Бестраншейные технологии строительства трубопроводов. Бестраншейная прокладка трубопроводов

21.09.2019Рубрика: Беременность

Использование: замена и ремонт подземных трубопроводов. Сущность изобретения: при бестраншейной замене трубопровода с ремонтной муфтой из монтажного колодца ударным механизмом удаляют старый трубопровод с его разрушением и образованием скважины диаметром, превышающим наружный диаметр старого трубопровода. Устраняют последний по частям до ремонтной муфты из двух противоположных монтажных колодцев. Устранение оставшейся части старого трубопровода и выбивание муфты в свободный колодец совмещают с втягиванием нового трубопровода. 3 ил.

Изобретение относится к строительному производству и может быть использовано при бестраншейной замене старых подземных трубопроводов, при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций. Известен способ бестраншейной замены подземных коммуникаций (патент РФ N 2003911 С1), заключающийся в разламывании заменяемого трубопровода, вдавливании его осколков в массив грунта с образованием скважины и затягивании в нее нового трубопровода с помощью пневмоударного механизма. Недостатком данного способа замены является необходимость осуществления дополнительных земельных работ в случае, если на наружной поверхности старого трубопровода размещена ремонтная металлическая муфта, требующая для ее удаления больших энергетических усилий. Пневматический ударный механизм не всегда в состоянии разрубить ее. Так же в способе замены подземного трубопровода (патент РФ N 2003909), включающем нарезание продольных борозд на старом трубопроводе и приложение к его стенкам сосредоточенных разрушающих усилий с помощью режущих ребер, расположенных на корпусе пневмоударного инструмента, при наличии ремонтной металлической муфты на старом трубопроводе может произойти заклинивание инструмента в связи с цельнометаллической литой структурой муфты. На практике в данных случаях производят разрытие грунта в месте нахождения муфты, извлечение ее, а затем работы по замене продолжаются. Это ведет к большим временным потерям, затратам. физического труда. Наиболее близким по технической сущности является способ бестраншейной замены подземного трубопровода (патент РФ N 2003918), заключающийся в устранении под действием ударной нагрузки заменяемого старого трубопровода и втрамбовывании его обломков в грунт с последующим втягиванием нового трубопровода. Недостатком данного способа замены является то, что в случае встречи ударного механизма с ремонтной металлической муфтой и приложении значительной ударной нагрузки может произойти вынужденная остановка ударного механизма в момент соприкосновения его с металлической ремонтной муфтой, что приведет к необходимости проведения открытых земельных работ и замедлению процесса замены. Технической задачей, решаемой данным изобретением, является ускорение способа замены трубопровода. Предлагаемый способ замены, включающий устранение старого трубопровода и втягивание нового трубопровода из монтажных колодцев, заключается в том, что устранение старого трубопровода ведут до ремонтной муфты с каждого из колодцев, а затем выбивают муфту в один из монтажных колодцев. Целесообразно при устранении старого трубопровода со стороны колодца, в который выбивают муфту, образовать скважину диаметром, большим диаметра муфты. Выполнение замены трубопровода данным способом значительно ускоряет время работ по замене, так как исключается необходимость разрытия участка трассы в месте нахождения муфты и удаления ее с применением физического труда. На фиг. 1 показан продольный разрез заменяемого трубопровода с одним из возможных вариантов устройства для реализации заявляемого способа. Сущность предлагаемого способа показана на примере конкретного использования. Устройство, реализующее данный способ, размещается внутри старого заменяемого трубопровода 1 из монтажного колодца 2, состоит из ударного механизма 3, например, пневмопробойника. В головной части ударного механизма 3 размещен имеющий конусный участок расширитель 4, диаметр которого больше внутреннего диаметра старого трубопровода 1 и больше наружного диаметра вновь прокладываемого трубопровода 5. На передней части корпуса ударного механизма 3 закреплен трос 6, проходящий внутри старого трубопровода 1 и соединенный с тяговым механизмом 7 (например, лебедкой), расположенным в противоположном колодце 8. На внешней поверхности старого трубопровода 1 расположена ремонтная муфта 9. Для осуществления данного способа устройство размещают в монтажном колодце, который наиболее близко расположен к ремонтной муфте 9, находящейся на трубопроводе 1. Реализуется способ следующим образом. Под действием ударных импульсов механизма (пневмопробойника) 3 и усилия тягового механизма (лебедки) 7, передаваемого тяговым тросом 6, устройство перемещается вдоль старого трубопровода 1 до ремонтной муфты 9, разламывая расширителем 4 старый трубопровод 1, вдавливая в грунт его обломки. После проходки данного участка трассы производят демонтаж устройства и тягового механизма 7 и производят проходку таким же образом с присоединенным к нему новым трубопроводом из монтажного колодца 8 до ремонтной муфты 9 (фиг. 2). После контакта с муфтой продолжают проходку до выталкивания ремонтной муфты 9 в колодец 2 и полной замены старого трубопровода на протяжении всего участка (фиг. 3). Проходка данного участка производится без труда, так как диаметр муфты меньше диаметра скважины со стороны первого колодца. Затем, в связи с тем, что скважина имеет больший диаметр по сравнению с диаметром старого трубопровода 1 и муфты 9, последняя без труда выбивается в монтажный колодец 2.

Любые работы предполагают наличие определенных методик, способов решения тех или иных задач. Чем дальше идет человечество в области технологического прогресса, тем проще становится выполнять определенные работы, с меньшими потерями, затратами энергии. Исходя из того, что любые работы можно производить различными методами, люди выбирают наиболее приемлемые, и совершенствуют их. Ярким примером в строительстве и ремонте являются бестраншейные технологии .

Особые условия, в которых приходится сегодня работать строителям и инженерам вынудили людей разрабатывать методы бестраншейной прокладки тех или иных коммуникаций. Особенно актуальны такие методы для городской черты, для секторов, с хорошо развитой инфраструктурой. Там, где уже организованны дороги, уложен асфальт, а так же на поверхности имеется множество построек различного рода, вскрывать поверхностные слои и рыть траншеи просто нецелесообразно. Именно поэтому прокладка бестраншейным способом так распространена сегодня.

Основы и принципы бестраншейных технологий

Актуальность бестраншейных технологий обусловлена стремлением людей к производству земельных работ и работ по подводке коммуникаций с наименьшими затратами материальных и физических средств. Таким образом, бестраншейные технологии - бестраншейная прокладка коммуникаций производится с их применением, в первую очередь упрощают задачу, сводя при этом расходы к минимумам. В основу бестраншейных технологий ложатся знания и умения в области геологической разведки, владение определенным оборудованием, специальными агрегатами, помогающими реализовывать намеченные цели, а так же стремление человека к совершенствованию имеющихся методов.

Технология бестраншейной прокладки трубопроводов , как и следует из названия, подразумевает подводку различного рода коммуникаций к тем или иным объектам в обход перекапыванию территорий. Это позволяет исключить расходы на восстановление прилегающих территорий, а так же сократить сроки проведения работ. Основным принципом, на котором базируются бестраншейные технологии, является сквозное прохождение через пласты почвы в любом направлении.

Методы бестраншейной прокладки подразумевают применение определенной техники, агрегатов, работающих за счет энергии сжатого воздуха. Прокладка трубопроводов бестраншейным способом может осуществляться несколькими основными способами: проколом грунта, горизонтально направленным бурение и способом металлического футляра. Разность этих способов ничуть не сказывается на качестве выполняемых работ, а обусловлена природными и прочими условиями, такими, как плотность грунта и состав почвы, дальность коммуникаций, диаметр прокладываемых труб.

