СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1995 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано для бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций.

Известен способ бестраншейной прокладки подземного трубопровода путем ударного погружения трубы с закрытым передним торцом в грунт. Однако этот процесс вследствие высокой энергоемкости используется только для прокладки труб небольшого диаметра.

Известен способ, включающий проходку лидирующей скважины и погружение трубы с закрытым концом в эту скважину ударной нагрузкой.

Известен также способ (патент ФРГ N 2824915), предусматривающий создание тросом, проложенным в лидирующей скважине, тягового усилия, приложенного к переднему торцу трубопровода при его погружении в грунт. Эти способы позволяют несколько повысить диаметры прокладываемых труб, но не могут использоваться для прокладки труб большого диаметра. При недостаточной глубине заложения и наличии близко расположенных коммуникаций применение указанных cпособов приводит к разрушению давлением грунта дорожных покрытий и существующих коммуникаций.

Известен способ, позволяющий прокладывать трубы большого диаметра и лишенный указанных выше недостатков. Этот способ включает операции погружения в грунт трубы с открытым передним торцом динамической нагрузкой и очистку ее от грунта грунтозаборным устройством с пневмоударным приводом [1] Недостатком этого способа является недостаточная производительность, связанная со значительными потерями на колебания трубы, вызванные упругими силами грунта, поступающего в трубу (с образованием грунтовой пробки) и малой скоростью движения грунтозаборного устройства вперед по трубе и внедрения его в неразрушенный керн грунта при наборе грунта.

Целью изобретения является повышение производительности работ за счет увеличения скорости погружения трубопровода и его очистки. Достигается эта цель тем, что в способе бестраншейной прокладки трубопроводов, согласно которому обустраивают рабочий и приемные котлованы, погружают трубу с открытым передним торцом в грунт приложением к ее заднему торцу ударной нагрузки и очищают трубу от грунта перемещением по ее внутренней полости грунтозаборного устройства с пневмоударным приводом, перед погружением трубы с открытым передним торцом в грунт прокладывают трос по проектной оси трубопровода, конец которого закрепляют на размещенной в приемном котловане лебедке, а при погружении трубы в грунт к ее заднему торцу дополнительно прикладывают статическую нагрузку натяжением троса, причем перед очисткой трубы от грунта трос присоединяют к грунтозаборному устройству, а при очистке трубы от грунта к грунтозаборному устройству одновременно прикладывают нагрузку натяжением троса.

Увеличение скорости погружения трубы происходит за счет следующих факторов:
тяговое усилие троса компенсирует в значительной степени упругие силы отдачи грунта;
приложение тягового усилия к заднему торцу забиваемой трубы повышает эффективность использования этого усилия, так как статическое и динамическое воздействие совпадают во времени и пространстве;
трос, проложенный в грунтовом массиве, прорезает последний, нарушая его монолитность и образуя компенсационные полости, облегчая тем самым разрушение керна грунта, поступающего в трубу, и уменьшая силы сопротивления керна движению трубы вперед.

Увеличение скорости очистки трубы происходит за счет следующих факторов:
за счет тягового усилия увеличивается скорость движения грунтозаборного устройства по трубе вперед;
восприятие тяговым усилием сил отдачи ударного механизма ускоряет внедрение грунтозаборного устройства в керн грунта и набор последнего в грунтозаборную емкость;
набор грунта облегчается также тем, что монолитность керна нарушена вследствие многократных движений троса в грунтовом массиве.

При посекционном наращивании прокладываемого трубопровода целесообразно тяговое усилие передавать через корпус ударного механизма. Это облегчает присоединение ударного механизма к трубе и снятие его с трубы, что существенно сокращает время прокладки трубопровода.

