УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 1996 года по МПК E02F5/18 

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для прокладки подземных трубопроводов под транспортными магистралями и надземными сооружениями.

Известен способ прокладки трубопроводов в грунтовом массиве, включающий проходку двух вспомогательных выработок, протягивание в них троса, воздействие посредством троса на передний торец горизонтального ряда трубопроводов, объединенных общим ножевым звеном, с одновременным воздействием на задний торец трубопроводов силовой установкой. Недостатком способа является то, что он может быть использован только для прокладки труб малого диаметра. Объясняется это тем, что при увеличении диаметра прокладываемых труб резко возрастает сопротивление внедрению трубы в грунт, возникает опасность разрушения давлением грунта дорожных покрытий, надземных сооружений и существенных подземных коммуникаций [1]
Известно устройство для прокладки труб, включающее ударный механизм с приспособлением для присоединения его к погружаемой трубе, самоходное грунтозаборное устройство с пневмоударным приводом. Ударным механизмом труба с открытым передним торцом погружается в грунт. Самоходное грунтозаборное устройство, циклически перемещаясь в трубе, удаляет из нее грунт во входной приямок. По трубе грунтозаборное устройство перемещается под воздействием пневмоударного привода. Это устройство обеспечивает прокладку труб больших диаметров независимо от глубины заложения и наличия близко расположенных коммуникаций [2] Недостатком этого устройства является невозможность совмещения операций погружения трубы в грунт и очистки ее от грунта. Последовательное выполнение работ увеличивает продолжительность прокладки. При погружении трубы значительная масса грунта, поступающего в трубу, увеличивает сопротивление, приводит к образованию грунтовых пробок, что снижает скорость погружения. Периодическая по мере погружения очистка трубы от грунта требует переналадки оборудования, что также снижает производительность.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения скорости погружения трубы в грунт.

Достигается это тем, что устройство для бестраншейной прокладки подземного трубопровода, включающее ударный механизм для погружения прокладываемого трубопровода в грунт, узел для присоединения корпуса ударного механизма к заднему торцу прокладываемого трубопровода и установленное во внутренней полости прокладываемого трубопровода с возможностью перемещения приспособление для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода с пневмоударным приводом, снабжено установленной в приемной приямке лебедкой с двумя барабанами, на каждом из которых намотан трос, и размещенным во внутренней полости прокладываемого трубопровода блокам, который кинематически связан с задним торцом прокладываемого трубопровода, при этом свободный конец размещенного на одном из барабанов лебедки троса жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода, а размещенный на втором барабане лебедки огибает блок, и его свободный конец жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода.

Такое техническое решение устройства позволяет увеличить скорость перемещения приспособления для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода, а следовательно, уменьшить размер грунтового керна и за счет этого повысить скорость погружения трубы. Кроме того, тросы лебедки, проходя через грунтовый массив, нарушают его монолитность, что снижает сопротивление внедрению трубы, облегчает разрушение грунтового керна, а следовательно, увеличивает скорость погружения трубы. Скорость погружения возрастает также вследствие того, что трос, соединенный подвижно с задним торцом погружаемой трубы, при перемещении приспособления для удаления грунта назад создает напорное усилие на трубу, направленное в сторону погружения.

Целесообразно также оснастить каждый из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом. Этим обеспечивается возможность создания усилия в холостой ветви троса, что позволяет создавать постоянное напорное усилие на трубу независимо от направления движения приспособления для удаления грунта и за счет этого повысить скорость погружения трубы в упругих глинистых грунтах.

При оснащении каждого из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом целесообразно трос лебедки соединять через корпус ударного механизма с задним концом погружаемой трубы. Это облегчает присоединение ударного механизма к трубе и снятие его с трубы, что существенно сказывается на производительности при посекционном наращивании трубопровода.

