СПОСОБ ЗАМЕНЫ ТРУБ В ТРУБОПРОВОДАХ
METHOD TO REPLACE PIPES IN PIPELINES

Предлагаемое изобретение относится к строительству трубопроводов и может быть использовано для резки и замены труб в трубопроводах.
Известен способ для вырезки поврежденных участков труб действующих магистральных трубопроводов (Авторское свидетельство №902991 от 07.02.1982 г., кл. B23D 21/00), принятый за аналог. Этот способ осуществляется устройством, содержащим привод, тележку с колесами, на которую установлена фреза, связанная с приводом и колесами тележки через механическую передачу, и охватывающую трубу цепь с роликами. Привод передает крутящий момент на механизм резания - фрезу через центральное колесо внутреннего зацепления, сателлит и внутреннюю шестерню. Тележка перемещается с помощью ходовых колес и закрепляется с помощью цепи через амортизатор и механизм натяжения. После выключения привода ходовые колеса перемещают механизм резания. Фрезу подводят с помощью винтового механизма и заглубляют его до полного прорезания трубы. После этого привод останавливается, и устройство переносят на новое место.
Достоинство этого аналога - малые габариты, жесткость подачи фрезы, ровный слой реза, высокая производительность резания. Недостаток - необходимость раскапывания траншеи по всей длине заменяемого участка трубопровода, особенно если трасса проходит под оживленными улицами, строениями, железными и автомобильными дорогами.
Известен другой способ для замены подземного трубопровода (Патент РФ №2062941 от 27.06.1996 г., кл. F16L 55/18), также принятый за аналог. В отличие от предыдущего аналога способ используется для бестраншейной замены участков трубопровода из хрупких материалов (керамика, чугун, асбоцемент и т.п.) при ремонте и реконструкции подземных коммуникаций. Этот способ осуществляется устройством, содержащим оголовок цилиндрической формы с гнездом для размещения переднего конца нового трубопровода и приспособление для разрушения старого трубопровода, емкость, сообщенную с ударным механизмом, размещенную между ним и оголовком, при этом часть наружной поверхности оголовка выполнена конусной, приспособление для разрушения старого трубопровода размещено в оголовке или в передней части емкости, соединенной с ударным механизмом радиальными ребрами, в боковых стенках емкости выполнены окна.
Недостатком является то, что необходимо на месте разрушать полностью старый трубопровод из хрупких материалов при большом сопротивлении разрушению и перемещению обломков.
Известен также способ замены подземного трубопровода (Патент ФРГ №3620026 от 24.09.1987 г., кл. Е21В 7/20, E21b 7/28), принятый за прототип. При этом способе применяется оголовок цилиндрической формы с гнездом для размещения переднего конца нового трубопровода, приспособление для разрушения старого трубопровода, выполненное в виде режущей фрезерной головки и шнекового механизма, размещенного в старом трубопроводе. Своим передним концом оголовок охватывает старый трубопровод. При вращении фрезерной головки последняя разрушает старый трубопровод, и его обломки вместе с прилегающим грунтом транспортируются шнеком в приемный приямок. По мере разрушения старого трубопровода оголовок перемещают вперед, затягивая в грунт новый трубопровод.
Достоинство этого способа - не происходит загрязнения грунтового массива и грунтовых вод.
Недостатки - громоздкость, большая энергоемкость дробления старого трубопровода, ненадежность транспортирования его обломков шнековым механизмом. Разрушать старый трубопровод с вязкой структурой прототип вообще не способен.
Техническим результатом настоящего изобретения является исключение недостатков аналогов и прототипа.
Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что замена труб в трубопроводах состоит из следующих операций.
Способ замены труб в трубопроводах включает выполнение местных котлованов для оголения трубы, обрезку ее концевых участков и замену их новыми участками. На протяжении длины трубопровода на расстоянии порядка 100 и более метров друг от друга роются два местных котлована, обрезаются участки старого трубопровода по их границам, в первом котловане устанавливается пневмоударная машина с приводом от компрессорной станции, обеспечивающая пневмоударный отрыв (сдвиг) заменяемого участка трубопровода от окружающего его грунта и продвижение его в сторону второго открытого котлована на длину порядка на 0,5 метра, затем пневмоударная машина из первого котлована удаляется, во втором котловане монтируется гидравлическая установка с приводом от гидравлической станции, с помощью которой по направлению к первому котловану сквозь полость трубы протаскиваются наборные штанги, на их конце со стороны первого котлована монтируются упорный адаптер, расширитель (в случае необходимости) и вертлюг, за который закрепляется новая труба, при этом во втором котловане другой конец наборных штанг зажимается в гидравлической установке, которая выталкивает старую трубу в сторону второго котлована и одновременно затягивает в образовавшуюся скважину-отверстие новую трубу до подвода ее концов к месту соединения в трубопровод.