Установка лебедки в приемном приямке, прокладка в грунтовом массиве или в скважине троса этой лебедки и передача этим тросом тягового усилия на трубопровод известны (патент ФРГ N 2824915), однако в известных способах осуществляется прокладка трубопроводов с закрытым передним торцом, и тяговое усилие прикладывается к переднему торцу трубопровода. Использование тягового усилия, передаваемого тросом, проложенным в грунтовом массиве, передача тягового усилия на задний торец погружаемого трубопровода авторам не известно. Это дает новый технический эффект, заключающийся в нарушении монолитности грунтового массива и керна грунта, поступающего в трубу, что облегчает погружение трубопровода и очистку его от грунта. Приложение тягового усилия к тому же торцу трубопровода, по которому наносятся удары, увеличивает интенсивность нагрузки и проскальзывание трубы относительно грунта при ударе, что также является новым техническим эффектом. Авторам не известно также применение тягового троса, проложенного в массиве грунта и в грунтовом керне, для перемещения грунтозаборного устройства при циклической очистке трубы от грунта. При прокладке в известных способах трубопроводов с закрытым передним торцом тяговый трос не совершает возвратно-поступательных движений, а перемещается поступательно по мере погружения трубо-провода в грунт. В предложенном способе трос в процессе очистки совершает многократные возвратно-поступательные движения, что значительно увеличивает интенсивность разрушения массива грунта перед трубой и керна грунта, поступающего в трубу, что облегчает погружение трубопровода, внедрение и набор грунта грунтозаборным устройством.

На фиг. 1 показана прокладываемая труба в продольном вертикальном разрезе в момент погружения; на фиг. 2 то же, в момент набора грунта грунтозаборным устройством.

Способ осуществляется следующим образом.

В начале и в конце участка, на котором предстоит выполнить прокладку трубопровода, устраивают (фиг. 1) входной 1 и приемный 2 котлованы. Затем по оси будущего трубопровода между котлованами 1 и 2 прокладывают трос 3, который протягивают с поверхности путем прорезки тросом грунтового массива между котлованами до оси трассы. Трос 3 может быть проложен, например, и с помощью пневмопробойника. Для этого из входного котлована 1 в грунт запускают пневмопробойник, тщательно ориентируя его по оси будущего трубопровода. При движении в грунте пневмопробойник образует скважину и затягивает в нее трос 3. Диаметр скважины принимают минимальным, так как она нужна только для прокладки троса 3 в грунтовом массиве. Трос 3 может быть также проложен между котлованами 1 и 2 и после проходки скважины на всю длину при помощи шланга или при обратном движении пневмопробойника по скважине. После прокладки троса 3 во входном котловане 1 размещают на направляющей раме 4 прокладываемый трубопровод 5, ориентируют его по оси трассы. К заднему торцу трубопровода 5 при помощи переходного устройства 6 присоединяют конец троса 3 и ударный механизм 7. В качестве ударного механизма 7 может быть использован пневмопробойник. Второй конец троса 3 закрепляют на барабане лебедки 8, которую размещают в приемном котловане так, чтобы набегающая на барабан ветвь троса 3 была близка к оси трассы. Лебедку 8 и ударный механизм 7 включают в работу. Под действием тягового усилия, создаваемого лебедкой 8 и передаваемого тросом 3 на задний торец трубопровода 5, и под действием ударов, наносимых ударным механизмом 7, трубопровод 5 погружается в грунт. Движение трубопровода 5 в заданном направлении обеспечивается тяговым усилием троса 3, расположенного по направлению проектной трассы трубопровода 5. Тяговое усилие троса 3 повышает также скорость прокладки трубопровода 5, компенсируя в значительной мере упругие силы отдачи грунта. Трос 3, двигаясь в грунте, испытывает также пульсирующую нагрузку, вызываемую работой ударного механизма 7. Это способствует прорезке массива грунта, нарушает его монолитность, образует компенсационные полости, облегчая тем самым разрушение керна грунта, поступающего в трубу, и уменьшая силы сопротивления керна движению трубы вперед. При этом через открытый передний торец трубопровода 5 грунт 9 поступает внутрь трубопровода 5. Очистку трубопровода 5 от грунта 9 (фиг. 2) осуществляют при помощи грунтозаборного устройства 10 с ударным приводом 11. Для этого конец троса 3 присоединяют к грунтозаборному устройству 10, а конец троса 12 соединяют с ударным приводом 11. Ударный привод 11 грунтозаборного устройства 10 и лебедку 8 включают в работу. Под действием тягового усилия лебедки 8, передаваемого тросом 3, грунтозаборное устройство 10 перемещается по трубопроводу 5 вперед и внедряется в грунт 9, набирая его. При наборе грунта включают ударный привод 11 грунтозаборного устройства 10, лебедку 13 включают в работу, и грунтозаборное устройство 10 перемещается назад, транспортируя грунт из трубопровода 5 во входной котлован 1. Затем привод 11 грунтозаборного устройства 10 снова включают в работу и одновременно включают лебедку 8. Под действием ударной нагрузки грунтозаборное устройство 10 проскальзывает относительно грунта, разгружаясь от него. После разгрузки грунта привод 11 грунтозаборного устройства 10 выключают и тяговым усилием лебедки 8 перемещают его по трубе 5 вперед для набора следующей порции грунта. Далее цикл движения грунтозаборного устройства 10 повторяется до полной очистки трубопровода 5 от грунта. Вследствие многократных возвратно-поступательных движений троса 3 значительно увеличивается интенсивность разрушения массива грунта перед трубопроводом 5 и керна грунта 9, поступающего в трубопровод 5, что облегчает погружение трубопровода, внедрение и набор грунта грунтозаборным устройством 10. В зависимости от размеров входного котлована 1 трубопровод 5 может иметь полную длину перехода до начала погружения или наращиваться секциями по мере погружения. При посекционном наращивании трубопровода целесообразно конец троса 3 присоединять непосредственно к корпусу ударного механизма 7 и таким образом передавать тяговое усилие на трубу. Кроме того, это исключает передачу усилия отдачи ударного механизма 7 на погружаемый трубопровод 5, что уменьшает обратные его перемещения во время погружения и также повышает скорость погружения. Это облегчает присоединение ударного механизма к трубе и снятие его с трубы, что существенно сокращает время прокладки трубопровода. В этом случае переходное устройство 6 (фиг. 1) выполняется в виде фланца, который не жестко присоединяется к погружаемому трубопроводу, а прижимается к нему тяговым усилием троса 3. Тяговое усилие должно быть в этом случае больше усилия отдачи ударного механизма 7. Для снятия ударного механизма 7 достаточно ослабить трос 3.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить скорость прокладки трубопровода, а следовательно, и производительность на 15-30%