Известна установка лебедки в приемном прямке, прокладка в грунтовом массиве или в скважине троса этой лебедки и передача этим тросом тягового усилия на задний торец трубы при ее погружении и на грунтозаборное устройство при очистке ее от грунта. Трос, проложенный в грунтовом массиве, в данном случае в процессе очистки трубопровода совершает многократные возвратно-поступательные движения, что увеличивает интенсивность разрушения массива грунта перед трубой и керна грунта, поступающего в трубу, что, конечно, облегчает погружение трубопровода, внедрение и набор грунта грунтозаборным устройством. Однако использование известного устройства позволяет вести очистку трубы от грунта только после прекращения воздействия ударной нагрузки на трубу, т.е. при неподвижной трубе. Предлагаемое устройство позволяет очистку трубы производить при постоянном воздействии погружающей ударной нагрузки на трубу, что способствует более интенсивному разрушению как керна грунта, поступающего в трубу, так и массива грунта перед трубой за счет постоянной передачи ударного импульса на тросы, проложенные в грунтовом массиве, и динамического воздействия погружаемой трубы на грунтовый массив.

Авторам не известно применение для бестраншейной прокладки трубопровода устройства, снабженного двухбарабанной лебедкой, тросы которой прикреплены к приспособлению для удаления грунта, причем один из этих тросов соединен подвижно с задним торцом погружаемой трубы. Такое техническое решение не только позволяет одновременно с очисткой продолжать процесс погружения трубы в грунт, но и создавать напорное усилие на трубу, направленное в сторону погружения. Оснащение каждого из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом обеспечивает возможность создания постоянного напорного усилия на трубу независимо от направления движения грунтозаборного устройства, что также является новым техническим эффектом и авторам не известно.

На чертеже показано предлагаемое устройство в работе.

Устройство состоит из ударного механизма 1, узла 2 для присоединения ударного механизма 1 к заднему торцу погружаемой трубы 3, установленной на направляющей раме 4, закрепленной во входном приямке 5. В трубе 3 ближе к заднему торцу или (и) в узле 2 вырезаны окна 7, 8 для удаления поступающего грунта из трубы 3. В конструкцию устройства входят также приспособление для удаления грунта 9 с пневмоударным приводом 10, которое установлено внутри погружаемой трубы, и двухбарабанная лебедка 11, которую размещают и закрепляют в приемном приямке 6. Тросы 12 и 13 лебедки 11 прикреплены к приспособлению для удаления грунта 9, причем трос 12 соединен подвижно с задним торцом погружаемой трубы 3. Подвижность обеспечивается блоком 14, который закреплен на узле 2. При оснащении барабанов 15, 16 лебедки 11 независимыми регулируемыми тормозами (не показаны) трос лебедки 11 может быть закреплен непосредственно на корпусе ударного механизма 1. Тросы 12 и 13 могут быть протянуты с поверхности путем прорезки тросами грунтового массива между приямками 5, 6 до оси трассы, либо могут быть проложены путем проходки скважины из входного прямка 5 в приемный приямок 6, например, с помощью пневмопробойника.

Работы по бестраншейной прокладке трубопровода выполняются следующим образом.

