СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ТРАНШЕИ И ПОДЪЕМА ПОДЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА ПРИ ДЕМОНТАЖЕ И КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ
METHOD FOR OPENING OF TRENCH AND LIFTING OF UNDERGROUND PIPELINE IN PROCESS OF DISMANTLING AND CAPITAL REPAIR

Изобретение относится преимущественно к трубопроводному транспорту и может найти широкое применение при капитальном ремонте или демонтаже магистральных трубопроводов, выведенных из эксплуатации.
В настоящее время вскрытие траншеи и подъем трубопроводов больших диаметров при демонтаже и ремонте ведется с удалением, временным складированием и последующим возвращением растительного слоя грунта, а также с удалением минерального грунта сверху и с одного бока трубопровода.
Наиболее распространенный способ производства работ при вскрытии траншеи и извлечении подземного трубопровода для его ремонта или демонтажа включает следующие операции [1, 2]:
1. Удаление и складирование в отвал слоя почвы с полосы, необходимой для демонтажа.
2. Удаление и складирование в отвал минерального грунта над трубопроводом и рытье траншеи сбоку трубопровода глубиной до нижней образующей трубы шириной, равной ширине ковша применяемого одноковшового экскаватора.
3. После подъема, ремонта или разрезки и вывоза труб производится засыпка траншеи минеральным грунтом, возврат растительного слоя, планировка и техническая рекультивация полосы демонтажа.
Существующие способы вскрытия траншеи и подъема трубопровода имеют следующие недостатки:
1. Земельные работы ведутся с помощью одноковшовых экскаваторов и бульдозеров, работающих по принципу (прерывистого) действия рабочих органов (ковша экскаватора, лопаты бульдозера), вследствие чего работы ведутся с относительно низкой производительностью. Низкие темпы вскрытия объясняются следующим:
а) снятие растительного слоя и возврат его после демонтажа труб, засыпка траншеи минеральным грунтом выполняется поперечным к створу движением бульдозера; бульдозер, двигаясь вперед - назад поперек полосы демонтажа, совершает ряд непроизводительных операций;
б) одноковшовый экскаватор ведет удаление грунта сверху и сбоку трубопровода обратным ковшом, периодически отступая назад по трубе, приостановив на это время копание.
2. При разработке траншеи сбоку трубопровода минимальная ширина траншеи равняется ширине ковша экскаватора, хотя для извлечения трубопровода требуется гораздо меньшая ширина выемки. Вследствие этого извлекается излишний объем грунта, т.е. выполняются лишние непроизводительные затраты.
3. Для рытья траншеи сбоку трубопровода, складирования в отвал вынутого грунта, укладки извлеченного трубопровода, возврата грунта после извлечения трубопровода поперечным движением бульдозера требуется полоса земли значительной ширины (до 40 м), отвлекаемая от землепользования.
4. При рытье траншеи сбоку, вблизи трубопровода, сохраняется вероятность повреждения стенки трубы зубьями ковша экскаватора.
5. По существующей технологии вскрытый трубопровод подлежит подъему, перемещению в сторону от прежней оси и укладке рядом с траншеей на «бровку». При выполнении этой операции трубопровод испытывает двойной изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях и перенапряжение от провисания приподнятого участка. Для обеспечения прочности и устойчивости трубопровода в процессе подъема и укладки на бровку траншеи потребуется привлечение группы трубоукладчиков, количество которых зависит от диаметра демонтируемого трубопровода (от 3 до 7).
6. Существующая технология вскрытия траншеи и подъема трубопровода не позволяет максимально использовать технические возможности, заложенные в конструкции тягачей-бульдозеров и трубоукладчиков. Тяговое усилие тяжелых бульдозеров и трубоукладчиков составляет порядка 500 кН.
Практика показывает, что доля использования тяговых усилий применяемых силовых механизмов составляет всего 10-15%.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Способ демонтажа подземного трубопровода» [3], заключающийся в отрывке котлована в начале демонтируемого участка с обнажением трубопровода и его разрезке, предварительном рыхлении грунта над демонтируемым участком, с одновременной очисткой трубопровода протягиванием свободной тросовой петли перед подъемом демонтируемого участка, подъеме участка трубопровода с отметки заложения на поверхность грунта.
Для вскрытия траншеи и подъема трубопроводов больших диаметров (1020-1420 мм) указанный способ не применим по следующим причинам:
1. Подъем трубопроводов вместе с грунтом потребует усилия подъема, значительно превышающего максимальную грузоподъемность трубоукладчиков.
