Способ бестраншейной прокладки трубопроводов
Владельцы патента RU 2410497:
Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН (RU)
Изобретение относится к горной и строительной технике, используется для прокладки трубопроводов в грунте открытым торцом с одновременной их очисткой от грунта. Технический результат - повышение производительности работ и снижение энергоемкости процесса. Способ включает проходку лидерной скважины, образование рабочей скважины с затягиванием в нее трубопровода с помощью пневмоударного устройства путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода. При этом формируют грунтовую пробку с помощью предварительно созданного в нем препятствия, после чего ее удаляют, используя отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
Техническое решение относится к горной и строительной технике и может быть использовано для прокладки трубопроводов в грунте открытым торцом с одновременной их очисткой от грунта.
Известен способ бестраншейной прокладки подземных коммуникаций по патенту РФ №2229566, кл. Е02F 5/18, Е02D 7/10, F16L 1/028, опубл. в БИ №15, 2004 г., заключающийся в забивании трубы в грунт на требуемую длину, ее стопорении упором и удалении грунта из трубы под действием сообщаемых ей ударов. Трубу забивают на требуемую длину в супесчаные грунты участками длиной не более 9, а в глинистые не более 7 ее внутренних диаметров, при этом ее стопорят упором, удаляют грунт из забитого участка трубы сообщаемыми ей ударами, прекращают ударное воздействие на трубу и отсоединяют упор от трубы после забивания каждого ее участка.
В известном способе очистка трубы от грунта основана на эффекте его самотранспортирования под действием сил трения грунта о стенки трубы. Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки трубы от грунта с увеличением длины перехода. Кроме того, таким способом невозможна очистка трубы, забитой с уклоном вниз, поскольку сила тяжести, действующая на грунт, препятствует перемещению грунта в сторону разгрузки.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ бестраншейной прокладки трубопроводов по патенту РФ №2231600, кл. Е02F 5/18, F16L 1/028, опубл. в БИ №18, 2004 г., включающий проходку лидерной скважины, образование скважины с уплотненными стенками и затягивание в нее трубопровода. Лидерную скважину образуют путем извлечения грунта с корректировкой направления, при этом масса извлеченного грунта должна составлять не менее половины массы впоследствии уплотненного грунта.
Недостатком способа является низкая производительность из-за разделения операций - частичного извлечения грунта при проходке лидерной скважины и образования скважины с уплотненными стенками с затягиванием в нее трубопровода, а также высокая энергоемкость процесса вследствие значительного уплотнения грунта в стенки скважины.
Техническая задача заключается в повышении производительности работ за счет увеличения скорости прокладки трубопровода открытым торцом с одновременной очисткой полости трубопровода от грунта и снижении энергоемкости процесса за счет образования скважины путем разработки грунта и использования отработанного сжатого воздуха пневмоударного устройства для его эвакуации.
Задача решается тем, что в способе бестраншейной прокладки трубопроводов, включающем проходку лидерной скважины, образование рабочей скважины с затягиванием в нее трубопровода с помощью пневмоударного устройства, согласно техническому решению рабочую скважину образуют путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода, формируя при этом грунтовую пробку, с помощью предварительно созданного в нем препятствия, после чего грунтовую пробку удаляют, используя отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства.
Предложенное решение позволяет совместить проходку рабочей скважины и затягивание в нее трубопровода с одновременным удалением из него грунта, что повышает производительность бестраншейной прокладки трубопроводов, кроме того, исключает возникновение аварийных ситуаций из-за обрушения стенок скважины. Энергоемкость процесса существенно снижается за счет образования рабочей скважины путем разработки грунта. Формирование грунтовых пробок из поступившего в полость трубопровода грунта позволяет для их последующего удаления реализовать возникающий поршневой эффект и использовать при этом отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства, что также снижает энергоемкость процесса.
Целесообразно при этом в лидерной скважине разместить гибкую связь для соединения пневмоударного устройства с силовым органом. Это позволяет увеличить скорость прокладки трубопровода за счет компенсации силы отдачи пневмоударного устройства и упругой реакции со стороны грунтового массива.
В качестве препятствия при формировании грунтовой пробки могут создавать повышенную шероховатость на внутренней поверхности участка трубопровода за пневмоударным устройством, можно также на участке трубопровода за пневмоударным устройством устанавливать эластичный рукав с уменьшенным к выходу поперечным сечением или поршень.
Повышенная шероховатость способствует задержке и постепенному накоплению грунта для формирования в итоге грунтовой пробки. Установка за пневмоударным устройством препятствий в виде эластичного рукава с уменьшенным к выходу поперечным сечением или поршня ускоряет процесс накопления грунта и, как следствие, формирование грунтовой пробки в первом случае за счет временного местного уменьшения проходного сечения трубопровода, во втором - за счет полного перекрытия проходного сечения трубопровода.
