СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УЛОЖЕННОГО В ЗЕМЛЕ ПУСТОТЕЛОГО ОБЪЕКТА Российский патент 1999 года по МПК F16L1/28 

Изобретение относится к способу извлечения объектов, находящихся в земле, в частности подземных труб коммунального хозяйства.

После эксплуатации в течение десятков лет в трубах, например водопроводных, могут появиться течи или другие дефекты, в результате чего становится необходимой их замена на новые. В прошлом такие трубы, подведенные к домам, изготавливались, помимо других материалов, из свинца. Поэтому с точки зрения здоровья людей или состояния окружающей среды целесообразно или даже необходимо заменить свинцовые трубы на трубы из другого материала, предпочтительно полиэтилена. С этой целью нужно извлечь свинцовые трубы из земли, а на их место положить новые трубы. Однако когда передний конец свинцовой трубы соединяют с тяговым элементом и затем пытаются ее вытянуть, труба сразу же разрывается из-за ее низкой прочности на растяжение.

Известен способ извлечения уложенных в земле труб (см. DE 3733463, кл. E 16 L 1/02, 30.03.89), согласно которому извлекаемую трубу соединяют с заменяющей ее трубой и пропускают от протягивающего устройства через обе трубы тяговый стержень, который прикрепляют к свободному (заднему) концу заменяющей трубы. Таким образом, сила тяги от протягивающего устройства приложена к каждой трубе со стороны ее заднего конца так, что обе они проталкиваются в направлении к траншее, где находится протягивающее устройство. Недостаток этого способа состоят в том, что прочность свинцовой трубы на сжатие может оказаться недостаточной и она будет деформироваться.

Поэтому целью настоящего изобретения является создание способа для извлечения уложенного в земле пустотелого объекта, оба конца которого открыты и доступны, без его разрыва или деформации.

Согласно изобретению эта цель достигается тем, что в способе извлечения уложенного в земле пустотелого объекта, к которому имеется доступ с его обоих противоположных концов, согласно изобретению рукав, внутри которого может быть создано давление, один или вместе с тяговым элементом, вводят в пустотелый объект по меньшей мере на часть его длины в состоянии, когда давление внутри рукава отсутствует, внутри рукава создают давление и прижимают его к внутренней стенке пустотелого объекта так, что между внутренней стенкой пустотелого объекта, с одной стороны, и рукавом и/или тяговым элементом, прижимаемым к внутренней стенке пустотелого объекта давлением внутри рукава, с другой стороны, создается фрикционное соединение, и затем, поддерживая давление внутри рукава, извлекают пустотелый объект из земли в его продольном направлении путем его принудительного перемещения рукавом и/или тяговым элементом с помощью указанного фрикционного соединения.

Указанные операции обеспечивают приложение растягивающего усилия к пустотелому объекту по всей длине рукава и/или тягового элемента, введенного в пустотелый объект, равномерно, без возникновения в пустотелом объекте пиков нагрузки, что исключает его разрыв.

Тяговый элемент рекомендуется вводить в пустотелый объект вместе с рукавом в том случае, когда сил растяжения, передаваемых с помощью рукава, недостаточно.

Предпочтительно, чтобы растяжимость рукава и, при необходимости, тягового элемента в продольном направлении превышала растяжимость пустотелого объекта. В этом случае в начале процедуры извлечения рукав растягивается. В результате труба начинает двигаться не сразу по всей длине, а движение начинается с тягового конца пустотелого объекта, а затем распространяется, растягивая пустотелый объект или открывая все втулочные соединения, которые могут быть в трубе, по всей длине вплоть до противоположного конца. По этой причине можно значительно уменьшить силы растяжения, необходимые для приведения пустотелого объекта в движение. Для достижения этого эффекта может оказаться достаточным выполнить рукав с находящимися на расстоянии друг от друга секциями, растяжимость которых в продольном направлении соответствует растяжимости трубы в продольном направлении.

Предпочтительно, чтобы извлечение пустотелого объекта из земли осуществляли одновременно с укладкой в землю нового пустотелого объекта, который присоединяют позади заднего, если смотреть в направлении тяги, конца извлекаемого пустотелого объекта. Таким образом, извлечение старого пустотелого объекта и укладку нового пустотелого объекта можно осуществить за одну операцию.