Преимущества бестраншейных технологий

Бестраншейные технологии прокладки труб исключают возможность просадки грунта, также они дают человеку возможность работать в таких местах, в которых ранее подвести коммуникации представлялось просто невозможным. Так, например, подведение дополнительных коммуникаций к жилому дому в городской черте может осуществляться прямо из подвала этого самого дома. Многие, наверное, представили себе огромную бурильную установку, но это не совсем так. Если говорить о методе прокола грунта, то прокладка труб бестраншейным методом прокола подразумевает применение самого малогабаритного оборудования, а для начала осуществления прокола с земли достаточно вырыть небольшую яму, около двух квадратных метров.

Установки для горизонтального направленного бурения несколько больших размеров, конечно, однако это не сравнится с тем количеством техники и людей, которые задействованы в организации траншей под коммуникации и трубопроводы различного типа.

Но все же главным плюсом является то, что бестраншейные технологии прокладки труб позволяют беспрепятственно проходить под дорогами, готовыми постройками, путями железнодорожного сообщения, небольшими водоемами и прочими преградами, с которыми можно было бы столкнуться на поверхности.

Это не все плюсы таких методов. Многие могли подумать, что за счет своей уникальности такая услуга будет стоить очень дорого. Однако даже если учесть тот факт, что такие способы обходятся несколько дороже, экономия средств и времени все равно очень значительна. Да и сложно себе вообще представить, как можно выкопать траншею, к примеру, через небольшую речушку, Таким образом, методы бестраншейной прокладки в некоторых ситуациях являются незаменимыми и безальтернативными.

Технология бестраншейной прокладки трубопроводов, помимо значительной материальной экономии, дает еще и значительную экономию времени. Все это благодаря тому, что такие методы объединяют в себе сразу множество процессов воедино: раскопать, закопать, завести трубы. Первые два и вовсе отпадают, отсюда и такая экономия времени.

Процесс бестраншейной прокладки

Бестраншейный способ прокладки труб определяется специалистами. Сначала производится геологическая разведка, специалисты определяют плотность грунта, наличие твердых пород и прочих примесей. Затем определяется дистанция, которую необходимо будет пройти. Уже после этого подбирается соответствующий метод. Так, например, при дистанции до двадцати метров можно справиться методом прокола грунта, в случае, когда дистанция выше или требуется абсолютная точность, применяется метод направленного горизонтального бурения, так как в этом случае движение наконечника контролируется. Методы бестраншейной прокладки полностью оправдывают затраты, которые несет заказчик, так как дают значительную экономию и являются максимально выгодными. Таким образом, в своем стремлении к идеалу, к постоянному совершенствованию человек во многих отраслях жизни очень сильно превосходит свои возможности, в том числе и в области прокладки инженерных коммуникаций, в строительстве, как и во многих других отраслях.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.сайт/

1. Методы строительства МТ. Раскрыть один из методов

Основанием для строительства магистрального трубопровода должно служить наличие следующих документов:

утвержденного проекта (рабочего проекта) и сводного сметного расчета стоимости строительства или выписок из них, когда строительство осуществляется несколькими генподрядными организациями;

рабочих чертежей и утвержденных смет по рабочим чертежам (объектных и локальных);

разрешения соответствующих ведомств и эксплуатационных служб на право выполнения строительно-монтажных работ;

утвержденного проекта производства работ;

2. Состав общестроительных работ по сооружению НС и КС.

Разбивочные

Земляные

Монтаж по сооружению зданий

2. Гидравлический и пневматический способ испытания

Гидравлическое испытание выполняют главным образом водой. В качестве ее источников используют естественные или искусственные водоемы (реки, озера, водохранилища, каналы и т.п.). Трубопровод заполняется водой с помощью наполнительных агрегатов через узлы подключения. Поскольку присутствие воздуха в полости трубопровода может исказить результаты испытаний, то для его удаления в повышенные точки профиля врезаются воздуховыпускные краны.

При испытаниях на прочность в трубопроводе необходимо создать давление, на 10...25 % превышающее то, с которым будет вестись перекачка. Сначала давление в испытуемом участке повышают наполнительными агрегатами. Когда же их технические возможности будут исчерпаны, наполнительные агрегаты отключают и включают опрессовочные агрегаты. После достижения расчетного давления их отключают, закрывают задвижки и выдерживают трубопровод под испытательным давлением 24 ч.

Если в процессе подъема или выдержки давления случаются разрывы, то трубы разрушенного участка заменяют новыми, а испытание повторяют.

При испытании на герметичность измеряют снижение рабочего давления в течение определенного промежутка времени. Если оно незначительно, то делают вывод о герметичности испытуемого участка трубопровода. трубопровод магистральный строительство подземный

Заканчиваются гидравлические испытания вытеснением воды из полости трубопровода. На магистральных газопроводах для этого пропускают не менее двух поршней-разделителей со скоростью 3...10 км/ч под давлением сжатого воздуха или газа. Воду из нефте- и неф-тепродуктопроводов после их испытания удаляют одним поршнем-разделителем, перемещаемым под давлением транспортируемого продукта.

Пневматическое испытание трубопроводов выполняют сжатым воздухом или природным газом. Их источники и средства закачки те же, что и при продувке. Повышение давления в трубопроводе производится в несколько ступеней с обязательным осмотром трассы при достижении давления, равного 30 % от испытательного. Затем давление поднимают до испытательного (1,1 Рраб) и, перекрыв запорную арматуру, выдерживают трубопровод в течение 12 ч. Допустимое снижение давления - не более 1 %. Затем давление снижается до рабочего и выдерживают его еще не менее 12 ч. В случае утечек воздуха или разрыва труб подача воздуха немедленно прекращается, давление снижается до атмосферного и выполняются работы по устранению дефектов, после чего испытание возобновляется. По окончании испытания оборудование демонтируют и перебазируют на новый участок.

Достоинством пневматического метода испытаний является отказ от использования значительных количеств воды. Кроме того, нет необходимости вытеснять ее по окончании испытаний. Поэтому он широко используется при испытаниях на прочность и герметичность магистральных газопроводов. Однако обнаружение негерметичности трубопроводов с помощью этого метода связано с определенными трудностями. Так, при компримировании воздух нагревается. При его последующем охлаждении в трубопроводе уменьшается давление, что ошибочно можно идентифицировать как утечку. С другой стороны, воздух является сжимаемой средой. Поэтому даже при наличии мелкой утечки темп снижения давления в трубопроводе невелик.

Гидравлический метод позволяет зафиксировать даже незначительные негерметичности: вода является практически несжимаемой средой и сравнительно небольшая ее утечка приводит к заметному снижению давления в трубопроводе. Чтобы уменьшить количество используемой воды ее последовательно перемещают из одного испытуемого участка в другой. Однако если опрессовочную воду не удалось вытеснить полностью, то это приводит к внутренней коррозии трубопроводов. Кроме того, не всегда по трассе имеются достаточные для проведения испытаний объемы воды.

Чтобы надежно установить отсутствие утечек в трубопроводах в условиях ограниченных ресурсов воды прибегают к комбинированному методу испытаний, когда давление в трубопроводе создается двумя средами - воздухом и водой или природным газом и водой. В этом случае сначала полость трубопровода заполняют сжатым воздухом или газом, а затем поднимают давление до испытательного, закачивая воду опрессовочными агрегатами.

