультета «Разработки рудных и нерудных месторождений» и других специальностей, т.к. опыт показывает, что при совместной работе студентов различных специальностей получаются более интересные и масштабные проекты, ггш

— Коротко об авторах-----------------------------------------------------

Щёкина М. В. - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.

-------------------------------------- © А.Н. Кравченко, 2007

УДК 622:550.8 А.Н. Кравченко

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОКЛАДКИ ДЮКЕРОВ

Семинар № 1

На сегодняшний день в России большинство трубопроводов эксплуатируется со степенью износа 70-80%. Нормативный срок службы для чугунного трубопровода составляет 20 лет, для стальных - 10-15 лет. В настоящее время всеми видами ремонта восстанавливается всего 1-3% изношенных трубопроводов.

В последние годы получили распространение шесть основных технологий бестраншейного ремонта изношенных подземных трубопроводов с использованием различного оборудования и композиционных материа-лов[1]:

1) «труба в трубе» - протаскивание во внутреннюю полость ремонтируе-

мого трубопровода новой плети трубопровода из полиэтилена. При этом наружный диаметр трубопровода из полиэтилена меньше внутреннего диаметра ремонтируемого трубопровода;

2) то же, с увеличением диаметра на один сортамент, но с разрушением ремонтируемого трубопровода, что позволяет протаскивать или проталкивать новую полиэтиленовую плеть или отрезки большего размера, чем внутренний диаметр ремонтируемого трубопровода;

3) нанесение на внутреннюю поверхность предварительно очищенного и промытого, ремонтируемого трубопровода, цементно-песчаного слоя различной толщины. Со временем после интенсивной эксплуатации трубопровода происходит механическое или химическое разрушение цементно-песчаного слоя. Это во многом предопределяет нецелесообразность использования защитных цементнопесчаных покрытий в водоотводящих сетях [3];

4) «чулочная технология» - протаскивание внутрь, предварительно очищенного высоким давлением, ремонтируемого трубопровода, синтетического чулка. После протаскивания, чулок полимеризуется в среде горячей воды определённой температуры, облучением ультрафиолетом или другим способом, что обеспечивает образование на внутренней поверхности трубопровода прочного инертного слоя регулируемой толщины;

5) технология «и - лайнер», при которой внутрь предварительно очищенного ремонтируемого трубопровода протаскивается и-образная полиэтиленовая плеть с последующим её распрямлением с помощью теплоносителя определённой температуры с последующим образованием нового цельного полиэтиленового трубопровода;

6) локальный ремонт трубопровода с использованием ремонтного робота и ремонтной вставки.

Данные фирм производителей работ позволяют оценить удельный вес реализации указанных технологий бестраншейного ремонта трубопроводов следующим образом:

- «труба в трубе» - 68-72 %;

- «труба в трубе» с разрушением старого трубопровода - 8-10 %;

- цементно-песчаная облицовка внутренней поверхности - 6-8 %;

- «чулочная» технология - 5-8 %;

- технология «и - лайнер» - 2-4 %;

- локальный ремонт - 1-2 %.

Эти способы получили наибольшее распространение в системе трубопровод коммунальных служб

При отсутствии дюкера или невозможности его реконструкции по технологическим причинам (например, отсутствие дюкера-дублера, и как следствие невозможность отключить существующий, значительного повреждения якорями трубопровода из-за его вымывания из траншеи) производится строительство нового дюкера, что значительно дороже реконструкции.

Строительство дюкера может быть выполнено траншейным и бестраншейным способами. Траншейные технологии хорошо изучены в связи с тем, что используются уже давно. Однако существует ряд факторов, непозволяющих их применять. Например, невозможность прерывать движение судов, а также значительное увеличение стоимости работ из-за утилизации старого дюкера, благоустройства территории, строительства новых подводящих и отводящих трубопроводов, возмещения ущерба транспортным компаниям от приостановления судоходства на время монтажа нового дюкера. Увеличение затрат также связано с высокой скоростью

Зависимость усилия задавливания от диаметра трубы

течения реки, которое не позволяет оставлять траншею без крепления. Все это влечет за собой повышение стоимости работ и сроков строительства.

