Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при прокладке кабелей и полиэтиленовых трубопроводов с суши под воду и из воды на сушу через береговую линию. Технический результат - повышение качества прокладки подводных коммуникаций, сокращение сроков их строительства и снижение ущерба, наносимого во время строительства окружающей среде. Сущность изобретения: с суши пробуривают сетевую коммуникационную скважину так, что она пересекает береговую линию под землей и ее забой выходит на дне водоема и водотока из грунта в воду. Через сетевую коммуникационную скважину протягивают обсадную поливинилхлоридную трубу. Через обсадную поливинилхлоридную трубу пропускают кабель и полиэтиленовый трубопровод. Те же действия выполняют с противоположной стороны водоема и водотока. Находящиеся под водой устья обеих сетевых коммуникационных скважин соединяют траншеей, кабель и полиэтиленовый трубопровод укладывают между устьями, и траншею замывают. 1 з.п. ф-лы. 4 ил.

Изобретение относится к способам прокладки, проводки, эксплуатации, ремонта и демонтажа кабелей и полиэтиленовых трубопроводов в воде или под водой и может быть использовано в различных областях: связи, транспорта, электроэнергетики, многих других.

Изобретение предназначено для прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговые линии, то есть с суши в воду и из воды на сушу, с прокладкой кабеля по дну водоема и водотока.

Переживаемый технологический рост затрагивает все сферы жизнедеятельности и сопровождается развитием коммуникаций, важное место в числе которых занимают электроэнергетические (линии передачи электроэнергии) и телемеханические (каналы передачи данных и сигналов управления) сети, призванные обеспечивать связь удаленных объектов.

Прокладка кабелей вне инженерных сооружений имеет для хозяйственных и прочих нужд жизненное значение. Улучшение качества прокладки, увеличение числа потребителей всех рангов и категорий, снижение себестоимости прокладки идут на пользу всех отраслей деятельности и, теперь очевидно, на благо общественного прогресса.

Преодоление водных преград при прокладке кабелей и полиэтиленовых трубопроводов является сложной задачей. Прокладку кабелей и полиэтиленовых трубопроводов с суши в воду и из воды на сушу до сих пор осуществляют самыми примитивными способами - рытьем траншей, проколами и бурением. Такие способы не всегда надежны, но достаточно дорогостоящи.

Проходка траншеи по берегу, то есть открытая горная выработка, наряду с очевидными достоинствами метода имеет серьезные недостатки, ограничивающие его использование. С целью предупреждения размыва берега, обнажения и последующего возможного повреждения кабеля и полиэтиленового трубопровода следует проводить мероприятия по обеспечению следует проводить мероприятия по обеспечению берегоукрепления. Данные мероприятия могут включать строительство противоэрозионных сооружений, изменение коэффициента откоса, устройство лесных посадок, проведение других противоэрозионных мероприятий. Но любые подобные мероприятия, если они направлены на безусловное решение задачи, мало того что дорогостоящие и в несколько раз увеличивающие себестоимость прокладки кабеля и полиэтиленового трубопровода, они не всегда оказываются безопасными для окружающей среды.

Предлагаемое изобретение призвано облегчить проведение работ по прокладке, улучшить качество прокладки, обеспечить дополнительный экономический эффект, устранить отрицательное влияние строительных работ на окружающую среду.

Недостатки и достоинства известных способов прокладки кабелей и поли этиленовых трубопроводов под землей через береговую линию определяют уровень техники.

Сведения об известных аналогах можно ограничить описанием следующих изобретений.

Известно "Устройство для затягивания изделий в каналы" (RU 2043685 С1, ЦЕНТРАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО ТЯЖЕЛОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ, 10.09.1995, H 02 G 1/08), в котором на подпружиненном блоке с помощью троса затягивают кабель в скважину. Устройство обеспечивает укладку кабеля в глухие скважины большой протяженности, однако достигаемые с его помощью цели скромнее, чем у предлагаемого способа.