3. Сооружение блочно-комплектных НС и КС. Сущность данного метода. Основные элементы при комплектно-блочном строительстве

Для обеспечения высоких темпов сооружения НС и КС в этих условиях применяют комплектно-блочный метод строительства. Сущность данного метода заключается в том, что объекты возводятся из изделий высокой степени заводской готовности в виде блочно-комплектных устройств (БКУ), укрупненных монтажных узлов и заготовок инженерных коммуникаций.

При комплектно-блочном строительстве различают следующие элементы: блок, бокс, блок-бокс, суперблок и блочно-комплектное устройство.

Блоком называют совокупность оборудования и строительных конструкций, смонтированных на общем основании (блок газотурбинной установки, блок насосного агрегата, блок трансформатора и т.д.). Блок обязательно вписывается в габариты погрузки (рис. 20.9) - предельные размеры грузов, перевозимых по железной дороге на платформе или в полувагоне.

Бокс - транспортабельное здание из легких строительных конструкций, вписывающееся в габариты погрузки.

Блок-бокс - это бокс, начиненный технологическим оборудованием и инженерными системами, внутри которого создают микроклимат, необходимый для длительной работы обслуживающего персонала и надежной работы установленного оборудования.

Блок-контейнер отличается от блок-бокса тем, что доступ персонала к установленному оборудованию осуществляется извне.

Суперблок - это блок (или совокупность блоков), размеры которого превышают габариты погрузки.

Блочно-комплектное устройство - это объект, собираемый на специализированном предприятии или месте монтажа из комплекта блоков, боксов, блок-контейнеров, блок-боксов, суперблоков и заготовок межблочных коммуникаций.

Схема организации комплектно-блочного строительства НС и КС приведена на рис. 20.10

До начала монтажа блочных устройств сооружают фундамен-ты под них. При отсутствии в блок-боксах технологического оборудования (операторских, помещениях для отдыха и др.) специальных фундаментов не возводят, а опорную раму бокса устанавливают на уплотненный слой песчано-гравийной смеси толщиной 10... 15 см. В других случаях выбор типа фундамента зависит от характера работы технологического оборудования, наличия или отсутствия динамических нагрузок.

4. Бестраншейный способ сооружения подземных переходов трубопроводов

Бестраншейным способ называют потому, что при прокладке как кожуха, так и трубопровода не устраивают открытой траншеи. Технологическая схема выполнения работ по бестраншейной прокладке переходов включает следующие основные операции:

Подготовительные работы;

Прокладку кожуха под полотном дороги;

Прокладку трубопровода внутри кожуха;

Устройство уплотнений, вытяжной свечи или колодца, отводной канавы.

Основной объём подготовительных земляных работ составляет устройство рабочего и приемного котлованов. Котлованы отрывают на глубину, несколько ниже той, на которой должен укладываться кожух. Рабочий котлован имеет размеры, позволяющие установить в нём все необходимые машины и механизмы и выполнять работы, связанные с укладкой кожуха. Размеры приемного котлована должны быть такими, чтобы в нём можно было выполнить необходимые монтажные работы по присоединению дополнительных труб перехода или по устройству герметизирующего соединения кожуха с трубой.

Прокладка кожуха под дорогой может быть выполнена различными методами: прокалыванием, продавливанием, горизонтальным бурением и виброударным способом. В исключительных случаях могут применяться методы, используемые в шахтном строительстве, связанные с применением специальной горнопроходческой техники и технологии.

После укладки кожуха в него протаскивают заранее подготовленный рабочий трубопровод. После протаскивания устанавливают сальники, вытяжные свечи, оборудуют приёмные колодцы, отводящие канавы, полностью восстанавливают начальное состояние придорожных сооружений, а также ландшафт местности. На последнее должно обращаться особое внимание, так как не восстановленный рельеф начинает интенсивно деформироваться под влиянием дождей, ветра и др. климатических факторов

5. Учет нефти. Требования к узлам учета нефти

Принцип действия УУН основан на прямом методе динамических измерений массы «брутто» нефти с помощью автоматических поточных преобразователей массового расхо да (далее массомеров), работающих по принципу измерения Кориолисовой силы, возни кающей при движении нефти по участку трубопровода с заданным радиусом кривизны, в котором возбуждены поперечные колебания. Массу нефти определяют на основе извест ной зависимости Кариолисовой силы от скорости потока нефти и частоты поперечных колебаний измерительного участка трубопровода. Массу «нетто» нефти определяют как разность массы «брутто» нефти и массы балласта. Массу балласта определяют по резуль татам измерений массовой доли воды, массовой концентрации солей и массовой доли ме ханических примесей в нефти, полученных, в том числе и в лаборатории по объединенной пробе, отобранной автоматически или вручную.

Конструктивно УУН состоит из следующих частей:

Блок измерительных линий (БИЛ), состоящий из пяти массомеров, измерительных преобразователей давления и температуры, встроенных в трубопровод, предназна ченный для измерений массового расхода нефти, ее температуры и давления и пе редачи данных на измерительно-вычислительный комплекс «ИМЦ-03»;

блок контроля качества нефти (БКН), состоящий из пробозаборного устройства, непрерывно отбирающего точечные пробы нефти из трубопровода для последую щих лабораторных анализов параметров качества нефти и последующего ручного ввода полученных данных в ИВК «ИМЦ-03», измерительных преобразователей плотности, температуры и давления;

6. Прокладка кожуха под дорогой методом продавливания

Способ прокалывания заключается в следующем. Лобовую часть кожуха оснащают специальным заостренным наконечником, диаметр которого на 30-40 мм больше наружного диаметра кожуха. С помощью специальных домкратов, установленных в рабочем котловане и упирающихся в заднюю стенку котлована, вдавливают наконечник в грунт. По мере внедрения кожуха в грунт его наращивают дополнительными заранее приготовленными секциями. При таком способе прокладки кожуха требуется очень большое усилие продавливания, так как при внедрении его в грунт происходит уплотнение грунта наконечником, т. е. приходится преодолевать лобовое сопротивление грунта и силу трения наружной поверхности кожуха о грунт.

При укладке способом прокалывания следует иметь в виду, что минимальная глубина заложения трубы должна быть 3 м, так как при меньшей глубине поверхность грунта над трубой вспучивается, что совершенно недопустимо при пересечении железных дорог.

Способ продавливания позволяет избежать этого недостатка. Суть продавливания заключается в том, что кожух вдавливается в грунт открытым концом, а поступающий внутрь кожуха грунт удаляется.

7. Укажите основные элементы и узлы КС

Магистральный нефтепровод, в общем случае, состоит из следующих комплексов сооружений:

Подводящие трубопроводы;

Головная и промежуточные нефтеперекачивающие станции (НПС);

Конечный пункт;

Линейные сооружения.

Подводящие трубопроводы связывают источники нефти с головными сооружениями МНП.

Головная НПС предназначена для приема нефтей с промыслов, смешения или разделения их по сортам, учета нефти и ее закачки из резервуаров в трубопровод.

Промежуточные НПС служат для восполнения энергии, затраченной потоком на преодоление сил трения, с целью обеспечения дальнейшей перекачки нефти.

Конечным пунктом магистрального нефтепровода обычно является нефтеперерабатывающий завод или крупная перевалочная нефтебаза.