Предпочтительно, чтобы рукав и, при необходимости, тяговый элемент вводились в пустотелый объект с помощью протягивающего троса, а рукав и, при необходимости, тяговый элемент, с одной стороны, и протягивающий трос, с другой стороны, соединялись с помощью соединительного устройства. В этом случае при введении рукава и, при необходимости, тягового элемента соединительное устройство может расширять, калибровать и/или выравнивать внутренний канал пустотелого объекта, в результате чего облегчается последующее введение в него рукава и, при необходимости, тягового элемента.

Ниже изобретение будет описано подробно со ссылками на вариант, приведенный в качестве примера и показанный на чертежах, где:
на фиг.1 показана первая операция способа замены свинцовой трубы полиэтиленовой трубой,
на фиг. 2 показана вторая операция способа замены свинцовой трубы полиэтиленовой трубой,
на фиг. 3 показана третья операция способа замены свинцовой трубы полиэтиленовой трубой,
на фиг.4 показана четвертая операция способа замены свинцовой трубы полиэтиленовой трубой,
на фиг.5 показано поперечное сечение свинцовой трубы с введенными протягивающим тросом и рукавом, внутри которого отсутствует давление,
на фиг.6 показано сечение трубы с высокопрочным рукавом, который, благодаря наличию внутри него давления, находится во фрикционном соединении с внутренней стенкой трубы, обеспечивающим возможность ее принудительного перемещения,
на фиг. 7 показано поперечное сечение свинцовой трубы с введенными протягивающим тросом и рукавом, находящимся под давлением,
на фиг. 8 показано соединение тягового троса и рукава с протягивающим тросом в процессе ввода в свинцовую трубу и
на фиг.9 показано соединение тягового троса, свинцовой трубы и полиэтиленовой трубы в процессе извлечения свинцовой трубы и укладки полиэтиленовой трубы.

Для удаления свинцовой трубы 2, ведущей к дому, выкапывают траншею 3 площадью, например, 1,5 м х 0,8 м в месте, где эта труба соединяется с магистральной водопроводной трубой 1. Свинцовую трубу 2, ведущую в подвал дома 4 и имеющую длину приблизительно от б до 25 м, отсоединяют в траншее 3 от магистральной трубы 1 и в подвале дома 4 - от труб в доме. Через свинцовую трубу 2, оба конца которой доступны, из траншеи 3 в подвал дома 4 пропускают расширитель 8. В подвале находится барабан 9 с намотанным на него протягивающим тросом 10. Последний соединяют с расширителем и протягивают через свинцовую трубу в траншею 3.

В следующей операции, показанной на фиг. 2, в траншее устанавливают барабан 11 с намотанным на нем тяговым элементом, например тяговым тросом 12. Для экономии места барабан 13 с намотанным на нем рукавом 14, имеющим высокопрочные продольные волокна, устанавливают выше траншеи 3. Барабан 13 снабжен вращающейся проходной втулкой, через которую от внешнего источника в рукав 14 можно подавать жидкость или газ. С помощью соединительного устройства 15 конец протягивающего троса 10, находящийся в траншее 3, соединяют с тяговым тросом 12 и с рукавом 14 и протягивают в подвал дома 4. Соединительное устройство 15 служит также для герметичного закрывания свободного конца рукава 14. Соединительное устройство выполнено так или имеет такой диаметр, что при прохождении через свинцовую трубу 2 оно расширяет и/или калибрует канал внутри трубы и очищает и выравнивает ее внутреннюю стенку, что облегчает последующее введение рукава 14.

Как показано на фиг. 3, после того, как протягивающий трос 10 отсоединен, в подвале дома 4 к соединительному устройству 15 присоединяют полиэтиленовую трубу 16, которую нужно уложить. Если полиэтиленовая труба 16 имеет больший диаметр, чем свинцовая труба, то между соединительным устройством 15 и полиэтиленовой трубой 16 помещают расширительную головку 17, или само соединительное устройство может включать расширительную головку.