Ударный механизм 1 включают в работу. В качестве ударного механизма 1 может быть использована пневматическая ударная машина (например, пневмопробойник). Под действием ударов, наносимых ударным механизмом 1, трубопровод 3 погружается в грунт. При этом через открытый передний торец трубопровода 3 в грунт 17 поступает внутрь трубопровода 3. Одновременно с включением ударного механизма 1 включают барабан лебедки 11. Под действием тягового усилия лебедки 11, передаваемого тросом 13, приспособление для удаления грунта 9 перемещается по трубопроводу 3 вперед и внедряется в грунт 17, набирая его При наборе грунта включают ударный привод 10 приспособления для удаления грунта 9. После набора грунта привод 10 приспособления 9 выключают, а лебедку 11 переключают на обратный ход, т.е. выключают барабан 15 и включают барабан 16. Под действием тягового усилия лебедки 11, передаваемого тросом 12, приспособление для удаления грунта 9 перемещается назад, транспортируя грунт к заднему торцу трубопровода 3. После перемещения приспособления для удаления грунта 9 в крайнее заднее положение включают в работу привод 10 приспособления для удаления грунта 9 и переключают лебедку 11 на прямой ход, т.е. выключают барабан 16 и включают барабан 15. Приспособление для удаления грунта 9 начинает двигаться вперед. При этом грунт 17 остается на месте, разгружается из приспособления для удаления грунта 9 и складывается в заднем конце трубопровода 3. После разгрузки грунта привод 10 приспособления для удаления грунта 9 выключают и тяговым усилием лебедки 11 перемещают его по трубе 3 вперед для набора следующей партии грунта. Далее цикл движения приспособления для удаления грунта 9 повторяется до полной очистки трубопровода 3 от грунта. Очистка происходит при непрерывном погружении трубопровода 3 ударной нагрузкой, под действием которой трубопровод 3 проскальзывает относительно грунта 17, который, перемещаясь назад, удаляется из трубопровода 3 через окна 7 в стенке трубопровода или (и) через окна 8 в приспособлении 2. В процессе очистки тросы 12 и 13 совершают многократные возвратно-поступательные движения, увеличивая тем самым интенсивность разрушения массива грунта перед трубой и керна грунта, поступающего в трубу, что уменьшает силы сопротивления внедрению труб 3 в грунт и набор грунта приспособлением для удаления грунта 9. В то же самое время постоянное воздействие ударного механизма 1 на задний торец трубопровода 3 и вибрационное воздействие ударного привода 10 приспособления для удаления грунта 9 в момент набора и разгрузки грунта способствует более интенсивному разрушению грунта за счет передачи ударного импульса на тросы 12 и 13, прикрепленные как к заднему торцу трубопровода 3, так и к приспособлению для удаления грунта 9. Таким образом тросы 12 и 13, проложенные в грунтовом массиве, постоянно совершают как поступательные, так и колебательные движения, что способствует разрушению грунта, образованию компенсационных полостей, уменьшая тем самым силы сопротивления крена движению трубы вперед.

При использовании устройства, в котором каждый из барабанов 15 и 16 лебедки 11 оснащен независимым регулируемым тормозом, обеспечивается постоянное напорное усилие на трубу независимо от направления движения приспособления для удаления грунта, что особенно эффективно при работе в упругих глинистых грунтах. В зависимости от размеров входного прямка 5 трубопровод 3 может иметь полную длину перехода до начала погружения либо наращиваться секциями по мере погружения. При посекционном наращивании трубопровода трос 12 лебедки 11 может быть соединен с задним торцом погружаемого трубопровода 3 через корпус ударного механизма 1. Это значительно облегчает процесс присоединения и снятия ударного механизма 1 с трубы 3 за счет возможности создания тягового усилия лебедкой 11 и передачи его на корпус ударного механизма 1.

За счет повышения скорости погружения тубы по указанным выше причинам, а также за счет совмещения операций погружения трубы и очистки ее от грунта повышается производительность прокладки трубопроводов.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить производительность на 15-30%

Сущность изобретения: устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов содержит ударный механизм, узел для присоединения ударного механизма к заднему торцу прокладываемого трубопровода и приспособление для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода с пневмоударным приводом. В приемном приямке размещена лебедка с двумя барабанами. Во внутренней полости прокладываемого трубопровода расположен блок, который кинематически связан с задним торцом прокладываемого трубопровода. Свободный конец размещенного на одном из барабанов троса жестко соединен с приспособлением для удаления грунта. Размещенный на втором барабане трос огибает блок и его свободный конец жестко соединен с приспособлением для удаления грунта. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ, включающее ударный механизм для погружения прокладываемого трубопровода в грунт, узел для присоединения корпуса ударного механизма к заднему торцу прокладываемого трубопровода и установленное во внутренней полости прокладываемого трубопровода с возможностью перемещения приспособление для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода с пневмоударным приводом, отличающееся тем, что оно снабжено установленной в приемном приямке лебедкой с двумя барабанами, на каждом из которых намотан трос, и размещенным во внутренней полости прокладываемого трубопровода блоком, который кинематически связан с задним торцом прокладываемого трубопровода, при этом свободный конец размещенного на одном из барабанов лебедки троса жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода, а размещенный на другом барабане лебедки трос огибает блок и его свободный конец жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый барабан лебедки имеет независимый регулируемый тормоз. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок закреплен на корпусе ударного механизма.