К линейным сооружениям магистрального нефтепровода относятся: 1) собственно трубопровод (или линейная часть); 2) линейные задвижки; 3) средства защиты трубопровода от коррозии (станции катодной и протекторной защиты, дренажные установки); 4) переходы через естественные и искусственные препятствия (реки, дороги и т.п.); 5) линии связи; 6) линии электропередачи; 7) дома обходчиков; 8) вертолетные площадки; 9) грунтовые дороги, прокладываемые вдоль трассы трубопровода.

8. Способы производства капитального ремонта газонефтепроводов

* все виды работ, применяемых при текущем ремонте;

* замена изоляции газопроводов, восстановление стенки трубы с заменой изоляции, наложение заплат, вырезка и врезка новой катушки, замена отдельных участков труб.

* ремонт кладки колодцев с разборкой и заменой перекрытия, ремонт гидроизоляции и оштукатуривание колодцев, смена лестницу и ходовых скоб, наращивание высоты колодцев;

* вынос отдельных участков газопроводов на фасады зданий;

* разборка задвижек и смена износившихся деталей, шабровка, расточка или замена уплотнительных колец, смазывание;

* замена износившихся задвижек;

* демонтаж или замена конденсатосборников и гидрозатворов, ремонт и замена коверов;

* замена опор надземных газопроводов;

* прокладка отдельных участков газопроводов

9. Работы, выполняемые в ходе подготовительного этапа сооружения НС и КС

1. Устройство строительной площадки, подъездных путей

2. Сооружение временных помещений для проживание и бытового обслуживания рабочих, а так же ля размещения прибывающих оборудования и материалов

3. Доставку на строительную площадку топливо

10. Классификация и методы сокращения потерь нефти при трубопроводном транспорте

Технологические потери нефти (нефтепродуктов) при транспортировке трубопроводом и перевалке могут возникать при:

Сборе и утилизации утечек через сальниковые и торцевые уплотнения валов центробежных насосов;

Закачке и откачке из резервуаров перекачивающих станций, перевалочных нефтебаз и наливных пунктов магистральных трубопроводов

Аварии, протечки, разрыт ТП

Размещено на сайт

Подобные документы

Этапы строительства трубопровода. Приемка трассы, ее геодезическая разбивка. Расчистка полосы строительства. Земляные и сварочно-монтажные работы. Расчет трубопровода на прочность. Прокладка участков переходов трубопроводов через автомобильные дороги.

курсовая работа , добавлен 28.05.2015

Изучение этапов организации работ по строительству магистрального трубопровода: технология рытья траншеи, материальное обеспечение, природоохранные мероприятия. Расчет прочности трубопровода, машинная очистка, изоляция и укладка трубопровода в траншею.

курсовая работа , добавлен 02.07.2011

Структура организации строительного производства. Определение числа изоляционно-укладочных колонн и числа линейных объектных строительных потоков, необходимых для осуществления строительства магистрального трубопровода. Расчет такелажной оснастки.

курсовая работа , добавлен 15.05.2014

Выбор методов производства земляных работ. Проектирование прокладки самотечного канализационного трубопровода в городе Гродно протяженностью 2,31 километра. Разработка мероприятий по защите траншей от подземных вод. Гидравлические испытания трубопроводов.

курсовая работа , добавлен 08.10.2012

Назначение и принцип действия трубоукладчиков, требования к ним при сооружении линейной части магистрального трубопровода. Характеристики и индексы, устройство трубоукладчиков, отечественные заводы по их выпуску. Переоборудование техники в трубоукладчики.

реферат , добавлен 24.05.2015

Анализ природно-климатических условий строительства. Основные характеристики труб для прокладки подземных инженерных сетей. Проект организации строительства и производства работ, технологическая схема. Охрана труда и техника безопасности на участке.

курсовая работа , добавлен 04.11.2012

Характеристика района строительства. Климатическая характеристика, гидрологические условия. Механический расчёт трубопровода. Определение толщины стенки трубопровода. Расчет длины скважины трубопровода. Расчёт тягового усилия протаскивания трубопровода.

курсовая работа , добавлен 12.11.2010

Объем работ при строительстве магистральных трубопроводов. Расчистка и планировка трасс. Разработка траншеи, сварка труб в нитку. Очистка и изоляция труб, их укладка в траншею. Испытание трубопровода на прочность и герметичность, его электрозащита.

курсовая работа , добавлен 03.03.2015

Характеристика подводного перехода, строительный расчет устойчивости трубопровода, проверочный расчет пригрузов. Особенности сооружения подводных переходов, технология и оборудование для внутритрубной инспекции. Оценка динамики русловых процессов.

курсовая работа , добавлен 18.12.2011

Прокладка напорного полиэтиленового водопроводного трубопровода. Сложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов. Методы производства земляных работ. Уплотнение грунта при обсыпке трубы. Калькуляция затрат труда и машинного времени.

А. Рыбаков,
директор компании «МГС-Бестраншейные технологии»

На сегодняшний день в передовой зарубежной практике 95% объема работ по прокладке и реконструкции подземных инженерных коммуникаций проводят бестраншейными методами, это позволяет снизить затраты на проведение ремонта трубопроводов на 10...40% (в зависимости от их диаметра). Во многих крупных зарубежных городах прокладка инженерных коммуникаций открытым способом уже запрещена. Необходимо отметить, что в Европе растет число объектов, где находят применение методы бестраншейной технологии ремонта, реконструкции и прокладки коммуникаций, причем этот рост более стремительный, чем в США, так как крупнейшие европейские города были заложены в основном несколько веков назад.

В России из-за отсутствия соответствующего оборудования и материалов ремонт и прокладку коммуникаций в последние годы вели преимущественно открытым способом. Это резко увеличивало стоимость работ и сроки строительства объектов, а сам метод требовал разрушения дорожных покрытий и перекрытия движения автомобильного и железнодорожного транспорта. Получившая широкое распространение в последние десятилетия в зарубежной и отечественной практике технология бестраншейной прокладки методом горизонтально направленного бурения (ГНБ) и реконструкции водоотводящих труб позволяет успешно решать эти проблемы.

Развитие современного городского хозяйства невозможно без нормального функционирования основных систем жизнеобеспечения – инженерных коммуникаций различного назначения. Подземные трубопроводы снабжают жилые дома и предприятия горячей и холодной водой, электроэнергией, газом, обеспечивают отвод бытовых и промышленных стоков, поверхностных и фильтрационных вод.

В настоящее время в городах России находится в эксплуатации свыше 300 тыс. км систем водоснабжения и водоотведения, отслуживших нормативный срок, из них свыше 85,2 тыс. км находится в аварийном состоянии и требует немедленной замены.

При бестраншейном методе прокладки подземных инженерных коммуникаций окружающая среда не подвергается техногенному воздействию.

При открытой перекладке сетей трубопроводов основные затраты приходятся на земляные работы и транспортные перевозки, по большей части – грунта. При бестраншейной технологии объем земляных работ пренебрежимо мал. Бестраншейный метод позволяет избежать проблем и с экологией: окружающая среда не подвергается техногенному воздействию – не уничтожаются зеленые насаждения и травяной покров, как в случае применения открытого способа.

