Способ заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода и устройство для его осуществления
METHOD OF FILLING BINDER WITH MATERIAL BETWEEN PIPELINE AND PROTECTIVE SHELL THEREOF AT TRENCHLESS PIPELINE LAYING AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к области трубопроводов для текучих сред (различных сетей инженерно-технического обеспечения, а также нефте- и нефтепродуктопроводов) и может быть использовано при сооружении и/или реконструкции участков трубопроводов, прокладываемых в тоннелях (микротоннелях) и защитных футлярах, в том числе - на переходах трубопроводов через естественные и искусственные препятствия.
При прокладке трубопроводов на участках с ненормативными расстояниями от зданий и сооружений, на пересечениях с водными объектами, защитными сооружениями, различными транспортными коммуникациями, на пересеченной и болотистой местности возникает необходимость в повышении их несущей способности и герметичности путем заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой, под которой понимается обделка тоннеля (микротоннеля) или защитный футляр, при бестраншейной прокладке трубопровода, под которым понимается вязкая масса, состоящая из одного или нескольких веществ и обладающая свойством затвердевания в результате определенных физико-химических процессов.
При рассмотрении технической литературы выявлен ряд технических решений, относящихся к указанной проблематике.
Известен способ ремонта водопропускной трубы под насыпью, включающий заполнение бетонным раствором межтрубного пространства, монтирование в потолочное перекрытие секций с определенным шагом контрольных трубок, выступающих в межтрубное пространство, первоначальное заполнение бетоном межтрубного пространства через окна, расположенные в верхней части боковых стенок секции, до нижнего уровня окон и заглушку окна, заполнение потолочной части межтрубного пространства бетоном через первую трубку до выхода бетона во второй трубке, заглушку первой трубки и подачу бетон через вторую трубку до выхода его в следующей трубке и осуществление последовательных аналогичных операций на всех секциях (патент на изобретение RU 2341612, кл. E01F 5/00, опубл. 21.12.2008 г., бюллетень №35).
Известны система перехода магистрального трубопровода через дорогу и способ ее изготовления, содержащие заливной коллектор защитного кожуха, который формируют в защитном кожухе совместно с выходным коллектором, устанавливаемым сверху защитного кожуха, пластическую массу на основе синтетических высокомолекулярных соединений, заполнение межтрубного пространства жидкой и пластической массой под давлением путем инжекционного прессования (патент на изобретение RU 2426930, кл. F16L 7/00, опубл. 20.08.2011 г., бюллетень №23).
Недостатками данных технических решений являются:
ограниченная область применения, не позволяющая использовать их при бестраншейной прокладке трубопроводов и на переходах через водные преграды
сложность обеспечения заполнения межтрубного пространства вяжущим материалом без образования пустот.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является способ заполнения межтрубного пространства растворами при прокладке магистральных трубопроводов в кожухах и тоннелях, содержащий два нагнетательных трубопровода, которые подают в межтрубное пространство с одного из концов тоннельного перехода, роликовые или безроликовые опорно-направляющие кольца нагнетательных трубопроводов для обеспечения беспрепятственного перемещения нагнетательных трубопроводов в межтрубном пространстве, вспомогательный котлован для установки машины, осуществляющей подачу нагнетательных трубопроводов в межтрубное пространство, раствор, обладающий плотностью более 1100 кг/м3, вязкостью (по Маршу) не более 80 с и временем схватывания не менее 98 ч (заявка на изобретение RU 2426930, кл. F16L 1/028, опубл. 27.06.2017 г., бюллетень №18)
Недостатками данного технического решения являются:
сложность обеспечения заполнения межтрубного пространства вяжущим материалом на нисходящих участках тоннельного перехода без образования пустот;
недостаточная эффективность использования тяговых усилий, необходимых для перемещения трубопровода внутри защитной оболочки на восходящих участках тоннельного перехода, обусловленная необходимостью в дополнительном преодолении силы тяжести раствора и воды, которыми предварительно заполняют внутреннюю полость защитной оболочки.
Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем применения способа, обеспечивающего равномерное заполнение межтрубного пространства вяжущим материалом по всей длине участка бестраншейной прокладки трубопровода и снижение тяговых усилий, требующихся для перемещения трубопровода внутри защитной оболочки на ее восходящих и горизонтальных участках.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности бестраншейной прокладки трубопровода с заполнением вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что согласно изобретению способ заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода заключается в том, что:
- перед началом бурения скважины для обеспечения ввода устройства для заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода к проходческому оборудованию жестко присоединяют упор с тросом, к тросу
присоединяют два растворопровода, размещают трос вместе с растворопроводами во внутренней полости защитной оболочки и выполняют бурение скважины с одновременным вводом в нее защитной оболочки и троса с растворопроводами;
- после завершения бурения скважины и ввода в нее защитной оболочки и троса с растворопроводами трос отсоединяют от упора, отсоединяют от него растворопроводы и подключают их к нагнетательной установке, освободившийся конец троса присоединяют к тяговому механизму, противоположные концы троса и растворопроводов закрепляют на оголовке перед начальным участком скважины;
- на конце трубопровода, помещаемом в защитную оболочку, жестко закрепляют заглушку и жестко присоединяют к ней с помощью перемычек оголовок;
- одновременно с натяжением троса вяжущий материал по растворопроводам подают в пространство между оголовком и заглушкой, установленной на трубопроводе, обеспечивая тем самым равномерное заполнение вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой и снижение силы трения при перемещении трубопровода внутри защитной оболочки.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается также в результате того, что согласно изобретению устройство для заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода включает оголовок с двумя присоединенными к нему растворопроводами, перемычки для жесткого закрепления оголовка на заглушке, жестко присоединенной к трубопроводу, трос, упор для протаскивания троса и растворопроводов в скважину, причем:
- упор имеет жесткое соединение с проходческим оборудованием, что обеспечивает протаскивание троса и растворопроводов одновременно с разработкой скважины;
- перемычки имеют длину, при которой расстояние между торцевой частью оголовка и заглушкой составляет примерно 0,5 внутреннего диаметра защитной оболочки;
- оголовок имеет диаметр, примерно равный 0,9 внутреннего диаметра защитной оболочки.
Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода в стадии разработки скважины для защитной оболочки.
На фиг. 2 изображена принципиальная схема заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода в стадии протаскивания трубопровода внутри защитной оболочки.
На фиг. 1 и 2 применены следующие обозначения:
1 - скважина;
2 - упор;
3 - проходческое оборудование;
4 - трос;
5 - защитная оболочка;
6 - трубопровод;
7 - оголовок;
8 - растворопровод;
9 - перемычка;
10 - заглушка.
Способ заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой при бестраншейной прокладке трубопровода и устройство для его осуществления реализуются следующим образом.
Пред началом бурения скважины 1 подготавливают проходческое оборудование 3, жестко присоединяя к его тыльной торцевой поверхности упор 2, к которому присоединяют конец троса 4. К тросу 4 присоединяют концы двух растворопроводов 8 и размещают трос 4 с растворопроводами 8 во внутренней полости защитной оболочки 5. Выполняют бурение скважины с одновременным вводом в нее защитной оболочки 5 и троса 4 с растворопроводами 8. По окончании устройства скважины 1 и ввода в нее защитной оболочки 5 и троса 4 с растворопроводами 8 трос 4 отсоединяют от упора 2, отсоединяют от троса 4 прикрепленные к нему концы растворопроводов 8 и подключают их к нагнетательной установке (не показана). Освободившийся конец троса 4 присоединяют к тяговому механизму (не показан).
Противоположные концы троса 4 и растворопроводов 8 закрепляют на оголовке 7, устанавливаемом перед начальным участком скважины 1. Одновременно с этим на специально подготовленной площадке (не показана) монтируют трубопровод 6 и на его начальном конце жестко закрепляют заглушку 10, к которой жестко присоединяют с помощью перемычек 9 оголовок 7.
Выполняют ввод трубопровода 6 во внутреннюю полость защитной оболочки 5, для чего посредством тягового механизма (не показан) натягивают трос 4, одновременно с этим включают нагнетательную установку (не показана) и по растворопроводам 8 подают вяжущий материал в пространство между оголовком 7 и установленной на трубопроводе заглушкой 10 и равномерно заполняют вяжущим материалом пространство между трубопроводом 6 и защитной оболочкой 5. При этом обеспечивается снижение силы трения при перемещении трубопровода 6 внутри защитной оболочки 5. По мере перемещения трубопровода 6 во внутренней полости защитной оболочки 5 растворопроводы 8 выводят из защитной оболочки 5.
Монтаж устройства для заполнения вяжущим материалом пространства между трубопроводом 6 и его защитной оболочкой 5 при бестраншейной прокладке трубопровода 6 выполняют после извлечения из скважины 1
проходческого оборудования 3 и отсоединения троса 4 с растворопроводами 8 от упора 2. Оголовок 7 изготавливают в виде конусообразного цилиндра с диаметром, примерно равным 0,9 внутреннего диаметра защитной оболочки 5. В оголовке 7 на равном удалении от его оси выполняют два сквозных отверстия с патрубками (не показаны) для обеспечения присоединения растворопроводов 8 и перемещения по ним вяжущего материала. Оголовок 7 с помощью перемычек 9 жестко присоединяют к заглушке 10, жестко закрепленной на трубопроводе 6 с таким расчетом, чтобы расстояние между торцевой частью оголовка 7 и заглушкой 10 составляло примерно 0,5 внутреннего диаметра защитной оболочки 5.
Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения обеспечивается повышение эффективности бестраншейной прокладки трубопровода с заполнением вяжущим материалом пространства между трубопроводом и его защитной оболочкой за счет равномерного заполнения межтрубного пространства вяжущим материалом по всей длине участка бестраншейной прокладки трубопровода и снижения тяговых усилий, требующихся для перемещения трубопровода внутри защитной оболочки на ее восходящих и горизонтальных участках.