Известен "Process for bringing a body of water into communication with a tunnel" (способ совмещения водной массы с туннелем). Способ (US 4440524 А, COMPAGNIA FRANCAISE DES PETROLES, 03.04.1984, F 16 L 1/04) заключается в строительстве туннеля под дном водоема. Из класса изобретения по МКИ (МПК) видно, что это изобретение имеет иное назначение, чем предлагаемое. Однако в соответствии с пунктом 2 статьи 4 Патентного закона РФ, введенного в действие 23 сентября 1992 г., объектами изобретения могут являться устройство, способ, вещество, штамм микроорганизма, культуры клеток растений и животных, а а также применение известного заранее устройства, способа, вещества, штамма по новому назначению. Кроме того, совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает решение сходной задачи (трубы, прокладка или замена неисправных труб), рассматриваемой в выбранном аналоге. Таким образом, способ совмещения водной массы с туннелем может быть предложен в качестве аналога. Недостатками данного способа является то, что, во-первых, он предназначен для прокладки только труб, во-вторых, строительство туннеля мероприятие дорогостоящее.

Известен также "Underground pipe replacement method and apparatus" (способ и устройство для замены подземных труб). Способ и устройство (US 5112158 A, W. HARRY MCCONNELL, P.O. BOX, 12.05.1992, F 16 L 1/00) заключаются в замене старых и вышедших из строя труб на новые с помощью протяжного плуга. Недостатки данного изобретения те же, что и у предыдущего.

Наконец, в качестве аналога предлагается способ, в котором укладываемую под землю трубу протягивают по трубе большего диаметра с помощью лебедки (US 5177005 A, MARTIN MORIARTY И ДР., 22.12.1992, F 16 L 1/00). Все недостатки, что были отмечены у предыдущих аналогов, относятся и к данному изобретению.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ прокладки трубопроводов с суши под воду (US 5033907 А, HUGH W. O'DONNELL, AHMED BEN SALAH, 23.07.1991, F 16 L 1/12). Способ заключаются в том, что бурят скважину, к бурильному наконечнику с помощью муфт и троса крепят трубу, извлекая из скважины бурильные штанги, трубу протягивают сквозь скважину. Недостатками наиболее близкого аналога является то, что, реализуя данный способ, трубу нельзя протянуть на относительно большое расстояние, поскольку на трубу идут большие нагрузки и, если протягивать, например, кабель и полиэтиленовый трубопровод, то его легко повредить. Другой недостаток заключается в том, что скважина не снабжена обсадными трубами и прокладываемая труба лишена дополнительной защиты. Кроме того, способ обладает меньшей надежностью, так как он лишен совокупности тех признаков, которые характеризуют и отличают предлагаемое изобретение.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Разбуриваемые грунты береговой линии являются переувлажненными и часто - сыпучими, поэтому способ предполагает применение обсадного оборудования как составной части оборудования бурильного. Обсадная труба представляет собой изготовляемую на основе поливинилхлорида трубу (обсадная поливинилхлоридная труба 1).

В уложенной на суше обсадной поливинилхлоридной трубе 1 по всей ее длине размещают фал 2. Фал 2 представляет собой прочный и достаточно длинный, чтобы поместиться вдоль всей обсадной поливинилхлоридной трубы 1, шнур.

В литературе, в том числе и патентной, описано много способов укладки протяженных предметов (проводов, веревок, других конструктивных элементов и деталей) в трубы, каналы, узкие щели. Однако большинство из них требуют сложных устройств. То есть большинство известных способов слишком сложны для целей, преследуемых в предлагаемом изобретении. В предлагаемом изобретении вопрос укладки фала 2 в обсадную поливинилхлоридную трубу 1 решают следующим образом.