Сущность изобретения: согласно способу бестраншейной прокладки трубопроводов, обустраивают рабочий и приемный котлованыы и погружают трубу с открытым передним торцом в грунт приложением к ее заднему торцу ударной нагрузки. Затем очищают трубу от грунта перемещением по ее внутренней полости грунбозаборного устройства с пневмоударным приводом. Перед погружением трубы прокладывают трос по проектной оси трубопровода. Конец троса закрепляют на размешенной в приемном котловане лебедке. При погружении трубы в грунт к ее заднему торцу дополнительно прикладывают статическую нагрузку натяжением троса. Перед очисткой трубы от грунта к грунтозаборному устройству одновременно прикладывают статическую нагрузку натяжением троса. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ, согласно которому обустраивают рабочий и приемный котлованы, погружают трубу с открытым передним торцом в грунт приложением к ее заднему торцу ударной нагрузки и очищают трубу от грунта перемещением по ее внутренней полости грунтозаборного устройства с пневмоударным приводом, отличающийся тем, что перед погружением трубы с открытым передним торцом в грунт прокладывают трос по проектной оси трубопровода, конец которого закрепляют на размещенной в приемном котловане лебедке, а при погружении трубы в грунт к ее заднему торцу дополнительно прикладывают статическую нагрузку натяжением троса, причем перед очисткой трубы от грунта трос присоединяют к грунтозаборному устройству, а при очистке трубы от грунта к грунтозаборному устройству одновременно прикладывают статическую нагрузку натяжением троса. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяговое усилие передают на трубу через корпус ударного механизма.