Бестраншейные технологии позволяют:

резко увеличить темпы работ по новому строительству и ремонту изношенных коммуникаций, более эффективно использовать финансовые и материальные ресурсы;
соблюдать экологические нормы, практически исключить ведение земляных работ, ликвидировать угрозу повышения уровня грунтовых вод и загрязнения грунтовых массивов бытовыми и производственными стоками;
обеспечивать бесперебойное движение транспорта в районе проведения работ.

Бестраншейные технологии отличаются практически стационарным режимом работы, высоким уровнем механизации и, в отличие от открытого способа, меньшим объемом ручных работ. Воздействие на дорожное покрытие и поверхность грунта либо полностью отсутствует (при работе по методу «из колодца в колодец»), либо имеет место только на начальном и конечном этапах работ. Бестраншейная технология позволяет обойтись без транспортных перевозок, упрощается пересечение уже существующих коммуникаций, есть возможность отказаться от водоотливных мероприятий. Техника безопасности при бестраншейной замене трубопроводов значительно проще по сравнению с открытыми земляными работами: работникам достаточно навыков по обращению с комплектом оборудования для бестраншейной замены.

Техника горизонтально направленного бурения возникла в США и в последнее время получила распространение по всему миру.

В отличие от существующих в нефтегазовом секторе понятий «направленное в глубину» и «горизонтальное бурение», термином «горизонтально направленное бурение» (ГНБ, международное сокращение – HDD) называется прокладка трубопроводов, кабелей, фильтрационных колодцев, удлиненных конструкций и крепежных систем близко к поверхности с помощью мобильных буровых установок с соответствующим буровым лафетом, системами локации, промывочной техникой и возможностью расширять буровые скважины, причем этот способ предпочтителен, если необходим обратный ход.

Техника ГНБ быстро развивается. За последние несколько лет мощность установок ГНБ значительно возросла, появились многочисленные дополнительные функции, разработана автоматика, модернизированы механизмы. Это позволяет выполнять такие объемы работ, для которых три-четыре года назад понадобилось бы вдвое больше установок. Тенденция сохраняется, поэтому компании-производители демонстрируют только основные компоненты в базовых вариантах компоновки, сознательно не предоставляя их детальные описания, которые всего несколько лет назад имели совершенно другую конструкцию.

Наибольшее распространение технология горизонтально направленного бурения получила при прокладке труб водоснабжения, канализации и газификации в населенных пунктах.

Первоначально способ ГНБ разрабатывался для прокладки тонких электрокабелей, тонких и коротких линий, подключаемых к газопроводам, а также коротких отрезков трубопроводов. В США и Европе возросла потребность в подключении к главным магистралям отводных газо- и водопроводов, а потребность инициировала интерес к применению данного способа, причем для прокладки трубопроводов большого диаметра, что привело к созданию еще более мощных установок ГНБ. Установки ГНБ класса 10 и 12 т теперь широко применяют для бестраншейной прокладки трубопроводов. Крупными потребителями бестраншейных технологий стали службы газо- и водоснабжения, телекоммуникационные компании.

Отмена государственной монополии на телекоммуникации в Европе и сильная конкуренция между частными компаниями несколько лет назад послужили мощнейшим толчком для развития ГНБ. Именно частные компании обеспечивали более двух третей всех заказов, выполнявшихся с использованием технологий ГНБ. К настоящему времени потребность в прокладке телекоммуникаций несколько снизилась, но на такие работы существует относительно равномерный спрос. Сегодня в Европе и США прокладка трубопроводов газо- и водоснабжения способом ГНБ составляет около 15% длины всех прокладываемых газо- и водопроводов, и эта доля постоянно растет. В некоторых регионах Германии, особенно на юге и юго-востоке страны, более половины всех газо- и водопроводов прокладывают методом ГНБ. Его существенными преимуществами являются сокращение сроков работ, сохранение окружающей среды и поверхности, но в первую очередь – долговечность проложенных трубопроводов. Для трубопроводов, прокладываемых способом ГНБ, разработаны технические требования к процессу, требования по гарантии качества и документация по качеству прокладки.

При бестраншейной прокладке затягиваются газо-, водо-, электро-, а также телекоммуникационные трубопроводы с длиной отрезка прокладываемой трубы от 100 до 200 м, а в некоторых случаях и до 400 м. Достаточное пространство для установки необходимо только в начале и в конце буровой трассы. Трубу перед затягиванием сваривают.

Для раскладки нитки трубопровода также нужна площадь. Если нитку трубопровода растягивают с прицепа, то требуется место только для прицепа. Затягивание трубопровода отрезками требует, как правило, всего несколько часов. Монтажные работы для будущих ответвлений (подключения домов) займут значительно больше времени, чем бестраншейное создание трубопроводов в области сетей. Между тем трубопроводы зачастую прокладывают не только на отдельных улицах, но и в целых районах города. При обновлении трубопроводов снабжения питьевой водой новые трубы прокладывают способом ГНБ, а старая поврежденная сеть продолжает функционировать до подключения к домам, заслонкам и распределителям. Таким образом, несколько буровых установок реализуют строительные задачи, и весь район за короткое время незаметно оборудуется новыми трубопроводами.

На данный момент существует большой выбор техники ГНБ, но особый интерес представляет продукция немецкой фирмы Tracto-Technik, уже более 40 лет занимающейся исключительно вопросами бестраншейной прокладки труб, в частности ГНБ. Фирма производит установки для разных сфер применения техники ГНБ: пневмопробойник Grundomat, система статического разрушения труб Grundoburst, инструмент для забивки стальных футляров Grundoram и, конечно, системы для бестраншейной прокладки труб Grundodrill.

Система Grundoburst состоит из лафета, гидравлической силовой станции и принадлежностей. Grundoburst можно быстро привести в рабочее состояние, так как собирается она просто. Управление несложное, для обслуживания требуется только два человека, которые при благоприятных условиях могут заменить до 200 м труб за день. Система позволяет заменять не только чугунные трубы, но и трубы из стали, бетона, керамики, фазерцемента (FZM) на новые трубы из ПВХ/ ПВХД, как длинные, так и короткие. Тracto-Technik предлагает установки с тяговым усилием от 40 до 250 тс.

С помощью данных установок можно заменять трубы диаметром от 50 до 1000 мм. Grundoburst состоит из гидравлической станции на базе дизеля Deutz, лафета, набора специальных штанг и инструмента. Лафет снабжен телескопическими упорами для извлечения инструмента из земли и приспособлен для работы из котлована. Он имеет два захвата штанг, один из которых служит в качестве фиксатора обратного хода, а второй надежно удерживает штангу. В отличие от установок такого типа со штангами круглого сечения от других производителей здесь исключена необходимость постоянного контроля чистоты штанги и кулачкового механизма во избежание проскальзывания при захвате.

Модельный ряд Grundodrill поражает многообразием и функциональностью. Например, установка Grundodrill 7 Х и ее модификации 7 Хplus. Область применения – прокладка труб диаметром до 300 мм, в основном из ПНД (полиэтилена низкого давления), на длину до 200 м в зависимости от типа грунтов с минимальным теоретическим радиусом изгиба 33 м и глубиной, определяемой в зависимости от применяемой локационной системы. Это полностью автономная буровая установка, и для ее работы требуется только постоянная подача воды либо от пожарного гидранта, либо из емкости с помощью небольшого насоса. Маневренность и компактность установки Grundodrill 7 Х позволяют широко использовать ее в городских условиях.

