Закрытый способ прокладки трубопровода

Развитие городов ставит задачу совершенствования всей структуры их жилищно-коммунального хозяйства. При этом, на первый план выходит решение задачи по строительству и реконструкции в городах инженерных сетей канализации, водо- и теплоснабжения, систем ливневых стоков, кабельных линий энергоснабжения и телефонной связи и т.д.

Особо остро эти проблемы стоят в крупных городах, где коммунальные тоннели различного назначения уже эксплуатируются 30 и более лет без каких-либо их ремонтно-восстановительных работ. Неудовлетворительное состояние большей части существующих коммуникаций выявилось во многих городах России.

В течение многих десятков лет в технологии строительства коммунальных тоннелей в России не происходит никаких существенных изменений. Практически с теми же самыми проблемами мы вошли и в новый XXI век.

По-прежнему наиболее экономичными способами сооружения коммунальных тоннелей считаются классические способы: прокладка коммуникаций открытым способом в траншеях или закрытым способом с использованием проходческих щитов диаметром 2,6-3,6 м с последующей укладкой в тоннелях рабочих труб диаметром 0,4-1,4 м и забутовкой свободного пространства.

В действительности эти технологии приводят к значительным социальным проблемам и наносят вред окружающей среде. Положение существенно осложняется при необходимости прокладки коммуникаций в водонасыщенных и слабоустойчивых грунтах, когда строителям приходится применять дополнительно различные дорогостоящие специальные способы стабилизации грунтов (водопонижение, замораживание или химическое закрепление), что приводит к существенному увеличению стоимости и трудоемкости работ, снижению темпов строительства.

При работе в центральных частях городов указанные технологии приводят также и к потерям, связанным с необходимостью ограничения движения городского транспорта, разрушением и засорением поверхности, нарушением городской инфраструктуры в местах производства работ.

И если потери, связанные с низкой эффективностью традиционных технологий можно подсчитать, то потери от нарушения социальной сферы и экологической среды в настоящее время оценить невозможно из-за отсутствия соответствующих методик.

Хотя совершенно ясно, что эти потери могут быть сравнимы, а в отдельных случаях, и значительно выше отнесенных к первой группе потерь.

Перед началом работ тщательно изучаются свойства и состав грунта, дислокация существующих подземных коммуникаций, оформляются соответствующие разрешения и согласования на производство подземных работ (ГНБ). Осуществляется выборочное зондирование грунтов и, при необходимости, шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями.

Результаты этих работ имеют определенное значение для выбора траектории и тактики строительства скважины. Особое значение следует уделить оптимальному расположению бурового оборудования на строительной площадке и обеспечению безопасных условий труда буровой бригады и окружающих людей.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтально-направленного бурения (далее ГНБ) осуществляется в три этапа: бурение пилотной скважины, последовательное расширение скважины и протягивание трубопровода.

Бурение пилотной скважины - особо ответственный этап работы от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента - буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем. Буровая головка соединена посредством пологого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки к бурению подземные препятствия в любом направлении методом ГНБ в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с измельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и очищает скважину от ее обломков, вынося их на поверхность.

Контроль за местоположением буровой головки осуществляется с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика.

На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне, азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой головки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизирует риски излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью коррекции траектории бурения. Строительство пилотной скважины завершается выходом из буровой головки в заданной проектом точке.

Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением расширитель протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 30%-40% превышать диаметр трубопровода.

Протягивание трубопровода. На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепиться оголовок с воспринимающим тяговое усилие шарниром и расширителем. Шарнир позволяет вращаться буровой нити и расширителю, и в то же время не передает вращательное движение на трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории. Наша установка Vermeer Navigator D36x50 позволяет производить бурение на расстоянии до 400 м и осуществлять протягивание с усилием до 16329 кг.

Начиная с 1985 года на объектах подземного строительства в ФРГ, Великобритании, Японии и других стран начали широко применяться новые прогрессивные технологии бестраншейной прокладки инженерных подземных коммуникаций и, прежде всего, технология микротоннелирования. Основным элементом этой технологии является использование дистанционно управляемой микротоннелепроходческой установки, позволяющей осуществить быструю (в среднем 10-15 м в сутки), безосадочную (отклонения в пределах 10-20 мм) и точную по направлению прокладку трубопроводов практически во всех инженерно-геологических условиях, а главное в водонасыщенных грунтах без применения специальных способов работ.

Такой способ прокладки является наиболее эффективным в условиях плотной городской застройки, при пересечении водных преград, автомобильных и железных дорог, под историческими и культурными центрами и при преодолении других различного рода препятствий.