К фалу 2 внахлест присоединяют тампон 3. Тампон 3 представляет собой изготавливаемое из легкого плотного материала изделие. Тампон 3 помещают с одного конца в обсадную поливинилхлоридную трубу 1 и при помощи компрессорной установки 4 продувают его через обсадную поливинилхлоридную трубу 1. Таким образом, фал 2 оказывается протянутым сквозь обсадную поливинилхлоридную трубу 1, а оба его конца выходят наружу обсадной поливинилхлоридной трубы 1 с противоположных сторон.

Бурильной машиной 5 с суши пробуривают сетевую коммуникационную скважину 6 таким образом, что она пересекает береговую линию под землей, и ее забой выходит на дне водоема и водотока из грунта в воду, создавая у сетевой коммуникационной скважины 6 второе устье. Направленное бурение обеспечивает выход бурильного наконечника 7 в расчетном месте. Бурильное оборудование, используемое в предлагаемом способе, может быть смонтировано на базе любого грузового автомобиля (Мерседес, ГАЗ, ЗИЛ и т.д.).

После выхода из грунта бурильного наконечника 7 к нему с помощью водолаза гибкой связью присоединяют обсадную поливинилхлоридную трубу 1 с уложенным внутри нее фалом 2. Длину обсадной поливинилхлоридной трубы 1 рассчитывают таким образом, чтобы она размещалась вдоль всей сетевой коммуникационной скважины 6 и оба ее конца выходили из противоположных устьев сетевой коммуникационной скважины 6 наружу. Наружный диаметр обсадной поливинилхлоридной трубы 1 рассчитывают таким образом, чтобы он был меньше диаметра сетевой коммуникационной скважины 6 и это обеспечивало бы свободное движение обсадной поливинилхлоридной трубы 1 в сетевой коммуникационной скважине 6. Но, в то же время, обсадная поливинилхлоридная труба 1 должна плотно прилегать к стенкам сетевой коммуникационной скважины 6.

Обсадную поливинилхлоридную трубу 1 применяют в сетевой коммуникационной скважине 6 для укрепления стенки скважины, предотвращения осыпей и обвалов, гидроизоляции прокладываемого кабеля и полиэтиленового трубопровода.

Вытягивая все бурильные штанги 8 в направлении, обратном направлению бурения, обсадную поливинилхлоридную трубу 1 протягивают через сетевую коммуникационную скважину 6 и в ней ее оставляют.

К находящемуся в воде концу фала 2 с помощью водолаза внахлест присоединяют кабель и полиэтиленовый трубопровод. Вытягивая фал 2 за свободный конец с суши, кабель и полиэтиленовый трубопровод пропускают через обсадную поливинилхлоридную трубу 1, расположенную в сетевой коммуникационной скважине 6. В процессе пропускания кабеля и полиэтиленового трубопровода через обсадную поливинилхлоридную трубу 1, расположенную в сетевой коммуникационной скважине 6, кабель и полиэтиленовый трубопровод сворачивают или раскладывают на дне водоема и водотока или на поверхности воды на плавтехсредстве, чтобы он мог протягиваться свободно и без задержек.

Те же действия выполняют с противоположной стороны водоема и водотока в том месте, где кабель и полиэтиленовый трубопровод, после того как его проложили под водой ниже отметки дна водоема и водотока, должен выйти под землей через береговую линию на сушу.

Находящиеся под водой устья обеих сетевых коммуникационных скважин 6 соединяют траншеей 9 таким образом, что оба устья оказываются расположенными на дне траншеи 9. Кабель и полиэтиленовый трубопровод укладывают между устьями, и траншею 9 замывают.

Способ имеет и такую особенность, что через обсадную поливинилхлоридную трубу 1, расположенную в сетевой коммуникационной скважине 6, пропускают несколько кабелей и полиэтиленовых трубопроводов.

Описанные существенные признаки заявленного изобретения отличают его от наиболее близкого аналога, так как в изобретении использованы средства, обеспечивающие получение нового технического результата. Технический результат заключается в том, что возрастает качество прокладки подводных коммуникаций, упрощаются работы по замене или демонтажу кабеля и полиэтиленового трубопровода, увеличивается расстояние, на которое можно протягивать кабель и полиэтиленовый трубопровод.