Затем, как показано на фиг. 4, рукав 14 заполняют жидкостью, например водой, через клапан 19 и вращающуюся проходную втулку барабана 13 с помощью гидравлического насоса 18 с приводным двигателем, причем внутри рукава поддерживают такое давление, что тяговый трос 12 надежно прижат к внутренней стенке свинцовой трубы 2. Тяговый трос 12 вытягивают барабаном 11, при этом за счет сильного прижима тягового троса 12 к внутренней стенке свинцовой трубы 2 по всей ее длине обеспечивается фрикционное соединение для принудительного перемещения трубы 2, в результате чего растягивающая сила к свинцовой трубе 2 прикладывается равномерно. Поэтому при вытягивании тягового троса 12 свинцовая труба 2 перемещается вместе с ним так, что в ней не возникает пиков нагрузки и нет опасности ее разрыва. Одновременно с этим полиэтиленовая труба 16, соединенная через расширительную головку 17 с соединительным устройством 15, втягивается в пространство, оставшееся после удаления свинцовой трубы 2 и расширенное с помощью расширительной головки 17.

В траншее 3 перед барабаном 11 в направлении свинцовой трубы 2 установлено режущее устройство 20, которое может быть выполнено, например, в виде фрезерной втулки с ножами или режущими роликами. Это устройство разрезает трубу 2 в продольном направлении так, что ее можно отделить от тягового троса 12 и рукава 14. Затем тяговый трос 12 может быть намотан на барабан 11, а рукав 14 - на барабан 13 при сохранении давления в рукаве 14. Для этого барабан 11 тягового троса и барабан 13 рукава снабжены подходящими приводными устройствами, причем тяговое усилие, необходимое для извлечения свинцовой трубы 2 и укладки полиэтиленовой трубы 16, создается с помощью барабана 11 тягового троса. Рукав 14 с тяговым тросом 12 и свинцовой трубой 2, которая может не подвергаться разрушению, могут наматываться вместе на барабан 11 троса. После того, как свинцовая труба 2 полностью извлечена из земли, а полиэтиленовая труба 16 соответственно уложена вплоть до траншеи 3, давление в рукаве 14 снимают, и тяговый трос 12 с рукавом 14, соединенные с соединительным устройством 15, могут быть отделены друг от друга, а барабан 11 троса и барабан 13 рукава могут быть перевезены в другое место, где они будут использоваться.

На фиг. 5 и 7 показано сечение свинцовой трубы 2 с вставленными тяговым тросом 12 и рукавом 14, причем на фиг. 5 внутри рукава 14 давление отсутствует, а на фиг. 7 рукав заполнен жидкостью, которая находится под давлением заданной величины. Благодаря этому внутреннему давлению в рукаве 14 тяговый трос 12 прижат к внутренней стенке свинцовой трубы 2 и между ними образуется фрикционное соединение для принудительного перемещения трубы 2. Величина необходимого внутреннего давления в рукаве 14 зависит от силы на единицу длины, необходимой для извлечения свинцовой трубы 2. Эта величина зависит от диаметра свинцовой трубы 2, нагрузки, создаваемой лежащим сверху земляным слоем, свойств грунта или силы трения между землей и свинцовой трубой, от коэффициента трения между свинцовой трубой и тяговым тросом и от других факторов.

На фиг. 6 показан вариант выполнения изобретения без дополнительного тягового элемента, т.е. только с тяговым рукавом 14, внутри которого создается давление. В этом случае под действием внутреннего давления рукав 14 деформируется так, что прижимается к внутренней стенке трубы. Таким образом, образуется фрикционное соединение, позволяющее принудительно перемещать трубу 2. На фиг. 8 показано соединительное устройство 15 для соединения протягивающего троса 10 с тяговым тросом 12 и рукавом 14 перед их вводом в свинцовую трубу 2. Это состояние соответствует операции, иллюстрируемой на фиг. 2.