В качестве пневмоударной машины может использоваться, например, машина для забивания труб СО, выпускаемая Одесским заводом строительно-отделочных машин (СОМ).
Продвижение новой трубы в сторону второго котлована может осуществляться, например, с помощью гидравлической установки УПН-630, установленной во втором котловане и обеспечивающей выталкивание заменяемой трубы до стенки второго котлована, при одновременном затягивании в образовавшееся отверстие закрепленных на противоположном конце наборных штанг установки УПН-630 расширителя, вертлюга и участка новой трубы.
Порядок работы осуществляется следующим образом. На стенке второго котлована помещается упорный щит, а на дне - плита для гидравлической установки УПН-630 (не показано). Вблизи второго котлована размещается гидравлическая передвижная станция с напорным гидравлическим шлангом. Со стороны второго котлована, сквозь полость трубы, протягиваются (выдвигаются) вначале наборные штанги. В первом котловане на конце наборных штанг монтируется расширитель (в случае необходимости) и вертлюг, за который закрепляется новая труба. Другой конец наборных штанг зажимается гидравлической установкой, которая затем выдвигает старую трубу в сторону второго котлована и одновременно затягивает новую трубу того же или увеличенного диаметра в образовавшуюся скважину-отверстие.
По мере продвижения старой трубы во втором котловане наборные штанги последовательно отвинчиваются, а участки старой трубы обрезаются и демонтируются. С помощью расширителя диаметр отверстия в грунте может увеличиваться для соответствующего увеличения диаметра устанавливаемой новой трубы, что очень актуально, например, при замене малодебитных газопроводов на более современные, большедебитные.
Таким образом, происходит замена длинных участков (порядка 100 и более метров) выводимого из эксплуатации трубопровода на новые, без вскрытия траншеи между котлованами, что особенно важно в условиях наличия над трубопроводами сложных и напряженных транспортных участков дорожного полотна и необходимости остановки массового транспорта в городских условиях.
Перечень и описание фигур чертежей.
На фиг.1 приведена условная схема предварительного страгивания и выталкивания отдельного участка старого трубопровода.
На фиг.2 приведена условная схема последовательного извлечения участка старого и затягивания отдельного участка нового трубопровода.
На фиг.1 позицией 1 обозначено пространство первого котлована; позицией 2 - пространство второго котлована; позицией 3 обозначены бестраншейные участки грунта над заменяемым участком старого трубопровода 4; 5 - пневмоударная машина; 6 - направляющая для пневмоударной машины (например, в виде плиты с приваренной к ней частью трубы соответствующего диаметра, отрезанной вдоль образующих цилиндрической части); 7 - компрессорная станция; 8 - напорный пневморукав.
На фиг.2 позицией 9 обозначена гидравлическая установка. По направлению к первому котловану сквозь полость трубы протаскиваются наборные штанги 10. В первом котловане на конце наборных штанг монтируются упорный адаптер 11, конический расширитель 12 (в случае необходимости) и вертлюг 13, за который закрепляется новая труба 14. Другой конец наборных штанг зажимается гидравлической установкой 9, приводимой от гидравлической станции 15, которая выталкивает (втягивает) старую трубу в сторону второго котлована и одновременно затягивает в образовавшуюся скважину-отверстие новую трубу 14. По мере продвижения, во втором котловане наборные штанги последовательно отвинчиваются, а участки старой трубы 16 отрезаются и демонтируются. Когда новая труба 14 полностью замещает по длине старую, гидроустановка поднимается из второго котлована, а конец новой трубы присоединяется к концам рабочего трубопровода.
Специалистам, применяющим предлагаемый способ, должно быть понятно, что предлагаемый вариант способа может быть модифицирован, оборудование может быть заменено на другое известное, не выходящее за рамки основных признаков предлагаемого изобретения.
Успешное применение образцов оборудования для предлагаемого способа обеспечивает замену участков длиной порядка до 100 и более метров при диаметрах труб до 500 мм и более.
Возможность осуществления изобретения подтверждается успешными полевыми испытаниями способа замены труб в трубопроводах по настоящему изобретению.