Описание изобретения содержит четыре фигуры чертежей. На фиг. 1 иллюстрируется процесс протягивания фала 2 сквозь обсадную поливинилхлоридную трубу 1. На фиг.1 показано, как под действием потока воздуха, нагнетаемого компрессорной установкой 4, тампон 3 с внахлест присоединенным к нему фалом 2 движется внутри обсадной поливинилхлоридной трубы 1. На фиг. 2 представлен процесс бурения бурильной машиной 5 сетевых коммуникационных скважин 6 с двух сторон водоема и водотока. На фиг. 2 показано, что бурильный наконечник 7 выходит из грунта на дне водоема и водотока, а разработанная траншея 9 позволяет расположить прокладываемую коммуникацию ниже отметки дна водоема и водотока. На фиг. 3 показано, как водолаз присоединяет гибкой связью фал 2 к кабелю и полиэтиленовому трубопроводу. На фиг. 4 показан процесс вытягивания фала 2 с присоединенным к нему посредством гибкой связи кабелем и полиэтиленовым трубопроводом через обсадную поливинилхлоридную трубу 1, расположенную в сетевой коммуникационной скважине 6.

Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию в настоящее время хорошо апробирован.

Авторами заявки на изобретение способа прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию выполнено несколько проектов, в которых данный способ был реализован с высокими результатами. Авторами с помощью данного способа были проложены кабели и полиэтиленовые трубопроводы через большие реки (Волга, Кама) и водохранилища.

Реализация способа прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию для одной сетевой коммуникационной скважины 6 занимает в общей сложности три-четыре часа.

Глубина водотока и водоема (при реализации способа прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию) в том месте, где бурильный наконечник 7 выходит из грунта в воду - до 50 м. Длина сетевой коммуникационной скважины - до 300 м. Данные ограничения диктуются возможностями современного оборудования.

В отличие от традиционных способов укладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов с суши под воду и из воды на сушу (средствами малой механизации), предлагаемый способ позволяет резко сократить сроки строительства подводных переходов и за счет значительного снижения объемов работ практически исключить возможность нанесения ущерба окружающей среде.

Рассмотренные в описании изобретения условия патентоспособности - новизна, изобретательский уровень и промышленная применимость - показывают, что способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию может претендовать на предоставление ему правовой охраны.

Формула изобретения

1. Способ прокладки кабелей и полиэтиленовых трубопроводов под землей через береговую линию, включающий бурение с суши сетевой коммуникационной скважины, пересекающей береговую линию под землей с выходом ее забоя на дне водоема из грунта в воду, при этом направление бурения обеспечивает выход бурильного наконечника из грунта в расчетном месте, отличающийся тем, что после выхода из грунта бурильного наконечника к нему гибкой связью присоединяют обсадную поливинилхлоридную трубу с уложенным внутри нее по всей длине фалом и, вытягивая все бурильные штанги, протягивают обсадную поливинилхлоридную трубу через сетевую коммуникационную скважину, оставляют в ней обсадную поливинилхлоридную трубу, а к находящемуся в воде концу фала внахлест присоединяют кабель и полиэтиленовый трубопровод и, втягивая вал за свободный конец с суши, кабель и полиэтиленовый трубопровод пропускают через обсадную поливинилхлоридную трубу, затем выполняют те же действия с противоположной стороны водоема и после их завершения находящиеся под водой устья обеих сетевых коммуникационных скважин соединяют траншеей, в которую между устьями укладывают полиэтиленовый трубопровод и замывают траншею.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что через обсадную поливинилхлоридную трубу, расположенную в сетевой коммуникационной скважине, пропускают несколько кабелей и полиэтиленовых трубопроводов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4