В серию X входят также установки Grundodrill 7 Х, 10 Х, 13 Х и 15 Х с усилием прямой и обратной тяги соответственно 70, 100, 125 и 150 кН. Трубы диаметром до 450 мм возможно затягивать на длину до 350 м.

В большинстве случаев телекоммуникационные или газовые эксплуатационные сети прокладывают из главного трубопровода в распределительные помещения уже построенных зданий. Для устройства новых трубопроводов питьевого водоснабжения и канализации возможна прокладка труб «с нуля». В таких случаях предпочтение отдается управляемой буровой технике, особенно если трубопровод должен быть проложен под зелеными насаждениями, парковыми ограждениями, пешеходными дорожками, ступеньками или другими подобными объектами. Дистанционно управляемая буровая техника обеспечивает подключение к домам в местах с затрудненным доступом или в местах со сложной формой трассы трубопровода.

Самая мощная установка ГНБ в модельном ряду Tracto-Technik – Grundodrill 20 S. Она имеет особо прочную конструкцию, кабину для оператора, двигатель для работы и передвижения. Эта установка с применением соответствующего оборудования успешно работает в грунтах 5-й и 6-й категорий крепости.

Отличительной особенностью этой буровой установки является электростанция и смесительная установка, где все гидравлические двигатели заменены электрическими. Насос высокого давления для подачи бурового раствора вынесен на буровой лафет и имеет гидравлический привод.

Выводы напрашиваются сами: технологии бестраншейной прокладки, получившие в последние десятилетия широкое распространение в зарубежной и отечественной практике, гораздо эффективней в современных условиях, чем традиционные открытые методы.

Основной способ бестраншейного восстановления (реконструкции и ремонта) подземных трубопроводов различного назначения - нанесение внутренних защитных покрытий (облицовок, оболочек, рубашек, мембран, вставок и т.д.) по всей длине трубопровода или в отдельных его местах.

Согласно современной международной классификации внутренние защитные покрытия могут выполняться в виде набрызговых оболочек, сплошных покрытий, спиральных оболочек, точечных (местных) покрытий.

Наиболее распространены следующие методы восстановления водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными способами:

нанесение цементно-песчаных покрытий (ЦПП) на внутреннюю поверхность восстанавливаемого трубопровода;
протаскивание нового трубопровода в поврежденный старый (с его разрушением и без разрушения) с помощью специальных устройств, например пневмопробойников;
протаскивание гибкой полимерной трубы (предварительно сжатой или сложенной и-образной формы) внутрь ремонтируемого трубопровода;
протаскивание сплошных защитных покрытий из различных полимерных материалов;
использование гибких элементов из листового материала с зубчатой скрепляющей структурой;
использование гибкого комбинированного рукава (чулка), позволяющего формовать новую композитную трубу внутри старой;
использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода;
нанесение точечных (местных) покрытий и др.

Каждый из перечисленных методов восстановления отличается специфическими особенностями и имеет свои преимущества, определяющие область его применения. Целесообразность использования того или иного метода уточняется после детальных диагностических обследований и заключения технической экспертизы. В каждом конкретном случае рассмотрению подлежат состояние трубопровода, его размеры, вид транспортируемой среды, окружающая подземная инфраструктура, тип грунтов, наличие подземных вод и ряд других факторов, способных повлиять на выбор метода восстановления.

Представим краткое описание некоторых методов бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих сетей.

Нанесение цементно-песчаных покрытий на внутреннюю поверхность трубопроводов (набрызговый метод). Использование набрызгового метода путем нанесения цементно-песчаных покрытий необходимо рассматривать в историческом аспекте, и прежде всего как антикоррозионную изоляцию внутренней поверхности трубопроводов.

Освоение бестраншейных технологий в нашей стране в виде наложения антикоррозионной изоляции на внутреннюю поверхность ветхих трубопроводов в полевых условиях началось в 40-х гг. XX в. Среди первых защитных материалов были красочные покрытия и битумная изоляция (асфальтировка), которые позволяли продлить срок службы трубопроводов на несколько лет. Однако практика эксплуатации показала, что после 10-12 лет работы трубопровода асфальтировка разрушалась, превращаясь в хрупкую пористую массу, а через 20 лет пористость составляла до 60%, что более не обеспечивало сохранность стенок трубы.

В 50-60-е гг. прошлого века были предприняты попытки применения в качестве ремонтного покрытия пластмассовой крошки, напыляемой на внутреннюю поверхность подземных трубопроводов, однако данный метод из-за сложности технологии не получил широкого распространения, несмотря на разнообразие предложенных защитных материалов.

В тот же период для защиты подземных трубопроводов начали применять асбестоцементные покрытия, наносимые механизированным способом, который обеспечивал высокую плотность и хорошее сцепление с металлом на внутренней поверхности труб. Для уменьшения шероховатости стенок труб одновременно с наложением раствора производилось заглаживание его вращающимися лопатками. Данный метод и технология нанесения раствора стали своеобразным предвестником применения в нашей стране более совершенного, эффективного и экологичного цементно-песчаного покрытия.

Необходимо отметить, что защитные свойства цементного покрытия по отношению к металлу известны уже более 150 лет. Еще в 1836 г. на основе исследований Французской академии наук было рекомендовано применение цемента в качестве дешевого и простого средства для защиты стали от коррозии. В США начиная с 1931 г. облицовка чугунных и стальных труб цементным раствором становится общепринятой практикой.

Покрытие на основе цемента обладает особым свойством - пассивным и активным эффектом. Пассивный достигается за счет механической изоляции стенок труб прочным защитным слоем, а активный эффект - в результате образования на поверхности раздела цементного покрытия и стенки трубы насыщенного раствора гидрооксида кальция с pH = 12,6. При этих условиях низколегированная сталь не подвергается коррозии. Одновременно цементно-песчаное покрытие обладает свойством самолечения. Оно заключается в том, что трещины и щели, которые могут возникнуть в процессе нанесения и схватывания раствора, самозакупориваются как вследствие разбухания материала, так и выделяющимися известковыми отложениями в виде карбоната кальция.

Первый опыт применения цементно-песчаных покрытий в Москве относится к 1968 г., когда были проведены работы по защите участка стального водовода второго подъема внутренним диаметром 1200 мм и длиной 110 м (3-й Краснопресненский водовод). Проводимые каждые 10 лет со дня пуска водовода в эксплуатацию комплексные проверки качества цементно-песчаного покрытия показывали его стабильность, подтверждая долговечность материала и правильность принятия решения по реновации сети цементно-песчаным покрытием.

В настоящее время цементно-песчаные покрытия, тем не менее, постепенно уступают место новым полимерным материалам в виде тонких оболочек, плетей труб, отдельных коротких трубных модулей, рулонных навивок и др. Цементно-песчаные покрытия используют в основном для внутренней облицовки стальных (реже чугунных) трубопроводов систем водоснабжения наружным диаметром 76-2020 мм, однако их применение не исключено и в системах водоотведения (в напорных трубопроводах).

Работы по нанесению цементно-песчаных покрытий выполняются методами центрифугирования или центробежного набрызга. Они включают проведение подготовительных технических мероприятий, а также подготовку и приготовление компонентов смеси. Цементно-песчаное покрытие внутренней стенки трубопровода является надежным средством ликвидации различного рода дефектов, а также антикоррозионным материалом. Однако такие покрытия не могут быть использованы для восстановления сильно разрушенных трубопроводов.

