Бестраншейная технология прокладки трубопроводов. Протаскивание трубопроводов на места старых с их предварительным разрушением

     
ПРОТАСКИВАНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ НА МЕСТА СТАРЫХ С ИХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ РАЗРУШЕНИЕМ

В случае невозможности реабилитации трубопроводов путем нанесения внутренних оболочек их подвергают разрушению с помощью специальных устройств - пневмоударных машин (рис.1). В зарубежной практике нашел широкое применение метод Crack-relining. После разрушения на место старого трубопровода протягивается новый, как правило, гибкий трубопровод.

     
Рис.1. Схема разрушения труб методом Crack-relining с помощью пневмопробойника фирмы VERMEER:

     
1 - пневмопробойник; 2 - разрушаемый трубопровод; 3 - трос; 4 - силовая установка Hydro Guide Power Winch для создания тягового усилия; 5 - фрагмент разрушающего наконечника

На рис.2 представлена схема разрушения старой и протаскивания новой трубы с помощью пневмоударной машины Grundocrack фирмы TRACTO-TECHNIK.

     
Рис.2. Схема разрушения старого трубопровода и протаскивания нового с помощью пневмоударной машины Grundocrack фирмы TRACTO-TECHNIK

Замена труб методом разрушения имеет преимущества по сравнению с другими методами:

он более дешевый и при его реализации не нарушается движение транспорта, т.е. может применяться в условиях плотной городской застройки;

увеличение диаметра ведет к повышению пропускной способности трубопровода;

может использоваться полиэтиленовый трубопровод, который не имеет стыковых соединений, выдерживает большие нагрузки и имеет срок эксплуатации 50-100 лет;

метод можно использовать в нестабильных грунтовых условиях;

по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов метод дает меньший риск повреждения существующих коммуникаций;

уплотнение грунта имеет место не в такой степени, как при использовании других методов прокладки;

особенность метода состоит в минимальной разработке грунта при реконструкции сетей и сооружений.

Особого внимания заслуживает весьма интересный с практической и научной точки зрения вопрос оценки прогиба труб от грунта при бестраншейной и траншейной реконструкции трубопроводов. Остановимся на нем более подробно. Несмотря на кажущееся сходство, статическая работа труб, уложенных по бестраншейной технологии, существенно отличается от работы труб, уложенных в траншею. Несущая способность объединенной системы "грунт-труба" намного выше, чем несущая способность недавно засыпанной и уплотненной траншеи. Определение реального прогиба гибкой трубы, заменившей старую, чрезвычайно сложная задача. На практике широко используется метод расчета прогиба по формуле Иова. Западноевропейскими специалистами проанализирована справедливость расчета для траншейной и бестраншейной технологий укладки гибких труб.

При открытом способе работ для предотвращения прогиба от давления засыпки и воздействия транспортной нагрузки требуется высокая жесткость труб (высокий модуль упругости материала и (или) толстая стенка). При расчете выделяют две составляющие прогиба трубы в траншее: прогиб при укладке и прогиб после укладки от засыпки. Величина прогиба зависит главным образом от качества укладки. Некачественное выполнение работ может привести к большому прогибу трубы даже в условиях минимальной нагрузки. При засыпке траншеи и уплотнении грунта гибкая труба прогибается из-за отсутствия отпора у рыхлого грунта.

Известно, что прогиб возрастает с течением времени постепенно, пока грунт не уплотнится и не образуется грунтовый свод, который и будет воспринимать нагрузку от вышележащих слоев грунта. После этого прогиб трубы стабилизируется.

В существующей практике прогиб рассчитывается от собственной массы призм обрушения с введением коэффициентов перегрузки по формуле Иова. Коэффициент, учитывающий фактор запаздывания прогиба, обычно принимается равным 1,5, а коэффициент транспортной нагрузки для автомобильных дорог - 1,5, для железных дорог - 1,75. Однако эта формула не учитывает увеличения модуля упругости грунта, которое имеет место вследствие его уплотнения.

Перенесение рассмотренного метода расчета прогиба на бестраншейные технологии ведет к неадекватному моделированию работы трубы. Поскольку нет траншеи, окружающий грунт не нарушается, а значит, не будет и прогиба от давления грунта. Труба в существующем микротоннеле испытывает только гидростатические нагрузки, а давление грунта будет действовать лишь при нарушении грунтового свода от инфильтрации и эксфильтрации.

Зарубежные исследования показывают, что выбор труб с большей жесткостью не приводит к уменьшению прогиба. Более податливая труба лучше пригоняется к окружающему грунту. Необходимо снижать жесткость трубы и одновременно повышать жесткость окружающего грунта.

Руководствуясь вышеизложенными положениями, НПК "БОС" (Россия) предложил новую технологию замены полиэтиленовыми трубами изношенных трубопроводов после их разрушения. Устройство для реализации технологии состоит из рабочего органа и силового привода (рис.3).

     
Рис.3. Принципиальная схема устройства для замены старого трубопровода новым:

     
1 - раскатчик для разрушения изношенного трубопровода; 2 - рабочий орган; 3 - раскатчик для образования скважины для нового трубопровода; 4 - гидроцилиндр; 5 - приводная штанга; 6 - привод рабочего органа; 7 - винтовой механизм; 8 - направляющая рама; 9 - опорная рама