Рукав 14 на одном конце сложен и зажат между двумя конусами 21 и 22 так, что герметично закрыт для жидкости или газа. Внешние пряди на конце тягового троса 12 отделены и прочно спаяны твердым припоем. Для соединения с протягивающим тросом 10 используются только внутренние пряди, которые обладают достаточной прочностью на растяжение для протягивания полиэтиленовой трубы 16. Внутренние пряди тягового троса 12 закреплены тремя зажимными клиньями 24, расположенными рядом друг с другом по периферии и зажатыми в конусе 23. Для освобождения зажимных клиньев 24 имеется соединительная гайка 25. Конец протягивающего троса 10 сложен в петлю 26 и соединен с тяговым тросом 12 с помощью вилки 27, которая привинчивается к конусу 23 и в которой имеется болт 28. Для создания петли 26 используется прижимная втулка 29. На протягивающем тросе 10 установлена еще одна прижимная втулка 30, несущая калибрующую оправку 31, которая предназначена для устранения деформаций или сужений в свинцовой трубе 2, очистки ее внутренней поверхности от отложений и для сглаживания внутренней поверхности трубы, а при необходимости и для увеличения сечения свинцовой трубы 2.

На фиг.9 показано соединительное устройство 15 между тяговым тросом 12 и полиэтиленовой трубой 16 в положении, соответствующем извлечению свинцовой трубы 2 и введению полиэтиленовой трубы 16, т.е. операции, показанной на фиг. 4. После того, как с помощью протягивающего троса 10 соединительное устройство, показанное на фиг. 8, втянуто в подвал дома 4, протягивающий трос 10 с калибрующей оправкой 31 отсоединяют, ослабляя болт 28, и к вилке 27 прикрепляют тяговую головку 32 для полиэтиленовой трубы 16. Соединение между вилкой 27 и тяговой головкой 32 осуществляют с помощью соединителя 33 с осевым перемещением, оба конца которого закреплены болтами 28 и 34. Тяговая головка 32 выполнена в виде расширительной головки, т.е. ее наружный диаметр больше наружного диаметра свинцовой трубы 2. Таким образом, можно заменить, например, свинцовую трубу с наружным диаметром 36 мм полиэтиленовой трубой с наружным диаметром 44 мм. Полиэтиленовую трубу прикрепляют к тяговой головке 32.

Описанные варианты выполнения изобретения относятся к способу извлечения трубы 2, лежащей в земле, в котором для извлечения трубы в дополнение к рукаву 14 используют тяговый элемент в виде тягового троса 12. Если рукав 14 имеет достаточную прочность на разрыв, чтобы извлечь трубу 2 только с помощью одного рукава 14, и если необходимо уложить полиэтиленовую трубу 16, то тяговый элемент может отсутствовать. В этом случае введение рукава 14 упрощается. Свободный конец рукава 14, введенного при отсутствии давления в трубу 2, с помощью зажимного устройства соединяют с пневматической или гидравлической лебедкой тягового троса. Затем внутри рукава создают пневматическое или гидравлическое давление и в результате поперечного упругого расширения рукава он прижимается к внутренней стенке трубы 2, образуя фрикционное соединение с трубой, обеспечивающее возможность ее принудительного перемещения. Затем с помощью лебедки создают необходимое растягивающее усилие для извлечения рукава 14 и трубы 2, и они вместе наматываются на барабан лебедки.

С помощью предлагаемого способа можно также извлекать трубы, выполненные из материала, отличного от свинца. Кроме того, вместо тягового троса можно использовать другой тяговый элемент, например тяговую цепь или тяговый стержень. Кроме того, для создания давления внутри рукава можно использовать газ, предпочтительно воздух.

