Технологии бестраншейной прокладки и ремонта трубопроводов водоснабжения и водоотведения. Учебное пособие

Глава 1.

Бестраншейные технологии

Ктехнологиям, называемым бестраншейными, относятся технологии прокладки, замены, ремонта, инспекции и обнаружения дефектов в подземных ком-

муникациях различного назначения с минимальным вскрытием земной поверхности (для обустройства начального и конечного котлованов) [1].

1.1. Основные преимущества использования бестраншейных технологий

Преимущества использования бестраншейных технологий можно показать по нескольким направлениям.

Технические преимущества:

—связаны с возможностью проведения работ в условиях плотной городской застройки, прокладки под автомобильными и железными дорогами, водными преградами, лесными и парковыми зонами, в сложных грунтовых условиях, на большой глубине;

—сокращением количества и сроков согласований и разрешений на проведение работ;

—сокращением сроков производства работ за счет возможности круглосуточной работы, применения высокопроизводительного оборудования и квалифицированных специалистов;

11

Глава 1. Бестраншейные технологии

—возможностью производства работ без водопонижения и при высоком уровне грунтовых вод;

—уменьшением риска аварийных ситуаций при производстве работ.

Социальные преимущества:

—связаны со значительным уменьшением неудобств для условий проживания жителей и деятельности организаций в районе проведения работ;

—минимальными помехами или их отсутствием для движения транспорта и промышленного производства;

—минимальным воздействием на почву, деревья, расти-

тельность, водные источники и т.д. в местах производства работ.

Экономические преимущества:

—связаны с уменьшением сметной стоимости прокладки и реконструкции сетей за счет сокращения сроков производства работ, уменьшения затрат на привлечение рабочей силы и землеройной техники;

—энергетических затрат;

—затрат на восстановление поврежденных участков почвы, зеленых насаждений, дорожных и других городских покрытий.

1.2.Классификация бестраншейных способов

В настоящее время существует значительное количество различных способов бестраншейного ремонта и строительства инженерных сетей. Каждый из способов имеет свои достоинства, особенности и не лишен недостатков, знание которых позволит выбрать наиболее приемлемый способ для конкретных условий. Большое количество способов бестраншейной прокладки основано на использовании труб, изготовленных

12

1.2.Классификациябестраншейныхспособов

из полимерных материалов, или полимерных рукавов (чулков). Стойкость полимерных материалов при контакте с питьевой водой, с различными, даже агрессивными сточными водами в сочетании с их высокой эластичностью и прочностью позволила перейти от традиционных открытых способов прокладки

иремонта трубопроводов к бестраншейным. По данным эксплуатации трубопроводы из полимерных материалов показали большую долговечность и надежность по сравнению с другими трубами, в первую очередь стальными. При этом необходимо обращать внимание на выбор трубопроводной арматуры, которая должна по долговечности соответствовать сроку службы самих труб. Следует отметить, что при бестраншейных работах используют и другие виды труб, в том числе стальные

итрубы ВЧШГ.

Наиболее широко используемые бестраншейные способы можно разделить на две группы:

1)прокладка (строительство) новых трубопроводов. Основные варианты — способ прокола (в разных вариантах), способ продавливания, шнековое бурение, микротоннелирование, го- ризонтально-направленное бурение, Direct Pipe, щитовая проходка;

2)восстановление существующих трубопроводов, включающее более двух десятков основных способов и их модификаций. Это такие способы, как труба в трубе, применение гидравлического разрушителя, использование полимерных рукавов, U Liner, использование гибких элементов из листового материала с зубчатой скрепляющей структурой, использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода, нанесение точечных (местных) покрытий, нанесение цементно-песча- ного или полимерного покрытия на поверхность ремонтируемого трубопровода.

13

Контрольныевопросыкглаве1

Выбор бестраншейного способа зависит от целого ряда факторов:

—диаметра и длины трубопровода, материала труб, состояния трубопровода, характеристики транспортируемой среды, итогов видеодиагностики трубопровода;

—физико-механических и гидрогеологических свойств тех грунтов, в которых предполагается прокладка труб, наличия грунтовых вод;

—наличия оборудования, необходимого для производства

работ соответствующим способом.

В литературе можно найти сравнительные данные по методам бестраншейной прокладки, которые позволяют сделать предварительный выбор того или иного способа. В качестве примера можно привести данные табл., в которых отражены практические рекомендации по некоторым способам [7, с. 158].

Кроме технических моментов при проектировании и строительстве следует минимизировать негативное влияние подземных коммуникаций на окружающую среду и застройку. Также при выборе бестраншейных способов следует оценивать опыт строительства в аналогичных условиях.

Контрольные вопросы к главе 1

1.Перечислите основные преимущества бестраншейных технологий.

2.Назовите основные способы бестраншейного восстановления трубопроводов.

3.От каких факторов зависит выбор бестраншейных способов прокладки трубопроводов?

4.В чем может заключаться уменьшение воздействия бестраншейных способов на окружающую среду?

15

Глава 2.

Основные способы бестраншейной прокладки новых трубопроводов

2.1. Способ прокола

Способ прокола относится к достаточно простым методам бестраншейных технологий. При этом способе горизонтальная скважина образуется путем уплотнения

грунта специальным оборудованием. Перед началом работ отрываются два котлована необходимой для прокладки глубины. В начальном (стартовом) котловане устанавливается металлическая рама с домкратами, создающими усилие для проталкивания трубы через грунт. Стальная труба снаряжается наконечником для более легкого движения в грунте. Домкраты периодически производят прямой и обратный ход, осуществляя цикличный процесс вдавливания трубы в грунт. Удлинение трубы производится за счет наращивания ее новыми отрезками. Наконечник вместе с трубой выходит в приемный котлован. Для прокола при таком варианте требуется достаточно большое усилие (150–2000 кН), зависящее от пористости грунта, массы трубы и длины прокола, коэффициента трения стали о грунт. Этот способ наиболее часто используется в суглинистых и глинистых грунтах, не применяется в скальных грунтах. Диаметры прокладываемой трубы и ее длина невелики: диаметр не превышает 500 мм, а длина — 80 м. Стальные трубы используются затем как основные или в качестве футляра для трубы из другого материала.

