Бестраншейные (закрытые) способы разработки грунта

     
Бестраншейные (закрытые) способы разработки грунта

Бестраншейным (закрытым) способом трубопроводы прокладывают без устройства траншей и вскрытия грунта под насыпями дорог, зданиями и сооружениями. При этом достигаются значительное ускорение и экономичность строительно-монтажных работ. При прокладке трубопроводов систем инженерного оборудования в основном применяют следующие бестраншейные способы: прокол, продавливание и горизонтальное бурение.

Выбор более целесообразного в данных условиях способа зависит от ряда факторов: диаметра и длины участка трубопровода, прокладываемого закрытым способом; грунтовых и гидрогеологических условий; требуемой точности прокладки; требований к сохранности изоляции; экологической целесообразности и др.

Прокол целесообразно применять при глинистых и суглинистых грунтах для труб диаметром до 400 мм и длины участка до 60 м. При этом способе грунт из скважины не удаляется - трубы вдавливаются в грунт.

При продавливании образовавшийся в трубе грунтовый керн извлекают, и поэтому такой способ может быть применен при всех грунтах для труб диаметром 800-1720 мм при длине участка до 100 м.

При горизонтальном бурении образуется скважина, имеющая на 10-50 мм больший диаметр, чем укладываемый в нее трубопровод; диаметр скважин достигает 1720 мм, а длина участка 70-80 м. Не применяют горизонтальное бурение в обводненных и сыпучих фунтах, так как стенки скважины быстро деформируются, что препятствует прокладке трубопровода.

При устройстве канализационных коллекторов применяют щитовой и штольневый способы подземной проходки.

Прокладка трубопроводов способом прокола грунта

Усилия, необходимые для вдавливания трубы в грунт, колеблются в зависимости от его свойств от 150 до 3000 кН. Для уменьшения этого усилия за счет снижения сил трения при вдавливании трубы она снабжается наконечником (рис.1).

Рис.1. Прокладка трубопровода способом прокола:

1 - наконечник; 2, 3 - приямок; 4 - труба (футляр); 5 - шпалы; 6 - направляющая рама; 7 - нажимной патрубок; 8 - домкраты; 9 - опорный башмак; 10 - упорная стенка; 11 - насосная станция; 12 - трубопроводы; 13 - нажимная заглушка; 14, 16 - рабочий и приемный котлованы; 15 - обводной лоток

Указанное усилие может быть создано нажимными гидродомкратными установками, состоящими из двух спаренных домкратов грузоподъемностью по 170 т каждый. Рама с домкратами устанавливается на дне рабочего котлована, а на земле устанавливается насос высокого давления, соединяемый с гидродомкратами.

Рабочий процесс вдавливания труб - цикличный, осуществляется попеременным переключением домкратов на прямой и обратный ход. Создаваемое домкратами давление передается на трубу через наголовник, нажимную заглушку и нажимной патрубок. Длина нажимного патрубка 1, 2, 3 и 4 м. После вдавливания трубы в грунт на длину штока домкрата (1 м) шток возвращают в начальное положение и патрубок заменяют другим, имеющим большую на 1 м длину (2 м вместо 1 м, 3 м вместо 2 м и т.д.). Такие замены производят до тех пор, пока не закончат прокол первой трубы, затем к ней приваривают вторую трубу, и так повторяют все технологические процессы до достижения полной длины бестраншейной прокладки - до выхода трубопровода в приемный котлован.

Прокладка трубопроводов способом продавливания грунта

При бестраншейной прокладке трубопровода способом продавливания прокладываемую трубу с приваренным к ее концу кольцевым ножом вдавливают в грунт, а затем образовавшийся в трубе грунтовый керн разрабатывают и удаляют из трубы и рабочего котлована (рис.2). Продавливание труб производится с помощью 2, 4, 6, 8 и более нажимных гидродомкратов, создающих усилие по 500-3000 кН каждый, с ходом штока 1,1-2,1 м.

Рис.2. Прокладка трубопроводов способом продавливания:

1 - насосная станция; 2 - трубопровод; 3 - рабочий котлован; 4 - водоотводный лоток; 5 - трубопровод (футляр); 6 - лобовая обделка (нож); 7 - приемный котлован; 8 - приямок для сварки труб; 9 - направляющая рама; 10 - нажимной патрубок; 11 - нажимная заглушка; 12 - гидродомкраты; 13 - башмак; 14 - упорная стенка

Домкраты опираются на устанавливаемые в рабочем котловане упорные стенки. Способ продавливания более сложен, чем прокол, но он позволяет осуществлять бестраншейную прокладку трубопровода диаметром 820-1720 мм в любых грунтах.

Различают два способа удаления грунтового керна из трубы: вручную с помощью лопат с укороченной ручкой или пневматическим инструментом. Для выемки грунта из трубы без удаления заглушки в ней (заглушке) устраивают разгрузочное окно. Последовательность операций при продавливании трубы такая же, как при проколе.

Средняя скорость продавливания трубы небольшая, из-за сложности удаления грфунтовых кернов через окно в заглушке она не превышает 1,5-3 м в смену. Увеличить ее в 3-6 раз можно, применяя механизированное удаление грунтовых кернов, для чего внутри трубы располагается система блоков с тросами, приводимая в действие лебедкой, устанавливаемой в рабочем котловане.

Прокладка трубопроводов способом горизонтального бурения

В настоящее время распространены шнековые установки горизонтального бурения типа УГБ, позволяющие одновременно бурить скважину, прокладывать в ней трубу и непрерывно удалять из нее грунт (рис.3). Такие установки применяют для трубопроводов диаметром 325-1420 мм при длине бестраншейной прокладки 40-60 м.

Рис.3. Прокладка трубопроводов способом горизонтального бурения:

1 - режущая головка; 2 - упорный якорь; 3 - полиспаст; 4 - шнек; 5 - рама; 6 - лебедка; 7 - карданный вал; 8 - двигатель внутреннего сгорания; 9 - вал привода шнека; 10 - хомуты; 11 - прокладываемая труба; 12 - кран-трубоукладчик; 13 - опорные тележки

Бурение скважины производится фрезерной режущей головкой, а удаление поступающего из скважины грунта - шнековым контейнером.

Перед началом работы кран-трубоукладчик устанавливает буровую установку на прокладываемую трубу с креплением установки хомутами. На раме установки находятся двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, приводящей в действие шнек, и полиспаст. К шнеку спереди прикреплена фрезерная головка. При бурении скважины одновременно с помощью лебедки и полиспаста в образующуюся скважину продвигается труба. Все элементы установки действуют синхронно до выхода переднего конца трубы в приемный котлован; тогда установку отсоединяют от трубы и кран поднимает ее из котлована. Наращивание отдельных труб до расчетной длины прокладываемого бестраншейного участка трубопровода выполняют, предварительно оснастив каждую дополнительную трубу (или секцию) изнутри шнековыми транспортерами.