Контроль за процессом нанесения цементно-песчаных оболочек состоит в измерении толщины защитного слоя и проверке качества шлифования. После нанесения защитного покрытия на его внутреннюю поверхность металлический трубопровод может рассматриваться в качестве многослойной трубы, внутренняя поверхность которой выполнена из гладкого тонкостенного бетона с соответствующими прочностными показателями и гидравлическими характеристиками потока.

Со временем в результате интенсивной эксплуатации трубопровода возможно механическое или химическое разрушение защитного слоя. Механическое разрушение покрытия вызывается следующими факторами: избыточная проницаемость покрытия, которая исключается при его плотности 300-400 кг/м 3 ; появление трещин - в основном из-за нарушения технологии приготовления и нанесения покрытия (например, из-за несоблюдения водоцементного отношения, отсутствия специальных добавок-пластификаторов); эрозия, проявляющаяся при скорости течения воды по трубам более 4 м/с или при больших температурных перепадах.

В свою очередь, химическое разрушение покрытий может быть вызвано следующими причинами: агрессивность С0 2 , воздействие сильных кислот высокие концентрации аммиака, сульфатов, сильных щелочей, а также биологическая коррозия с образованием сероводорода Н 2 8. Перечисленные обстоятельства позволяют сделать вывод, что для водопроводных труб, защищенных цементно-песчаными покрытиями, наиболее характерными факторами разрушения являются механические, а для водоотводящих - как механические, так и химические, что во многом предопределяет целесообразность использования защитных цементно-песчаных покрытий в водоотводящих сетях, транспортирующих агрессивные к покрытиям сточные воды.

Следует отметить, что применение метода ремонта трубопроводов с нанесением цементно-песчаных покрытий не всегда возможно или неэффективно при разветвленной сети, включающей трубопроводы разного диаметра. В этих случаях при нанесении цементно-песчаных покрытий может произойти закупорка ответвлений (перемычек) с меньшими проходными сечениями.

С другой стороны, если имеется альтернатива использования двух способов реновации сети - прокладки нового трубопровода с ЦПП или ремонта старого с нанесением цпп на месте, то чаще предпочтение отдают второму. Дело в том, что избежать повреждения (в период транспортировки или укладки) новых трубопроводов с предварительно нанесенным ЦПП (т.е. в заводских условиях) очень трудно. Трубопроводы с нанесенным ЦПП могут быть подвергнуты нагрузке с радиусом изгиба не менее 500-кратного диаметра трубы (германские нормы 2614).

В последнее время альтернативой нанесению цементно-песчаных покрытий на внутреннюю поверхность трубопроводов служит напыление быстро затвердевающих на воздухе специальных составов, стойких к агрессивным веществам, например по методу «Трайтон», разработанному фирмой «CUES» (США). В отличие от цементирования, при котором наносится достаточно толстый слой защитной оболочки и не исключено ее сползание под действием силы тяжести, облицовка «Трайтон», в состав которой входит более 20 различных веществ, имеет толщину 1 мм и застывает в течение 30 минут, тогда как цементно-песчаное покрытие твердеет 24 часа.

Набрызговые методы восстановления водоотводящих трубопроводов имеют еще одно преимущество. Оно проявилось лишь в последние годы при решении вопросов совмещения обновления водоотводящих коллекторов с прокладкой в них оптиковолоконных кабелей. Отверждаемая на месте обделка любого вида способствует надежному креплению в верхней части внутренней поверхности трубопровода специальных модулей с кабелями различного назначения. Таким образом, достигается двойной эффект: проводится экономичный бестраншейный ремонт трубопроводной сети и коммерциализация пустого пространства в верхней части трубопроводов.

Протаскивание нового трубопровода в поврежденный старый (с его разрушением и без разрушения). Основным достоинством данного метода является возможность восстановления сильно разрушенных трубопроводов путем прокладки нового, например полиэтиленового низкого давления (ПНД), на месте старого. Протаскивание нового трубопровода в старый наиболее перспективно в тех случаях, когда необходима полная замена ветхого трубопровода с увеличением диаметра сети.

В отечественной и зарубежной практике широко применяется метод разрушения старых труб по трассе между двумя колодцами с протаскиванием в освобождающееся пространство отдельных трубчатых модулей (рис. 1.26).

После разрушения старых трубопроводов их место могут занимать новые из различных материалов, как правило несколько большего диаметра, чем вышедшие из строя. Бестраншейный метод замены труб путем разрушения и протягивания новых имеет некоторые преимущества по сравнению с другими: увеличение диаметра трубы ведет к повышению ее пропускной способности; при реализации метода может использоваться трубопровод из полимерных материалов, который не имеет стыковых соединений и выдерживает большие нагрузки при сроке эксплуатации 50-100 лет. Кроме того, метод можно использовать в нестабильных грунтах при их минимальной разработке в период реконструкции.

Рис. 1.26.

1 - пневматическая лебедка; 2 - компрессор; 3 - секции (модули) нового трубопровода; 4 - рабочий колодец; 5 - воздухоотводной шланг; 6 - пневмоударная машина; 7 - новый трубопровод; 8 - расширитель;
9 - заменяемый трубопровод; 10 - анкер; 11 - приемный колодец;
12 - трос лебедки

Протягивание нового трубопровода с параллельным разрушением старого может осуществляться с помощью пневмоударных машин или пневмопробойников, оснащенных разрушающими гильзами с соответствующими ножами (рис. 1.27). Энергия, необходимая для передвижения устройства по трассе старого трубопровода, подается от компрессора. Взламывающий нож разрушает старую трубу и уплотняет осколки в окружающий природный грунт. Расширитель создает увеличенный профиль для новой трубы, которая затягивается в освобождающееся пространство одновременно с процессом разрушения.

В последние годы в России на ряде объектов использовалась технология замены ветхих неметаллических трубопроводов после их разрушения полиэтиленовыми с помощью раскатчиков. Данная технология предусматривает использование специального рабочего органа - раскатчика с силовым приводом. Раскатчик устанавливается в рабочий котлован краном или вручную. После

Рис. 1.27. Комплект пневмопробойника фирмы «СШЛ/ООК"Я/АСК» с разрушающей гильзой и расширителем:

1 - трос лебедки; 2 - направляющая штанга; 3 - разрушающая гильза-нож; 4 - расширитель; 5 - клеммы; 6 - шланг высокого давления

обеспечения соосности раскатчика и разрушаемого трубопровода осуществляется ввертывание раскатчика в трубопровод и вдавливание обломков разрушенной трубы в стенки образуемой скважины. При этом грунт вытесняется в радиальном направлении и вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта. Практика показывает, что поверхностный слой грунта толщиной 10-15 мм в стенках скважины настолько спрессован, что его прочность сопоставима с прочностью бетонной трубы той же толщины. После выхода рабочего органа в приемный котлован и его отсоединения к концу приводных штанг подсоединяют полиэтиленовую трубу (цельную или отдельными секциями), которую затягивают в образовавшуюся скважину обратным ходом штанг.

Необходимо отметить, что основной недостаток этих двух методов протаскивания трубопроводов с помощью пневмопробойников и раскатчиков состоит в том, что в грунте возникают ударные волны, которые могут повредить коммуникации, расположенные в непосредственной близости от восстанавливаемого трубопровода, или нарушить грунтовый свод вокруг них, что впоследствии приводит к различным дефектам, вплоть до разрушения пересекающихся коммуникаций. Для исключения этих явлений должны быть детально изучены геологические условия местности и проведено предварительное шурфование, подтверждающее или опровергающее наличие соседних коммуникаций на безопасном расстоянии.