Применение нашего микротоннелепроходческого бурошнекового комплекса Herrenkneсht BM 400 L позволяет осуществлять без вскрытия поверхности прокладку трубопроводов различного назначения наружными диаметрами до 1400 мм, участками между шахтами (колодцами) 60 м друг от друга.

По сравнению с другими технологиями прокладки инженерных подземных коммуникаций, бестраншейная прокладка с применением микротоннелепроходческих комплексов:

• обеспечивает строительство трубопровода без вскрытия поверхности и отрытия траншей, что создает безопасные условия при производстве работ. Не нарушает городскую среду обитания, повышает экологическую безопасность;
• полностью устраняет ручной труд и механизирует процесс прокладки трубы; управление всем технологическим процессом осуществляется с централизованного пульта машинистом;
• не нарушает движение городского транспорта, исключает необходимость дополнительных работ по устройству обходов, временных мостов, переходных мостиков;
• исключает необходимость применения дорогостоящих специальных способов работ при проходке в водоносных грунтах и обеспечивает точную прокладку трубопровода;
• не нарушает благоустройство городской территории, ликвидирует затраты на ее последующее восстановление (кроме мест расположения шахт).

Высокие технико-экономические и социально-экологические показатели технологии микротоннелирования в бестраншейной прокладке позволяют решать проблемы Заказчиков как по прокладке новых инженерных подземных коммуникаций, так и по ремонту и замене существующих.

Микротоннелирование – это бестраншейный метод прокладки трубопровода (преимущественно самотечных коллекторов) в условия стесненной городской застройки. Суть данного метода заключается в том, что прокладка труб в грунте производится методом микротоннелирования. Его поступательные движения обеспечивает мощная домкратная станция, которая передаёт толкающее усилие к щиту через колонну железобетонных труб, которая наращивается по мере продвижения вперёд.

На подготовительном периоде разрабатываются два котлована (стартовый и приемный). Домкратная станция устанавливается в стартовом котловане на глубине, необходимой для осуществления прокладки трубопровода. При длине проходки свыше 200 метров используется промежуточная домкратная станция.

Разработка грунта производится режущим инструментом проходческого щита. Грунт подаётся из забоя по подводящим линиям в стартовый котлован.

Поэтапное продвижение рабочего органа установки вперед заканчивается в приемном котловане, после чего он демонтируется, оставив за собой готовый коллектор. Методом микротоннелирования прокладываются стальные или специальные железобетонные трубы для микротоннелирования.

Преимущества микротоннелирования.

Отличительной чертой данного метода является высокая точность проходки, отклонение от проектной оси составляет не более 30мм. Это обеспечивается специальным оборудованием управления. на основе системы лазерного наведения щита.

Область применения микротоннелирования.

Данная бестраншейная технология помогает решить ряд важных задач:

• Строительство подземных инженерных коммуникаций в различных населенных пунктах: города, поселки и промышленные зоны;
• Прокладка коммуникаций всех видов: водопровод, канализация, теплоснабжение и прочие;

Прокладка труб под автодорогами, железными дорогами, взлётными полосами аэродромов и других встречающимися препятствиями;

Система бестраншейной прокладки Грундобурст предназначена для бестраншейного ремонта трубопроводов путем "взламывания" старой трубы с одновременным протаскиванием новой полиэтиленовой плети большего диаметра. Это статический способ ремонта рекомендуемый там, где нет возможности или невыгодно прокладывать новые коммуникации в связи с плотной городской застройкой или сложными подземными коммуникациями, а также где в непосредственной близости расположены трубопроводы и коммуникации ответственного назначения. Объем работ за смену может составлять 100-150 м. Системой Грундобурст ремонтируются трубы из чугуна, стали, ПЭ, бетона и керамики.

Для чего нужен футляр под трубопровод? Бестраншейная прокладка футляра под трубопровод. Бурошнековое или горизонтально- направленное бурение? Преимущества бурошнековой прокладки трубопровода.

Для чего нужен футляр под трубопровод?

Прокладка трубопроводов в футляре имеет широкую область применения в строительстве трубопроводов различного назначения.

На пересечениях с железнодорожными путями, автомобильными дорогами, проездами, насыпями и другими инженерными сооружениями подземные трубопроводы прокладывают в футлярах.

Футляр воспринимает на себя основное давление грунтов, нагрузки от транспортных систем защищая рабочий трубопровод. При пересечении автомагистралей, железнодорожных или трамвайных путей прокладка трубопроводов и коммуникаций в футлярах является не только удобством, но и необходимостью. Футляр служит надежной защитой трубопровода от давления транспортных потоков, деформации, повреждений, иных механических нагрузок, футляр значительно продлевает сроки эксплуатации, повышает безопасность и безаварийность трубопровода.

