СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD OF TRENCHLESS PIPE LAYING

Техническое решение относится к горной и строительной технике и может быть использовано для прокладки трубопроводов в грунте открытым торцом с одновременной их очисткой от грунта.
Известен способ бестраншейной прокладки подземных коммуникаций по патенту РФ №2229566, кл. Е02F 5/18, Е02D 7/10, F16L 1/028, опубл. в БИ №15, 2004 г., заключающийся в забивании трубы в грунт на требуемую длину, ее стопорении упором и удалении грунта из трубы под действием сообщаемых ей ударов. Трубу забивают на требуемую длину в супесчаные грунты участками длиной не более 9, а в глинистые не более 7 ее внутренних диаметров, при этом ее стопорят упором, удаляют грунт из забитого участка трубы сообщаемыми ей ударами, прекращают ударное воздействие на трубу и отсоединяют упор от трубы после забивания каждого ее участка.
В известном способе очистка трубы от грунта основана на эффекте его самотранспортирования под действием сил трения грунта о стенки трубы. Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки трубы от грунта с увеличением длины перехода. Кроме того, таким способом невозможна очистка трубы, забитой с уклоном вниз, поскольку сила тяжести, действующая на грунт, препятствует перемещению грунта в сторону разгрузки.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ бестраншейной прокладки трубопроводов по патенту РФ №2231600, кл. Е02F 5/18, F16L 1/028, опубл. в БИ №18, 2004 г., включающий проходку лидерной скважины, образование скважины с уплотненными стенками и затягивание в нее трубопровода. Лидерную скважину образуют путем извлечения грунта с корректировкой направления, при этом масса извлеченного грунта должна составлять не менее половины массы впоследствии уплотненного грунта.
Недостатком способа является низкая производительность из-за разделения операций - частичного извлечения грунта при проходке лидерной скважины и образования скважины с уплотненными стенками с затягиванием в нее трубопровода, а также высокая энергоемкость процесса вследствие значительного уплотнения грунта в стенки скважины.
Техническая задача заключается в повышении производительности работ за счет увеличения скорости прокладки трубопровода открытым торцом с одновременной очисткой полости трубопровода от грунта и снижении энергоемкости процесса за счет образования скважины путем разработки грунта и использования отработанного сжатого воздуха пневмоударного устройства для его эвакуации.
Задача решается тем, что в способе бестраншейной прокладки трубопроводов, включающем проходку лидерной скважины, образование рабочей скважины с затягиванием в нее трубопровода с помощью пневмоударного устройства, согласно техническому решению рабочую скважину образуют путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода, формируя при этом грунтовую пробку, с помощью предварительно созданного в нем препятствия, после чего грунтовую пробку удаляют, используя отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства.
Предложенное решение позволяет совместить проходку рабочей скважины и затягивание в нее трубопровода с одновременным удалением из него грунта, что повышает производительность бестраншейной прокладки трубопроводов, кроме того, исключает возникновение аварийных ситуаций из-за обрушения стенок скважины. Энергоемкость процесса существенно снижается за счет образования рабочей скважины путем разработки грунта. Формирование грунтовых пробок из поступившего в полость трубопровода грунта позволяет для их последующего удаления реализовать возникающий поршневой эффект и использовать при этом отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства, что также снижает энергоемкость процесса.
Целесообразно при этом в лидерной скважине разместить гибкую связь для соединения пневмоударного устройства с силовым органом. Это позволяет увеличить скорость прокладки трубопровода за счет компенсации силы отдачи пневмоударного устройства и упругой реакции со стороны грунтового массива.
В качестве препятствия при формировании грунтовой пробки могут создавать повышенную шероховатость на внутренней поверхности участка трубопровода за пневмоударным устройством, можно также на участке трубопровода за пневмоударным устройством устанавливать эластичный рукав с уменьшенным к выходу поперечным сечением или поршень.
Повышенная шероховатость способствует задержке и постепенному накоплению грунта для формирования в итоге грунтовой пробки. Установка за пневмоударным устройством препятствий в виде эластичного рукава с уменьшенным к выходу поперечным сечением или поршня ускоряет процесс накопления грунта и, как следствие, формирование грунтовой пробки в первом случае за счет временного местного уменьшения проходного сечения трубопровода, во втором - за счет полного перекрытия проходного сечения трубопровода.
Сущность технического решения иллюстрируется примерами конкретной реализации способа и чертежами, где показана последовательность проходки:
на фиг.1 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в затягиваемый трубопровод с участком повышенной шероховатости внутренней поверхности за пневмоударным устройством;
на фиг.2 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.1;
на фиг.3 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.1;
на фиг.4 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в эластичный рукав с уменьшенным к выходу поперечным сечением, установленный внутри затягиваемого трубопровода за пневмоударным устройством;
на фиг.5 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.4;
на фиг.6 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.4;
на фиг.7 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в затягиваемый трубопровод с установленным в нем поршнем;
на фиг.8 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.7;
на фиг.9 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.7.
Способ бестраншейной прокладки трубопроводов осуществляют следующим образом.
В
В начале и в конце участка, на котором выполняют прокладку трубопровода, устраивают два приямка - входной 1 и выходной 2 (фиг.1). От входного приямка 1 до выходного приямка 2 проходят лидерную скважину, размещают в ней гибкую связь 3, которой соединяют силовой орган 4, например лебедку, через обводной блок с пневмоударным устройством 5, осуществляющим образование рабочей скважины и затягивание в нее трубопровода 6. Перед соединением трубопровода 6 с пневмоударным устройством 5 в нем создают препятствие, например образованием на участке трубопровода 6 за пневмоударным устройством 5 повышенной шероховатости 7 внутренней поверхности. Рабочую скважину образуют путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода 6. По мере продвижения пневмоударного устройства 5 разработанный грунт 8 поступает в трубопровод 6, встречает препятствие в виде участка с повышенной шероховатостью 7 внутренней поверхности, накапливается и уплотняется. Таким образом формируют грунтовую пробку 9, перекрывающую выход отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 в атмосферу (фиг.2). Давление р в образованной полости нарастает до значения р, создавая необходимое статическое усилие, под действием которого грунтовую пробку 9 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 (фиг.3). По мере продвижения пневмоударного устройства 5 с трубопроводом 6 в грунтовом массиве описанную последовательность формирования и удаления грунтовых пробок повторяют.
В
При установке эластичного рукава 10 с уменьшенным к выходу поперечным сечением (далее - рукав 10) на участке трубопровода 6 за пневмоударным устройством 5, например на его расширителе, разработанный грунт 8, попадая в полость рукава 10, замедляет свое движение и накапливается (фиг.4). Рукав 10 постепенно растягивается до размера, близкого к внутреннему диаметру трубопровода 6. В результате плотность порции грунта 8 увеличивается - таким образом формируют грунтовую пробку 9 (фиг.5). Выход в атмосферу отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 перекрывается. Давление р в образованной полости нарастает до значения р, создавая необходимое статическое усилие, под действием которого грунтовую пробку 9 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 (фиг.6).
Установка поршня 11 (фиг.7) за пневмоударным устройством 5 создает препятствие перемещению грунта 8 по всему поперечному сечению трубопровода 6. Тем самым ускоряют описанный выше процесс формирования грунтовой пробки 9 (фиг.8), которую вместе с поршнем 11 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 под действием отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 (фиг.9).