Изобретение относится к строительству и используется при извлечении пустотелого объекта, находящегося в земле, например свинцовой трубы, оба конца которой доступны. В трубе размещают рукав, внутри которого отсутствует давление, внутри рукава создают давление, в результате чего он прижимается к внутренней стенке пустотелого объекта-трубы и, поддерживая давление внутри рукава, извлекают из земли трубу в продольном направлении с помощью рукава без их относительного аксиального перемещения. Позади заднего конца свинцовой трубы к ней или к рукаву можно прикрепить новую трубу, которую укладывают в землю одновременно с извлечением старой свинцовой трубы. Вместе с рукавом в трубу может быть введен дополнительный тяговый элемент, который при подаче давления внутрь рукава прижимается к внутренней стенке трубы и который самостоятельно или совместно с рукавом может быть использован для извлечения трубы. Повышает надежность извлечения из грунта трубы благодаря предотвращению ее разрыва. 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ извлечения уложенного в земле пустотелого объекта, к которому имеется доступ с его обоих противоположных концов, отличающийся тем, что рукав (14), внутри которого может быть создано давление, один или вместе с тяговым элементом (12) вводят в пустотелый объект (2) по меньшей мере на часть его длины в состоянии, когда давление внутри рукава отсутствует, внутри рукава (14) создают давление и прижимают его к внутренней стенке пустотелого объекта (2) так, что между внутренней стенкой пустотелого объекта, с одной стороны, и рукавом (14) и/или тяговым элементом (12), прижимаемым к внутренней стенке пустотелого объекта давлением внутри рукава, с другой стороны, создается фрикционное соединение, затем, поддерживая давление внутри рукава (14), извлекают пустотелый объект (2) из земли в его продольном направлении путем его принудительного перемещения рукавом (14) и/или тяговым элементом (12) с помощью указанного фрикционного соединения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растяжимость рукава (14) и, при необходимости, тягового элемента (12) в продольном направлении больше, чем растяжимость пустотелого объекта (2). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рукав (14) имеет удаленные друг от друга в продольном направлении части, растяжимость которых в продольном направлении превышает растяжимость пустотелого объекта (2). 4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что извлечение пустотелого объекта (2) из земли осуществляют одновременно с укладкой в землю нового пустотелого объекта (16), который присоединяют позади заднего, если смотреть в направлении тяги, конца извлекаемого объекта (2). 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что новый пустотелый объект (16) присоединяют к тяговому элементу (12) с помощью соединительного устройства (15). 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что между соединительным устройством (15) и новым пустотелым объектом (16) помещают расширительную головку (17). 7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что рукав (14) и, при необходимости, тяговый элемент (12) вводят в пустотелый объект (2) с помощью протягивающего троса (10). 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что рукав (14) и, при необходимости, тяговый элемент (12), с одной стороны, и протягивающий трос (10), с другой стороны, соединяют с помощью соединительного устройства (15). 9. Способ по одному из пп.5 - 8, отличающийся тем, что при введении рукава (14) и, при необходимости, тягового элемента (12) с помощью соединительного устройства (15) расширяют, калибруют и/или выравнивают внутренний канал пустотелого объекта (2). 10. Способ по одному из пп.7 - 9, отличающийся тем, что через пустотелый объект (2) пропускают расширитель (8), а затем с помощью расширителя через пустотелый объект (2) протягивают в противоположном направлении протягивающий трос (10). 11. Способ по одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что извлеченную часть пустотелого объекта (2) механически рассекают и отделяют от рукава (14) и, при необходимости, от тягового элемента (12) в процессе дальнейшего извлечения. 12. Способ по одному из пп.1 - 11, отличающийся тем, что извлекаемый пустотелый объект представляет собой свинцовую трубу (2). 13. Способ по одному из пп.4 - 12, отличающийся тем, что новый пустотелый объект представляет собой полиэтиленовую трубу (16). 14. Способ по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что тяговый элемент представляет собой трос (12). 15. Способ по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что тяговый элемент представляет собой цепь. 16. Способ по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что тяговый элемент представляет собой стержень. 17. Способ по одному из пп.1 - 16, отличающийся тем, что рукав (14) имеет высокопрочные продольные волокна. 18. Способ по одному из пп.1 - 17, отличающийся тем, что давление внутри рукава (14) создают с помощью жидкости. 19. Способ по одному из пп.1 - 17, отличающийся тем, что давление внутри рукава (14) создают с помощью газа. 20. Способ по одному из пп.1 - 19, отличающийся тем, что используют пустотелый объект (2), ведущий к дому, доступ к пустотелому объекту (2) с его конца, сообщенного с магистральной трубой (1), обеспечивают через траншею (3), а с конца, ведущего в дом (4), через подвал дома или траншею, вырытую перед домом.