К другим вариантам способа прокола относятся вибропро кол, прокол с помощью пневмопробойника и гидропрокол.

16

2.1.Способпрокола

При осуществлении вибропрокола используют вибромолоты, создающие продольно-направленные колебания. При вибропроколе трубу с закрепленным на ней наконечником противоположным концом устанавливают в наконечник вибромолота. Под действием ударных импульсов вибромолота и при дополнительном статическом вдавливании с помощью пригрузочного полиспаста труба вводится в грунт, и постепенно наращивается ее длина.

Вариант с пневмопробойником используют для прокладки труб в грунтах малой и средней плотности. Пневмопробойник состоит из корпуса, съемного расширителя, ударника, золотника и шланга для подачи сжатого воздуха.

При пробивке скважины ударник совершает возвратнопоступательное движение и наносит удары по передней части корпуса, вследствие чего происходит внедрение в грунт. Обратному ходу корпуса препятствуют силы трения, возникающие между его наружной поверхностью и грунтом. В качестве применяемого оборудования можно привести пневмопробойники Grundomat (рис. 1) для прокладки труб диаметром до 160 мм с двухтактным способом для проходки в каменистых грунтах [8]. Во время первого такта удар происходит по зубилу. Головка зубила проходит в почву (пилотное бурение) и разбивает возможные препятствия. При втором такте удар происходит по корпусу, который подтягивается за зубилом вместе

струбой. С помощью сжатого воздуха Grundomat продвигается к цели сквозь грунт, включения камней и строительный мусор. При этом грунт раздвигается и уплотняется вокруг образующегося бурового отверстия. Трубы из ПНД затягиваются в отверстие самим пробойником. Шланг для подачи воздуха проходит через трубу. Пневмопробойники обладают рядом преимуществ: относительно небольшая стоимость (например, по сравнению

сустановкой ГНБ); с их помощью можно прокладывать или ремонтировать коммуникации в непосредственной близости от других коммуникаций, поскольку работа пневмопробойника

17

Глава 2. Основные способы бестраншейной прокладки новых трубопроводов

не сопровождается значительным уплотнением грунта в окружающем массиве.

При гидропроколе струя воды под давлением выходит из конической насадки, расположенной впереди трубы. Таким образом, вода размывает грунт и помогает насадке вместе с трубой двигаться вперед. Расход воды зависит от вида грунта, напора подаваемой воды и скорости ее истечения. К преимуществам способа относится довольно высокая скорость проходки (до 30 м за смену). К недостаткам можно отнести неблагоприятные условия работы из-за поступления воды в рабочий котлован и необходимость сброса пульпы, возможность отклонения от проектного направления, относительно небольшую длину проходки. Также требуются насосы подачи воды на размыв грунта и удаления грязной воды.

Рис. 1. Пневмопробойник Grundomat 1

1 Рисунок с сайта. URL: https://os1.ru/article/7511-vibroudurnaya- bestransheynaya-tehnologiya-metod-prokola (дата обращения: 29.08.2022).

18

2.1.Способпрокола

Вариант с продавливанием отличается от предыдущих тем, что вдавливаемый открытый конец трубы оснащается ножом. При этом грунт попадает внутрь трубы в виде плотного керна, который требуется разрыхлять и удалять, что обычно осуществляют механизированным способом. Продавливанием прокладывают трубы диаметром от 600 до 1400 мм и на расстояние до 80–100 м. Скорость проходки 4–5 м в день. Для продавливания труб применяют нажимные насосно-домкратные установки с несколькими домкратами. Для восприятия усилий требуется выполнять мощные упорные стенки. На рисунке 2 показана отечественная установка для продавливания.

Рис. 2. Установка для продавливания «Геракл»2

При забивке стальных труб диаметром до 1400 мм можно использовать пневмоударные машины. Первоначально трубу открытым концом вводят на небольшое расстояние, затем к грунту внутри трубы подается виброударная желонка, которая с помощью вибромолота вдавливается в грунт, забирая какое-то его количество. Дальше желонка с грунтом возвращается к разгрузочным окнам, где производится ее разгрузка под

2 Рисунок с сайта. URL: http://zavodgnb.ru/text-news/novaya-razrabotka- upt-6-gerakl/ (дата обращения: 29.08.2022).

19

Глава 2. Основные способы бестраншейной прокладки новых трубопроводов

действием вибромолота на дно траншеи. Процесс проходки состоит из нескольких повторяющихся циклов забора и разгрузки грунта. Способ продавливания используется для прокладки труб под автомобильными и железными дорогами.

2.2.Горизонтальное шнековое бурение

Вшнековых установках горизонтального бурения совмещены процессы бурения и прокладки труб с одновременным удалением извлекаемого из забоя грунта (рис. 3). Такими установками можно прокладывать трубопроводы диаметром до 1800 мм при скорости бурения в грунтах IV группы от 1,5 до 19 м/ч протяженностью до 60 м. Бурение скважины производится фрезерной головкой, удаление грунта — винтовым конвейером. Прокладка по этому способу требует относительно меньших усилий, чем при проколе или продавливании.

Рис. 3. Установка горизонтального шнекового бурения3

3 Рисунок с сайта. URL: https://novatechservice.ru/equipment/bur/mb-

d6072-15 (дата обращения: 29.08.2022).

20