СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДА В ГРУНТЕ Российский патент 1999 года по МПК F16L1/28 

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

Известен способ бестраншейной прокладки трубопровода в грунте (гидропрокол), включающий размыв в грунте канала и введение в него трубопровода, причем размыв ведут струей воды, подаваемой из наконечника прокладываемого трубопровода, а размытый грунт в виде пульпы истекает по затрубному зазору (см. А. К. Гефдинг, И. И. Беловская. Бестраншейный способ прокладки труб. Гос. издат. литературы по строительству и архитектуре. Ленинград, 1955, с. 57).

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;
- ограниченная - до 30-40 м - дальность прокладки трубы;
- отклонение трубы от прямолинейного направления в процессе прокладки.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ бестраншейной прокладки трубопровода в грунте, включающий бурение на трассе трубопровода скважин на глубину не менее глубины заложения трубопровода с пересечением ими его проектной оси, посекционный размыв в грунте канала из скважин струями жидкости и газа, направленными вдоль оси прокладки трубопровода, и введение в канал трубопровода (см. заявку N 94027470/06 - 027096 от 19.07.94, по которой принято решение о выдаче патента РФ).

Недостатки этого способа:
- для осуществления размыва из скважин требуется прокладка к ним коммуникаций и работа механизмов на поверхности, что усложняет производство работ;
- для размыва в грунте канала с требуемыми поперечными размерами может потребоваться повышенный расход подачи жидкости (воды или глинистого раствора), либо применение специального струйного монитора, обеспечивающего поперечное перемещение струи, что также усложняет проведение работ.

Техническим результатом изобретения является упрощение производства работ и, соответственно, сокращение затрат на прокладку трубопровода в грунте.

Этот технический результат достигается за счет того, что в способе бестраншейной прокладки трубопровода в грунте, включающем бурение на трассе трубопровода скважин на глубину не менее глубины заложения трубопровода с пересечением ими его проектной оси, посекционный размыв в грунте канала струями жидкости и газа, направленными вдоль оси прокладки трубопровода, и введение в канал трубопровода, одновременно с введением в канал трубопровода ведут расширение канала струями жидкости, направленными под углом к оси трубопровода в направлении его прокладки, причем струи жидкости и газа подают из наконечника прокладываемого трубопровода.

На фиг. 1 показано образование секции горизонтального канала в грунте, на фиг. 2 - введение трубопровода в канал с его расширением, на фиг. 3 - наконечник трубопровода.

Способ осуществляют следующим образом.

У начала трассы прокладываемого трубопровода 1 сооружают подготовительное устройство, например, колодец 2 с уплотнением 3 в его стенке, устанавливают домкрат 4. В уплотнение 3 вводят наконечник трубопровода 1, имеющий центральное водяное сопло 5, соосное с ним кольцевое воздушное сопло 6 и периферийные водяные сопла 7. Внутри трубопровода 1 размещены трубы 8, 9, 10 для подвода воды и воздуха к соплам 5, 6, 7.

На трассе прокладываемого трубопровода 1 бурят вертикальные или наклонные скважины 11 на глубину не менее глубины заложения трубопровода 1 с пересечением ими его проектной оси. Первую из скважин 11 располагают вблизи стенки колодца 2 и наконечника трубопровода 1. Вторую из скважин 11 располагают от первой на расстоянии не более длины последующего размыва секции канала 12. Скважины 11 выполняют в нижней части, в интервале прокладки трубопровода 1, без обсадки трубами, например, под глинистым раствором, верхняя часть скважин 11 может быть обсажена трубами.

В трубу 8 подают под давлением воду, в трубу 9 - воздух. Истекающая из сопла 5 струя воды 13 в воздушном потоке размывает в грунте горизонтальную протяженную каверну - первичную секцию канала 12. Размытый грунт в виде пульпы 14 движется навстречу струе 13 и истекает из первой скважины 11 на поверхность. После достижения размытой секцией канала 12 второй скважины 11 подачу воды в трубу 8 прекращают и начинают подачу воды в трубу 10 к периферийным соплам 7. Одновременно с этим начинают продвижение трубопровода 1. Струи воды 15 из периферийных сопел 7 размывают грунт, расширяя первичную секцию канала 12. Пульпа 14 при этом движется вперед по первичной секции канала 12 и истекает на поверхность из второй скважины 11.

Для обеспечения процесса расширения канала 12 и движения пульпы 14 в направлении прокладки периферийные сопла 7 и истекающие из них струи 15 направлены под углом к оси трубопровода 1 в направлении его продвижения. Углы наклона струй 15 могут быть различными в зависимости от вида грунта, диаметра прокладываемого трубопровода 1, конструкции его наконечника.