Сущность технического решения иллюстрируется примерами конкретной реализации способа и чертежами, где показана последовательность проходки:
на фиг.1 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в затягиваемый трубопровод с участком повышенной шероховатости внутренней поверхности за пневмоударным устройством;
на фиг.2 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.1;
на фиг.3 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.1;
на фиг.4 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в эластичный рукав с уменьшенным к выходу поперечным сечением, установленный внутри затягиваемого трубопровода за пневмоударным устройством;
на фиг.5 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.4;
на фиг.6 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.4;
на фиг.7 - схема образования рабочей скважины пневмоударным устройством с расширителем, через полости в котором грунт поступает в затягиваемый трубопровод с установленным в нем поршнем;
на фиг.8 - формирование грунтовой пробки из порции грунта при образовании рабочей скважины по схеме фиг.7;
на фиг.9 - удаление грунтовой пробки из трубопровода при образовании рабочей скважины по схеме фиг.7.
Способ бестраншейной прокладки трубопроводов осуществляют следующим образом.
В начале и в конце участка, на котором выполняют прокладку трубопровода, устраивают два приямка - входной 1 и выходной 2 (фиг.1). От входного приямка 1 до выходного приямка 2 проходят лидерную скважину, размещают в ней гибкую связь 3, которой соединяют силовой орган 4, например лебедку, через обводной блок с пневмоударным устройством 5, осуществляющим образование рабочей скважины и затягивание в нее трубопровода 6. Перед соединением трубопровода 6 с пневмоударным устройством 5 в нем создают препятствие, например образованием на участке трубопровода 6 за пневмоударным устройством 5 повышенной шероховатости 7 внутренней поверхности. Рабочую скважину образуют путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода 6. По мере продвижения пневмоударного устройства 5 разработанный грунт 8 поступает в трубопровод 6, встречает препятствие в виде участка с повышенной шероховатостью 7 внутренней поверхности, накапливается и уплотняется. Таким образом формируют грунтовую пробку 9, перекрывающую выход отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 в атмосферу (фиг.2). Давление р в образованной полости нарастает до значения рВ, создавая необходимое статическое усилие, под действием которого грунтовую пробку 9 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 (фиг.3). По мере продвижения пневмоударного устройства 5 с трубопроводом 6 в грунтовом массиве описанную последовательность формирования и удаления грунтовых пробок повторяют.
При установке эластичного рукава 10 с уменьшенным к выходу поперечным сечением (далее - рукав 10) на участке трубопровода 6 за пневмоударным устройством 5, например на его расширителе, разработанный грунт 8, попадая в полость рукава 10, замедляет свое движение и накапливается (фиг.4). Рукав 10 постепенно растягивается до размера, близкого к внутреннему диаметру трубопровода 6. В результате плотность порции грунта 8 увеличивается - таким образом формируют грунтовую пробку 9 (фиг.5). Выход в атмосферу отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 перекрывается. Давление р в образованной полости нарастает до значения рВ, создавая необходимое статическое усилие, под действием которого грунтовую пробку 9 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 (фиг.6).
Установка поршня 11 (фиг.7) за пневмоударным устройством 5 создает препятствие перемещению грунта 8 по всему поперечному сечению трубопровода 6. Тем самым ускоряют описанный выше процесс формирования грунтовой пробки 9 (фиг.8), которую вместе с поршнем 11 удаляют из трубопровода 6 во входной приямок 1 под действием отработанного сжатого воздуха от пневмоударного устройства 5 (фиг.9).
1. Способ бестраншейной прокладки трубопроводов, включающий проходку лидерной скважины, образование рабочей скважины с затягиванием в нее трубопровода с помощью пневмоударного устройства, отличающийся тем, что рабочую скважину образуют путем разработки грунта и перемещения его в полость трубопровода, формируя при этом грунтовую пробку с помощью предварительно созданного в нем препятствия, после чего грунтовую пробку удаляют, используя отработанный сжатый воздух от пневмоударного устройства.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в лидерной скважине размещают гибкую связь для соединения пневмоударного устройства с силовым органом.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что грунтовую пробку формируют, создавая препятствие путем повышения шероховатости внутренней поверхности участка трубопровода за пневмоударным устройством.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что грунтовую пробку формируют, создавая препятствие путем установки эластичного рукава с уменьшенным к выходу поперечным сечением на участке трубопровода за пневмоударным устройством.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что грунтовую пробку формируют, создавая препятствие путем установки поршня на участке трубопровода за пневмоударным устройством.