Футляр также защищает непосредственно дорогу или железнодорожные пути от возможных повреждений или аварийных ситуаций на рабочем трубопроводе.

Прокладка инженерных коммуникаций, трубопроводов под автодорогой или железнодорожным полотном является сложной технической задачей, связанной с повышенным уровнем опасности, поэтому все этапы строительства ЗАО «Спецстрой-2»  проводит под строжайшим контролем и в строгом соответствии с существующими нормами и стандартами выполнения работ.

Сегодня, прокладкой футляра, в комплексе с монтажом рабочего трубопровода интересуются не только Заказчики (Застройщики),  но и  многие строительные компании. И это правильно, ведь затраты связанные  с прокладкой защитного кожуха для трубопроводов и коммуникаций с лихвой оправдывают себя. Более того, в некоторых случаях прокладка кожуха является необходимым условием прокладки сети.

Цена защиты трубопровода  складывается из многих условий, в том числе диаметра трубопровода, его протяженности, от внешних условий и состояния грунта, от применяемых технологий и оборудования.

Бестраншейная прокладка футляра под трубопровод

 В условиях развития крупных городов, где достаточно высока плотность застройки и высокая насыщенность разнообразных инженерных сетей, особой популярностью пользуется бестраншейная прокладка трубопроводов.

Сегодня, большая часть футляров прокладывается методом продавливания грунта (прокол) или горизонтально-направленного бурения. Эти методы широко распространены при строительстве сетей водопровода, напорной  канализации, футляров под теплотрассу и газопровод. Бестраншейная прокладка кожуха методом ГНБ также широко применяется  при строительстве телефонных линий, оптово-волоконных кабелей связи, радио, телевизионных, электрических, силовых кабелей, некоторых других видов инженерных коммуникаций. Однако не многие знают, что прокладка трубопровода методом ГНБ в некоторых случаях не применима.   При выборе того или иного способа бестраншейной прокладки трубопровода необходимо учитывать технические условия производства работ.

Бурошнековое  или  горизонтально- направленное бурение?  

Бестраншейная прокладка трубопроводов и инженерных коммуникаций переживает настоящий пик развития, совершенствования методов, технологий и оборудования.  Здесь особое место занимает прокладка труб, где требуется высокая точность проходки. Здесь на помощь  приходит бурошнековое бурение.  Бурение выполняется без выхода на поверхность из рабочего в приемный котлован. Буровая установка БМ 400Lпозволяет прокладывать стальные и железобетонные футляры под заданным уклоном диаметром до 800 мм на расстояние 120 метров.

Бурошнековое бурение в отличие от прокладки трубопроводов методом ГНБ используется при строительстве самотечной канализации. Так прокладка трубопровода методом горизонтально-направленного бурения имеет большой риск погрешности, а при прокладке ливневой или фикально-бытовой самотечной канализации это недопустимо.

Основными достоинствами прокладки трубопроводов методом бурошнекого бурения  являются возможность прокладки трубопровода под заданным уклоном.

Прокладка самотечных канализационных сетей, при строительстве переходов через автомобильные дороги и трамвайные пути в стесненных условиях становится неотъемлемой частью строительства и ремонта  коммуникаций в мегаполисах. Уклон при строительстве трубопровода контролируется специальным оборудованием, которое позволяет оператору буровой машины сохранять траекторию трубопровода по всей трассе.

Преимущества бурошнековой прокладки трубопровода

Итак, Бурошнековая метод прокладки трубопроводов (футляров) является наиболее эффективным способом прокладки труб под дорогами и трамвайными путями где существенное значение имеет уклон трубопровода, а работы выполняются в грунтах насыщенных различными коммуникациями.

Благодаря непрерывному контроль за траекторией проходки бурошнековым бурением  достигается высокая точность прокладки труб. Это необходимо, прежде всего, при прокладке самотечных коллекторов.