Бестраншейные технологии позволяют в среднем на 30-50 % снизить капитальные затраты по сравнению с траншейными методами. В бестраншейном строительстве дюкеров можно выделить несколько основных способов. Наиболее популярным из них является применение метода направленного бурения, при котором бурится наклонная скважина и в нее впоследствии протягивают рабочий трубопровод. Также используется мик-ротоннелирование. В тоннель также протягивают рабочую плеть.

Нами предлагается протаскивание сваренной плети при наличии слабых грунтов на дне водоема. Высота такого слоя в реках и озерах может достигать полутора - двух метров и более. Таким образом труба Ш1000 после прокладки будет иметь слой грунта 0,5-1 м, что соответствует нормам и

правилам по прокладке дюкеров [5]. Преимущество этого метода над другими заключается в минимизации стоимости работ, сокращении времени на строительство. Прочность полиэтиленовой трубы позволяет ей находиться в грунте без дополнительного футляра. Принцип метода заключается в том, что при протаскивании плети возникает разница в сопротивлении между слабыми грунтами и грунтами с более высокими прочностными свойствами.

Рассмотрим пример реконструкции комплекса дюкерных переходов через р. Москва в районе Государственного художественного историкоархитектурного и природно-ландшафтного музея-заповедника «Коломенское», построенных в различное время с 40-х по 82 гг. прошлого столетия. В настоящее время реконструкция производится методом «труба в трубе». Полиэтиленовая плеть протаскивается в существующий дюкер. При производстве работ открытым способом в строительной траншее

разрабатываются насыпные супесчано-суглинистые грунты с включением строительного мусора и современноаллювиальные суглинки, супеси и пески.

Результаты инженерно-геологических изысканий показали, что основанием трубопроводу будут служить в основном аллювиальные суглинки мягкопластичной консистенции с расчетным сопротивлением Нз = 1.1 кг/см2. Подземные воды в пределах левобережной поймы залегают в пределах 1 м выше глубины заложения лотка. Эти условия послужили основанием для расчетов необходимых задавливаю-щих усилий при прокладке трубопроводов (рисунок).

Из графика следует, что, например, для продавливания полиэтиленовой трубы 01000 мм необходимо приложить усилие около 8.64т., что соответствует техническим характеристикам применяемых на объекте лебедок. Результаты предварительных расчетов позволяют сделать вывод о применимости такого метода в этих условиях.

Принципиальная схема метода заключается в том, что плеть упирается в твердые породы и скользит по ним. Чтобы труба не всплывала, а повто-

1. Агапчев В.И., Пермяков Н.Г. Восстановление изношенных трубопроводов путем введения в них пластмассовый труб. Прикладная синергетика и проблемы безопасности. // Сборник научнык трудов / Редкол.: Р. Г. Ша-рафеев и др. - Уфа: ГУП «Уфимский поли-графкомбинат», 2003, с. 43-47.

2. Ладыгин И.В. Есть ли бестраншейные технологии в России. Трубопроводы и экология. - 2001; №4. - С. 25-28.

ряла контур залегания пластов на нее вешаются пригрузы. Направление продавливания можно выдерживать разными способами: 1) благодаря заранее установленным на дне по оси рамкам, через которые будет продавливаться труба, 2) использованием установки горизонтального направленного бурения в качестве пилотной скважины, за которой через переходник будет продавливаться труба большого диаметра.

Преимущества разработанного метода заключаются в отсутствии дополнительных затрат, связанных с проходкой траншеи по дну водоема, увеличении скорости строительства вследствие небольших объемов подготовительных работ, снижении стоимости за счет экономии на материалах, а именно стального футляра.

Однако применение такой технологии обусловлено наличием перестраивающихся пород различной плотности, водонасыщенности и консистенции в районе работ, а также расчетами возможности ее использования в конкретных геологических условиях и с учетом топографических особенностей основания водного объекта.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. - М.: Прима-Пресс. М., 2002, с. 283.

4. Защита трубопроводов от коррозии. Под ред. B.C. Ромейко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО «Изд-во ВНИИПМ», 2002. - C. 218.

5. Проект ФЗ «О водоснабжении». Статья 57. http: \ \ www. mosqorduma. ru\ ШИР

— Коротко об авторах---------------------------------------

Кравченко А.Н. - Московский государственный горный университет.