Способ бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте

 

Использование: строительство трубопроводов, прокладка кабелей и других коммуникаций в несвязных и слабосвязных грунтах. Сущность изобретения: при бестраншейной прокладке трубопровода 1 в грунте по трассе бурят скважины 4 на глубину не менее глубины заложения трубопровода 1. Из скважин 4 посекционно струями жидкости и газа размывают вдоль оси прокладки трубопровода канал 10 и вводят в него трубопровод 1. В затрубную часть канала 10 через скважины 4 или колодцы 2 подают твердеющий раствор. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для прокладки в грунте трубопроводов различного назначения, а также кабелей и других коммуникаций, преимущественно в несвязных и слабосвязных грунтах.

Известен способ бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте путем продавливания трубы в грунт с использованием домкратов, пневмопробойников и иных механизмов, прикладывающих к трубе продольное усилие (см. например, авт. св. N 154360, кл.E 02 F 5/18, F 16 L 1/00, 1988 г) [1] Способ продавливания имеет недостатки: необходимость приложения к трубе значительного продольного усилия для преодоления сопротивления грунта и обусловленная этим необходимость применения труб высокой прочности; трудность обеспечения заданного направления прокладки труб, как правило, отклоняющихся в грунте в процессе продавливания; ограниченная дальность прокладки труб.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте (гидропрокол), включающий размыв в грунте канала и введение в него трубы, причем размыв ведут струей воды, подаваемой из наконечника прокладываемой трубы, а размытый грунт в виде пульпы истекаетпо затрубному зазору (см. А.К.Гефдинг, И.И.Беловская. Бестраншейный способ прокладки труб. Гос. издат. литературы по строительству и архитектуре. Ленинград, 1955, с. 57 ) [2] Способ гидропрокола имеет недостатки: необходимость непрерывной подачи воды для обеспечения устойчивости канала в грунте, т. к. перерыв подачи воды с истечением пульпы из канала приводит к обрушению грунта и прихвату трубы; сложность наращивания трубы при непрерывной подаче воды; ограничения до 30 40 м дальность прокладки трубы; трудность обеспечения заданного направления прокладки трубы, как правило, отклоняющейся в процессе прокладки от прямолинейного направления.

Задачей изобретения является увеличение дальности прокладки трубопроводов и других коммуникаций, обеспечение заданного направления и возможности прокладки гибких трубопроводов, кабелей и других длинномеров, упрощение производства работ с возможностью наращивания прокладываемых коммуникаций.

Указанная задача достигается за счет того, что в способе бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте, включающем размыв в грунте канала и введение в него трубопровода, перед размывом канала осуществляют бурение скважин на трассе трубопровода, а размыв канала ведут посекционно из скважин струями жидкости и газа, направленными вдоль оси прокладки трубопровода. После введения трубопровода в канал затрубную часть последнего можно заполнить недеформируемым материалом,например, твердеющим раствором.

На фиг. 1 показано образование горизонтального канала в грунте, на фиг. 2 введение трубопровода в канал, на фиг. 3 -образование криволинейного канала в грунте и введение в него трубопровода.

Способ осуществляют следующим образом.

У начала и конца трассы прокладываемого трубопровода 1 сооружают подготовительные устройства для ввода и вывода трубопровода, например, колодцы 2 или приямки 3 или площадки на откосах и т.п.

На трассе трубопровода 1 бурят наклонные или вертикальные скважины 4 на глубину не менее глубины прокладки. Нижнюю часть скважин 4, в интервале прокладки трубопровода, выполняют без обсадки, например, под глинистым раствором, остальная часть скважин 4 может быть обсажена трубами.

В скважину 4, ближайшую к колодцу 2 или приямку 3 у начала трассы, устанавливают скважинный монитор 5 с боковыми соплами 6 в нижней его части. Сопла 6 ориентируют вдоль оси прокладки трубопровода 1. В трубы монитора 5 подают раздельно под давлением воду и воздух. Истекающие из сопел 6 струи воды в воздушном потоке размывают в грунте одну или две противоположно направленные протяженные каверны 8 секцию будущего канала в грунте. При размыве каверн 8 водо-воздушно-грунтовая пульпа 9 поступает в скважины 4, в которой установлен монитор 5, и истекает из нее на поверхность. По окончании размыва каверн 8 их можно заполнить через скважину 4, например, глинистым раствором, повышающим устойчивость каверн. Из скважины 4 удаляют монитор 5, устанавливают его в следующую скважину 4 и осуществляют из нее аналогичным образом размыв каверн8 до соединения одной из них с предыдущей каверной 8. Признаком соединения смежных каверн является возмущение жидкости воды или глинистого раствора в предыдущей скважине 4.

Соединенные каверны 8 образуют прямолинейный или в виде ломаной линии сквозной канал 10, в который из колодца 2 или приямка 3 у начала трассы вводят трубопровод 1, собираемый, например, их секций. Ввод трубопровода 1 в канал 10 осуществляют с помощью механизма 11, включающего, например, домкрат, и размещенного в колодце 2 или у приямка 3. По мере ввода трубопровод 1 вытесняет в скважины 4 часть жидкости, заполняющей канал 10. Ввод трубопровода 1 в канал 10 ведут до выхода его переднего торца в колодец 2 или приямок 3 на противоположном конце трассы трубопровода.