Один из наиболее простых методов бестраншейных технологий – метод прокола, т.е. образование скважины за счет уплотнения массива грунта. В соответствии с технологией сначала вырываются два котлована требуемой глубины – стартовый и приемный. В первом устанавливается рама с домкратами, и, движимая их усилием, снаряженная наконечником и постоянно удлиняемая за счет добавления новых секций труба, в буквальном смысле, пронзает массив грунта и выходит в приемном котловане. Необходимое для прокола усилие прямо пропорционально квадрату радиуса сечения скважины, что автоматически относит эту технологию в область малых диаметров труб. Большое значение имеют свойства грунта: пористость (чем она меньше, тем тяжелее сделать прокол) и коэффициент трения стали о грунт. Свою часть в требуемую величину усилия вносят масса трубы и длина скважины, поэтому особенно длинные проколы нецелесообразны. Изначально прокол был просто «механическим». Затем появились его усовершенствования: гидропрокол (когда струя воды под давлением выходит из расположенной впереди трубы специальной насадки и, размывая грунт, помогает ей двигаться вперед) и вибропрокол (в этом случае применяются специальные источники продольно-направленных колебаний – вибромолоты). Говоря о технологии прокола, нельзя не вспомнить о пневмопробойниках – самодвижущихся пневматических машинах ударного действия, рабочим органом которых является образующий скважину корпус, а источником энергии служит сжатый воздух. Под его воздействием расположенный внутри корпуса ударник совершает удары по переднему торцу с частотой 200 –600 уд./мин., заставляя того двигаться все дальше и дальше (обратно не дает трение о грунт). По сравнению с установками ГНБ пневмопробойники отличает относительная дешевизна (а значит, доступность даже для сравнительно небольшой подрядной организации). С их помощью можно прокладывать или ремонтировать коммуникации в непосредственной близости от соседних, поскольку работа пневмопробойника не сопровождается значительным уплотнением грунта в окружающем массиве. Но при встрече с препятствиями (камнем, например) пневмопробойник может отклониться от заданного направления (а оно поддерживается благодаря осевой симметрии и достаточно большой длине) и быть утерянным. Существуют и другие ограничения. Например, пневмопробойники нельзя применять для скального или болотистого грунтов.

Область применения всех видов прокола ограничивается диаметром 500 мм и дл. до 100 м. Скорость проходки при этом составляет от 2–6 м/час. (механический прокол) до 30–40 м/час. у пневмопробойников.

 Если при проколе грунт, вытесненный из скважины, попросту «вдавливается» в стенки скважины, то при продавливании он, подобно керну при колонковом бурении, поступает в снаряженную ножом трубу, что позволяет работать с трубами гораздо большего диаметра. Давление передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. Труба (стальная или железобетонная) вдавливается циклически, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Прилагаемое усилие до 3000 кН. Возможно использование виброударных установок, гидроразмыва, комбинации гидромонитора, размывающего грунт, и шнека, его удаляющего. Длина продавливания составляет обычно до 100 м. Cкорость проходки при применении гидравлических домкратов – до 10–12 м в смену. Работы могут вестись как с разрушением, так и без разрушения старой трубы. Суть метода продавливания состоит в том, что стальной металлический футляр вдавливается в грунт открытым концом с помощью гидравлических домкратов. Для того, что бы уменьшить трение футляра в грунте, конец трубы оснащен ножом. В процессе продавливание грунт переходит в трубу, а затем его вручную разрабатывают и выводят из забоя. Метод состоит из 5 этапов.

1. Разработка укрепленного котлована шириной не менее 3,5 метра в чистоте, длинной не менее 4 метра. Глубина котлована должна быть на 0,5 метра ниже лотка рабочей трубы.

2. Заливка упорной железобетонной стенки, которая служит упором для гидравлических домкратов.

3. Монтаж силового оборудования в котловане. Гидравлический агрегат может состоять из одного, двух, трех или четырех гидроцилиндров, смонтированных на общей раме, в зависимости от сложности работ. Домкраты развивают усилие от 100 до 500 тонн.

4. Циклическое вдавливание трубы. Оно происходит посредством переключения домкратов на прямой и обратный ход. Стальной футляр подается в котлован отрезками длиной от 1м (в зависимости от длинакотлована) и сваривается с уже проложенной трубй.  Скорость проходки 4-5 м. в день.

5. Ручная разработка грунта внутри футляра, погрузка его на тележки и вывод из забоя на поверхность земли в отвал или на самосвал. Разработка грунта осуществляется поэтапно, по мере продавливания футляра в грунт.

Метод продавливания грунта идеально подходит для выполнения проколов под автомобильными и железнодорожными путями, а так же другими сооружениями. Применение этой бестраншейной технологии позволяет производить все работы с минимальной рабочей силой, на производство требуется в среднем 3-4 рабочих.

Этим методом прокладываются футляры для сетей водопровода, напорной и самотечной канализации, футляры для теплосетей, нефте и газопроводов, различных продуктопроводов.

Основными достоинствами метода продавливания стальных футляров являются возможность прокладки стальных футляров большого диаметра, высокая скорость проводимых работ, а так же относительно низкие затраты на строительство трубопровода.        

Назначение трубопровода