Разработка конструкции риммера прокалывающей установки для бестраншейной прокладки трубопровода

УДК 622.24

М.В. Гарипов, асп.,

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РИММЕРА ПРОКАЛЫВАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА

Рассмотрен принцип работы прокалывающей установки для бестраншейной прокладки трубопровода с использованием струйной цементации, приведены его недостатки и предложен конструктивный вариант решения проблемы.

Ключевые слова: прокалывающая установка, риммер, вращатель, гидросъемник, струеформирующая насадка.

Гидроструйная цементация грунтов (ГСЦ) является одной из перспективных технологий при решении сложных технических задач в различных областях строительства, геотехники и фундаментостроения.

Применение метода ГСЦ для закрепления слабых грунтов приводит к значительному улучшению их физико-механических свойств: пылевато-глинистые грунты - уменьшается деформативность, увеличивается сопротивление сдвигу; несвязные песчаные грунты - повышается прочность, снижается водопроницаемость.

Принципиально технология ГСЦ грунтов заключается в использовании кинетической энергии высокоскоростной суспензионной водно-цементной струи, направляемой на разрушение и перемешивание грунта в массиве без создания в нем избыточного давления. Таким образом, формируется массив закрепленного грунта, состоящий из нового материала -грунтобетона.

Технология прокладки трубопроводов методом управляемого прокола с созданием защитной грунтобетонной оболочки является синтезом известных прогрессивных строительных технологий - управляемого прокола и закрепления массивов грунта методом гидроструйной цементации.

Данная технологическая схема (рис. 1) реализуется следующим образом: на первом этапе работ методом управляемого прокола или горизонтального направленного бурения выполняется прокладка пилотной скважины на вышедший на дневную поверхность исполнительный орган машины для направленного прокола или горизонтально направленного бурения, крепится конический расширитель (риммер) с присоединенной к нему трубой, которая должна быть установлена в насыпи; на втором этапе обратное вытягивание прокалывающего става осуществляется с одновременным вращением и подачей из специального ГСЦ гидромонитора (расширителя со струеформирующей насадкой) высокоскоростных водоце-ментных струй от автономного насосного оборудования. Причем скорость вытягивания прокалывающего става, частота его вращения, диаметр установки насадки, и диаметр струеформирующей насадки в гидромониторе

задаются исходя из рекомендации по закреплению массива грунтов методом ГСЦ.

Комплект оборудования для реализации технологии прокола с созданием грунтобетонной оболочки представлен на рис. 2.

Рис. 1. Технологическая схема процесса управляемого прокола с созданием грунтобетонной оболочки

Домкратная станция состоит из одного гидроцилиндра 2, закреплённого на раме при помощи цапф, выдвижной рамы 1, оснащенной передним и задним упорами, и захвата прикреплённого к штоку гидроцилиндра.

К дополнительному оборудованию относится прокалывающий став, включающий в себя следующие основные элементы: гидросъемник 3, вращатель 4, штанги 5 и расширитель 6 со струеформирующими насадками 7. Гидросъемник обеспечивает подачу высоконапорной водоцементной суспензии от насосного блока во вращающийся прокалывающий став. Штанги (линейные секции става) служат для подачи высоконапорной во-

доцементной суспензии к расширителю со струеформирующей насадкой и передачи осевого усилия и крутящего момента от вращателя к инструменту. Расширитель со струеформирующей насадкой предназначен для струйного разрушения грунтов и перемешивания продуктов разрушения. Он оснащается струеформирующей насадкой, которая служит для формирования высокоскоростной суспензионной струи.

Минусом представленного комплекта оборудования для реализации технологии прокола с созданием грунтобетонной оболочки является периодический выход из строя механизма вращения, состоящего из вращателя и гидросъемника.

1

«Скуратовский машиностроительный завод» г. Тула:

1 - рама; 2 - гидроцилиндр; 3 - гидросъемник; 4 - вращатель;

5 - штанга; 6 - расширитель; 7- струсформирующая насадка

Решением данной проблемы является использование расширителя с установленными на нем щелевыми струеформирующими насадками (рис. 3), что позволяет избавиться от вращения прокалывающего става.

Таким образом, избавляясь от вращателя и гидросъемника, мы упрощаем конструкцию прокалывающей установки и увеличиваем ее надежность, при этом производительность установки в целом не уменьшается. Конструкция щелевых насадок позволяет нам менять угол распыления суспензии, за счет чего мы можем варьировать значение диаметра закрепляемого массива.

На сегодняшний день в передовой зарубежной практике 95 % объема работ по прокладке и реконструкции подземных инженерных коммуникаций производится бестраншейными методами, что позволяет снизить затраты на проведение ремонта трубопроводов на 10...40 % (в зависимости от их диаметра).

Рис. 3. Вариант исполнения ГСЦ инструмента с щелевыми

струеформирующими насадками: 1 - хвостовик; 2 - расширитель; 3 - канал подачи водоцементной суспензии; 4 - струеформирующая насадка

Выполнение управляемого прокола с созданием грунтобетонной оболочки позволяет получить в насыпи металлическую трубу, расположенную в теле грунтобетонного массива, имеющего заданную форму и регламентированные физико-механические свойства. Данное обстоятельство положительно сказывается при проведении работ в слабых грунтах, исключая возможные просадки насыпи, приводящие к деформированию и разрушению трубопровода.

Список литературы

1. Бреннер В. А., Головин К. А., Пушкарев А.Е. Разработка оборудования для закрепления массивов неустойчивых горных пород методом гидроструйной цементации: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 206 с.

M.V. Garipov

DEVELOPING REAMER CONSTRUCTION OF PRICKING PLANT FOR PIPE DRIVING

The principle of working pricking plant for pipe driving with using hydro-jet cementation was considered and their shortcomings were shown. The variant of solving the problem was given.

Keywords: pricking plant, reamer, rotator, hydraulic puller, stream forming attachment.

Получено 10.05.12

УДК 622.232.5.05:532.525.6:622.026

Н.С. Леонтьев, асп., (4872) 35-20-41, kalyanl@mail.ru

(Россия, Тула, ТулГУ),

А.Е. Пушкарев, д-р техн. наук, проф.,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И РАСХОДА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ГИДРОСЪЕМНИКОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА УСТАНОВКАХ ГИДРОСТРУЙНОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ

Рассмотрены виды гидросъемников. Представлен стенд и описаны испытания по определению зависимостей, характеризующих режимы работы и позволяющие обосновать рациональные параметры гидросъемника высокого давления. Проанализированы результаты стендовых испытаний гидросъемника и установлены зависимости потери мощности на трение от возрастающего давления.

Ключевые слова: гидроструйная технология, стендовые испытания, гидросъемник, потери мощности, давление.

В настоящее время в горной и строительной промышленности большое внимание уделяется развитию технических средств для бурения и технологий разрушения породного массива, повышающих эффективность и безопасность производства работ. К числу таких технологий относятся технологии, основанные на энергии высокоскоростных струй: гидроструйное и гидромеханическое бурение, гидроструйная цементация неустойчивых пород и др. [1, 2]. Проблема подачи рабочей жидкости под высоким давлением в буровой став осуществляется с использованием гидросъемника (рис.1). Такая компоновка бурового оборудования позволяет успешно реализовывать и гидромеханическое бурение, и гидроструйную цементацию.

Нагрев уплотняющих элементов приводит к значительному износу оборудования. Возникающее трение внутри гидросъемника является определяющим фактором теплообразования. В связи с этим проблема обоснования становится важным фактором для исследований на потери мощности.