Для облегчения продвижения трубопровода 1 передний его торец может быть выполнен закрытым и снабженным направляющим, например, конусообразным наконечником. В этом случае трубопровод 1 заполнен воздухом и обладает плавучестью в жидкости, заполняющей канал 10, причем может быть обеспечена нулевая плавучесть. Это снижает до минимума трение трубопровода по грунту, что дает возможность прокладки трубопровода большой длины, а также позволяет использовать трубы пониженной прочности, например, пластмассовые.

Возможен также вариант двухстадийного ввода трубопровода 1 в канал 10, дающий возможность прокладки и гибких труб, кабелей и т.п. В этом случае сначала в канал 10 вводят лидер, например, трубу или стержень малого диаметра, или гибкую связь (шланг, трос) с тянущей головкой. Затем вслед за лидером или обратным ходом протягивают трубопровод, кабель и т.п. Кроме возможности прокладки гибкого трубопровода, это позволяетосуществить при протяжке выравнивание или расширение канала 10, а также приложить большее усилие к протягиваемому трубопроводу.

По окончании ввода трубопровода 1 в затрубную часть канала 10 может быть подан через скважины 4 или колодцы 2 недеформируемый материал, например, твердеющий раствор, который вытесняет заполняющую канал 10 жидкость и образует обойму трубопровода 1. Обойма выполняет функции фиксирования и изоляции трубопровода, а также предотвращения последующих деформаций грунта.

Пример выполнения способа.

Между двумя колодцами прокладывается подземный трубопровод длиной 500 м из винипластовых труб диаметром 200 мм. Глубина заложения трубопровода 3 м, грунт водонасыщенный песок.

В колодце у начала трассы трубопровода размещают домкратную установку. В стенке колодца образуют отверстие с уплотнительным кольцом, в которое вводят наконечник трубопровода. В колодце у конца трассы образуют в стенке отверстие, снабженное затвором.

По оси трассы трубопровода бурят скважины глубиной 3, 5 м. Бурение ведут с обсадкой скважин до глубины 2,7 м, а нижнюю их часть, в интервале прокладки трубопровода, оставляют без обсадки и заполняют скважины глинистым раствором для обеспечения устойчивости необсаженной части. Скважины располагают с шагом 20 м, а крайние скважины на расстоянии 10 м от стенок колодцев.

В ближайшую к начальному колодцу скважину устанавливают двухтрубный скважинный монитор, в нижней части которого имеется головка с двумя парами противоположно направленных водяных и воздушных боковых сопел. Последние ориентируют вдоль оси прокладки трубопровода. С помощью насоса и компрессора в трубы монитора подают соответственно воду под давление 5 6 МПа с расходом 50 60 м³/час и воздух под давлением 0,1 МПа с расходом 2 3 м³мин.

(По экспериментальным данным применения струйной технологии при строительстве противофильтрационных завес, укреплении грунтов и скважинной гидродобыче полезных ископаемых, водовоздушные струи с указанными параметрами размывают в песчаном грунте протяженные каверны длиной до 10 -15 м, диаметром до 250 300 мм. В связных грунтах супесях, суглинках, илах дальность размыва и диаметр каверн меньше, а также требуются другие параметры струй. В конкретных грунтовых условиях объекта технологические параметры и размеры размываемых каверн устанавливаются экспериментально).

Истекающие из сопел монитора скоростные водяные струи в воздушном потоке размывают в грунте первую секцию канала две противоположные направленные от скважины протяженные каверны, одна из которых, направленная в сторону колодца, достигает его стенки в месте установленного в отверстии наконечника трубопровода. Размыв каверн происходит в течение нескольких минут. В процессе размыва водо-воздушно-грунтовая пульпа поступает в скважину, в которой установлен монитор, и изливается из нее в установленную на поверхность емкость-отстойник. По окончании размыва каверн в них через монитор подают глинистый раствор. Монитор удаляют из скважины и устанавливают в следующую скважину, из которой аналогичным образом ведут размыв следующей секции канала в грунте, соединяющейся с предыдущей секцией.

Одновременно с образованием второй секции канала в первую его секцию начинают ввод трубопровода из начального колодца. Трубопровод наращивают посекционно и вводят в канал с помощью домкратной установки. Образование последующих секций канала и ввод трубопровода ведут параллельно, с опережением размыва на 1 2 секции перед продвигающимся наконечником трубопровода. По достижении наконечником трубопровода стенки конечного колодца открывают затвор в колодце и вводят в него наконечник трубопровода.

После прокладки трубопровода в зазор между ним и стенками канала в грунте закачивают через скважины цементный раствор. Затем извлекают из скважин обсадные трубы и демонтируют домкратную установку.

Использование предлагаемого способа позволяет вести бестраншейную прокладку в грунте жестких и гибких трубопроводов, кабелей, преимущественно в несвязных и слабосвязных грунтах, практически независимо от глубины заложения, при значительной дальности прокладки с обеспечением заданного направления.

Формула изобретения

1. Способ бестраншейной прокладки трубопровода в грунте, включающий размыв в грунте канала и введение в него трубопровода, отличающийся тем, что перед размывом канала на трассе трубопровода осуществляют бурение скважин на глубину не менее глубины заложения трубопровода с пересечением ими проектной оси трубопровода, а размыв канала ведут посекционно из скважин струями жидкости и газа, направленными вдоль оси прокладки трубопровода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после введения трубопровода затрубную часть канала заполняют недеформируемым материалом, например твердеющим раствором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3