По достижении наконечником трубопровода 1 второй скважины 11 трубопровод 1 останавливают, подачу воды в периферийные сопла 7 прекращают и начинают вновь подавать воду в центральное сопло 5, повторяя цикл размыва и продвижения трубопровода 1 на участке между второй и третьей скважинами 11, а затем и на последующих участках.

По окончании прокладки трубопровода 1 в затрубную часть канала 12 может быть закачан через скважины 11 недеформируемый материал, например, твердеющий раствор. Последний образует обойму трубопровода 1, выполняющую функции фиксирования и изоляции трубопровода, а также предотвращения деформаций грунта.

Пример выполнения способа.

Из колодца к оврагу прокладывается горизонтальный подземный трубопровод длиной 100 м из стальных труб диаметром 200 мм. Глубина заложения трубопровода - 3 м, грунт песчаный.

В колодце диаметром 3 м размещают домкратную установку, на поверхности вблизи колодца устанавливают насос и компрессор. В стенке колодца образуют отверстие с уплотнительным кольцом, в которое вводят наконечник трубопровода. Внутри первой секции трубопровода размещают подводящие трубы для воды и воздуха к соплам наконечника.

Вблизи стенки колодца, около наконечника трубопровода, бурят первую скважину диаметром 100 мм глубиной 3,5 м. Скважину обсаживают трубой до глубины 2,7 м, нижнюю часть скважины оставляют без обсадки и заполняют глинистым раствором.

На расстоянии 10 м от первой скважины бурят такую же вторую скважину, с пересечением ею проектной оси прокладываемого трубопровода.

Через подводящие трубы подают к центральному соплу наконечника трубопровода воду под давлением 5 - 6 МПа с расходом 50-60 м³/час и воздух к кольцевому соплу под давлением 0,1 МПа с расходом 2 - 3 м³/мин. По экспериментальным данным применения струйной технологии при строительстве противофильтрационных завес, укреплении грунтов и скважинной гидродобыче полезных ископаемых, струя воды в воздушном потоке с указанными параметрами размывает в несвязном и слабосвязном грунте протяженную каверну длиной до 10 - 15 м. Размытый грунт в виде пульпы движется навстречу струе и изливается из первой скважины на поверхность.

После достижения размываемой в грунте каверной второй скважины прекращают подачу воздуха и в каверну вместо воды подают глинистый раствор в объеме, равном объему размытой каверны и двух скважин, до появления глинистого раствора в устье скважин. Глинистый раствор обеспечивает устойчивость размытой каверны - первой секции канала в грунте.

После прекращения подачи глинистого раствора начинают подачу воды к периферийным соплам наконечника трубопровода. Одновременно начинают продвижение секции трубопровода в расширяемую периферийными струями первичную каверну в грунте. При остановках трубопровода для присоединения очередной его секции в каверну вновь может быть подан глинистый раствор.

После достижения наконечником трубопровода второй скважины прекращают продвижение трубопровода и вновь ведут размыв струей из центрального сопла до следующей скважины, повторяя затем цикл размыва грунта и продвижения трубопровода.

После прокладки трубопровода на полную его длину в затрубную часть канала закачивают через скважины цементный раствор.

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

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для прокладки в грунте трубопроводов различного назначения, преимущественно в несвязных и слабосвязных грунтах. На трассе трубопровода между рабочим и приемным колодцами бурят скважины. Из рабочего колодца размывают канал до ближайшей скважины и вводят в канал трубопровод. Размыв канала ведут струями жидкости и газа из наконечника трубопровода. Размыв секций канала и введение в них трубопровода ведут попеременно с остановкой в скважине наконечника трубопровода. При введении трубопровода в очередную секцию осуществляют ее расширение направленными под углом к оси трубопровода струями. Упрощает производство работ и снижает затраты на строительство трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ бестраншейной прокладки трубопровода преимущественно в несвязных и слабосвязных грунтах, заключающийся в бурении на трассе трубопровода между рабочим и приемным колодцами скважин на глубину не менее глубины заложения трубопровода с пересечением его проектной оси, посекционном из скважин размыве в грунте канала струями жидкости и газа и введении трубопровода из рабочего колодца в канал, отличающийся тем, что первую по ходу трубопровода скважину бурят вблизи стенки рабочего колодца, размыв секций канала и введение в них трубопровода ведут попеременно в направлении от рабочего колодца до ближайшей скважины с остановкой в скважине наконечника трубопровода при размыве очередной секции канала, а введение в нее трубопровода совмещают с ее расширением, при этом расширяют секции канала направленными под углом к оси прокладываемого трубопровода струями жидкости, причем струи жидкости и газа подают из наконечника прокладываемого трубопровода. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после размыва между скважинами очередной секции канала в нее подают глинистый раствор.