2. Извлечение сопровождается выносом значительного количества минерального грунта, который смешивается с грунтом растительного слоя, снижая плодородие почв.
3. Значительные контактные нагрузки на оболочку трубы увеличивают вероятность ее повреждения.
Задачей изобретения является снижение сопротивления извлечению трубопровода и повышение производительности труда.
Указанная задача решается тем, что в способе вскрытия траншеи и подъема подземного трубопровода при демонтаже и капитальном ремонте, включающем рыхление и удаление растительного и минерального грунтов засыпки, подъем трубопровода и укладка его на поверхность грунта по оси траншеи, согласно изобретению, синхронно с перемещением многорядной троллейной подвески рыхлителями, присоединенными к тягачам, производят рыхление и удаление растительного слоя грунта и минерального грунта над трубопроводом за пределы траншеи. А в плотных тяжелых глинистых грунтах синхронно выполняется удаление остатков грунта с верхней образующей трубы присоединенным к троллейной подвеске грунторассекающим устройством любой конструкции.
На чертеже представлена схема синхронного вскрытия траншеи, извлечения трубопровода и обратной засыпки углубления в грунте.
Схема включает тягач (1), косой нож (2), первый рыхлитель (3), тягач (4), соединенный тросовой тягой второй рыхлитель (5), трубоукладчики (6), троллейную подвеску (7), плужное устройство (8), извлеченный трубопровод (9), грунторассекающеее устройство (10).
Сцеп из бульдозера с косым ножом (2) и тягачами (1), число которых может быть ориентировочно определено расчетом заранее и уточнено пробными перемещениями на месте, протягивает в направлении продольной оси трубопровода расположенный на последнем по ходу бульдозере первый рыхлитель (3) с раздвигающими грунт лемехами любой известной конструкции. Первый рыхлитель (3) срезает растительный слой грунта, раздвигает и перемещает срезанную почву в два отвала по обе стороны от трубопровода. К бульдозеру (2) на тросовой тяге прицеплен тягач (4), который тянет на тросовой тяге второй рыхлитель (5), который рыхлит и своими лемехами-отвалами раздвигает минеральный грунт, находящийся над трубопроводом, в обе стороны от оси вскрываемой траншеи, что приводит к снижению сопротивления извлечению трубопроводов больших диаметров из грунта (основное преимущество). Трубоукладчики (6), перемещаясь синхронно с тягачами (1, 4) и бульдозером (2), обеспечивают подъем трубопровода (9) многорядной ремонтной троллейной подвеской (7), несущая траверса которой прицеплена тросовой тягой к рыхлителю (5), что обеспечивает удаление троллейной подвеской остатков грунта с верхней образующей трубопровода и преодоление сопротивления перемещению подвески (7). За счет собственной изгибной жесткости трубопровод поднимается над бровкой траншеи на высоту, достаточную для прохождений плужного устройства (8), присоединенного тросовыми тягами к траверсе троллейной подвески (7). Плужное устройство (8) за счет обратного разворота лемехов при своем поступательном движении синхронно с рыхлением и раздвижкой грунта рыхлителями (3) и (5) возвращает грунт в траншею и выравнивает поверхность, на которую ложится извлеченный трубопровод (9).
Также преимуществами данного способа являются синхронность выполнения всех операций, отсутствие поперечных перемещений бульдозеров при планировке полосы, значительное снижение объема земляных работ и увеличение темпов извлечения трубопроводов из грунта при снижении затрат мощности.
Литература
1. Капитальный ремонт магистральных трубопроводов / В.Л.Березин, К.Е.Ращепкин, Л.Г.Телегин. - М.: Недра, 1978. - 364 с.
2. Гумеров А.Г., Азматов Х.А., Гумеров Р.С. Реконструкция линейной части магистральных трубопроводов / Под ред. А.Г.Гумерова. - ООО и М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. - 308 с., ил.
3. SU №1668801 A1, F16L 1/028. A.M.Мухаметшин, В.Н.Ермилин, С.К.Рафиков, Э.С.Батюшев, В.Л.Бужинский, О.Е.Кундрюцкий, Ю.И.Картовенко. Способ демонтажа подземного трубопровода.
4. SU №1229277, М. Кл. E02F 5/02, 5/10. Устройство для отрывки подводных траншей.
5. Патент РФ №2123147. МКИ F16L 1/028. Устройство для извлечения трубопроводов из грунта.
6. Патент RU 2195597 С2, F16L 1/028. Устройство для вскрытия трубопровода.