В настоящее время способы разрушения старых труб из асбестоцемента, чугуна, керамики и пластика широко применяются в ряде стран. На некоторых отечественных и зарубежных объектах реновации для разрушения стальных трубопроводов использовался разрушающий наконечник, действующий как консервный нож и разрезающий трубопровод на две половины. Средняя скорость передвижения установки с разрушающим наконечником - около 80 м/ч. Некоторое снижение скорости наблюдается лишь при прохождении наконечника через резьбовые соединения труб.

Бестраншейная замена старых трубопроводов на новые может производиться и без их разрушения; схема протаскивания нового полимерного трубопровода в старый представлена на рис. 1.28. В данном случае используется новый полимерный трубопровод, сматываемый с бобины (бухты, барабана) и протягиваемый с помощью пневмолебедки и троса через футляр и колодец в ветхий участок водопроводной сети. Учитывая предрасположенность полиэтиленовых труб к порезам случайными твердыми включениями в канале при протягивании, для снижения до минимума возможности повреждения наружной поверхности трубопровода могут применяться специальные короткие пластмассовые сегменты и рейки, которые надеваются на протягиваемый трубопровод через определенные интервалы (рис. 1.29).

Для предотвращения порезов наружной поверхности полиэтиленовых труб применяются следующие способы: нанесение в заводских условиях утолщенной внешней оболочки, чтобы возможные повреждения затронули только ее; использование полиэтиленовых труб со стойкой к механическим повреждениям наружной полипропиленовой оболочкой.

В некоторых городах России при восстановлении водоотводящей сети без разрушения и с разрушением широко применяют короткие трубные полимерные модули. При этом особое внимание при их использовании для бестраншейного восстановления

Рис. 1.28.

Рис. 1.29.

уделяется конструкциям соединительных узлов. Например, соединение труб из поливинилхлорида (ПВХ) выполняется на раструбах с уплотнением резиновыми кольцами, а также склеиванием. Клеевые соединения имеют продолжительную по времени технологическую паузу (время между окончанием процесса и допустимостью приложения монтажных нагрузок для обеспечения соответствующей прочности): от 0,5 часа (при искусственном прогреве клеевого стыка) до суток (при формировании клеевого шва в естественных условиях, без подогрева).

Основной способ соединения труб из полиолефинов - контактная сварка встык. Для получения качественного соединения также требуется продолжительная технологическая пауза (20 минут). На рис. 1.30 показана установка для сварки труб диаметром 900 мм в плеть в полевых условиях.

Для раструбных соединений с резиновыми уплотнительными кольцами не требуется технологической паузы. Однако существенным недостатком таких соединений являются их внешние размеры. При затягивании нового трубопровода в полость, образованную при разрушении стенок заменяемого трубопровода, требуется мощное оборудование (например, пневмоударные машины), так как используется больший по размерам и мощности расширитель. Кроме того, наличие на поверхности нового трубопровода раструбных выступов, соразмерных с осколками разрушенных

Рис. 1.30.

труб (например, острых керамических), может способствовать их захвату и неконтролируемому волочению вдоль поверхности пластмассовых труб, что вызовет появление порезов на поверхности трубы. Такие дефекты для безнапорных трубопроводов не так опасны, как для напорных. Тем не менее при расположении глубоких продольных порезов вблизи шелыг пластмассовых труб возможна их овализация под действием грунтовых и транспортных нагрузок, что, в свою очередь, может привести к преждевременному выходу трубопровода из строя.

Для бестраншейной сборки труб из полимерных материалов используются замковые и резьбовые соединения. Им, также как и раструбным, не требуется технологическая пауза. Резьбовые соединения могут быть различны как по сечению (треугольные, прямоугольные, трапециевидные, округленные), так и по размерным характеристикам составных элементов резьбы и соединения в целом (высота, длина и шаг, количество витков, наличие сбега и заходной части и место ее расположения).

Основное достоинство описанных методов восстановления путем протаскивания труб - их достаточно высокая производительность при относительной простоте операций. Однако недостатком метода протаскивания без разрушения ветхого трубопровода является уменьшение его внутреннего диаметра после ремонта.

Следует отметить, что при выборе для бестраншейной реновации сетей метода протягивания и закрепления в предварительно разрушаемом трубопроводе полимерных оболочек или труб возникает необходимость тщательной диагностики состояния и структуры грунта вокруг ремонтного участка сети.

Протаскивание деформированных полимерных труб и защитных оболочек внутрь ремонтируемого трубопровода. При нанесении на внутреннюю поверхность трубопровода оболочек в виде деформированных (профилированных, сплющенных) полимерных труб обеспечивается не только герметичность стенок, но и их высокая сопротивляемость динамическим нагрузкам. Введение в трубопровод и закрепление в нем защитной оболочки может достигаться двумя способами.

Первый способ - протаскивание бесшовного полимерного материала, например пластиковой профилированной трубы, поперечное сечение которой имеет и-образную форму, на всю длину ремонтного участка между двумя колодцами с последующим прижатием ее к внутренней стенке путем подачи под давлением теплоносителя (например, водяного пара, горячей воды), в том числе для принятия покрытием круглой формы (рис. 1.31). Данная технология разработана фирмой «Preussag» и названа «Слип лайнинг».

Рис. 1.31

С помощью этой технологии и ее модификаций восстановлено свыше 800 км трубопроводов в разных странах мира. Преимущество технологии состоит в том, что при реновации используются тонкие полиэтиленовые трубы, которые позволяют восстановить сети практически без уменьшения живого сечения трубопроводов.

Второй способ - введение в старый трубопровод предварительно сжатого по всему сечению (деформированного) нового полимерного трубопровода, имеющего «термическую память» принятия необходимой формы с течением времени (технология «Свейдж лайнинг»). Ремонт выполняется путем сварки секций полиэтиленовых труб друг с другом и протяжки их через пуансон или специальную сужающую матрицу с меньшим диаметром, чем диаметр полимерной трубы (рис. 1.32). После этого плеть вводят в старую трубу с помощью троса и лебедки, установленной в следующем по ходу движения трубы колодце.

Со временем сжатая труба распрямляется до естественного состояния и прилегает к внутренней поверхности восстанавливаемого трубопровода (рис. 1.33). Полимерная труба расширяется до тех пор, пока ее внешний диаметр не достигнет размера внутреннего диаметра старого трубопровода и не образует с его стенкой плотного соединения. При этом отпадает необходимость применения цементного раствора или специальных отвердителей.

Протаскивание сплошных защитных покрытий из различных полимерных материалов. На санируемые трубопроводы систем водоснабжения и водоотведения могут наноситься защитные внутренние покрытия (оболочки, мембраны, рукава), которые обеспечивают полную герметичность стенок, а также их высокую сопротивляемость динамическим нагрузкам.

Рис. 1.33. Новая полиэтиленовая труба после принятия первоначальной формы в старом трубопроводе

Рис.1.32.

Введение в трубопровод и закрепление в нем оболочки могут достигаться либо путем протаскивания бесшовного покрытия на всю длину ремонтного участка между двумя колодцами с последующим прижатием ее специальным грузом в форме баллона и подачей под давлением горячего воздуха или водяного пара (рис. 1.34), либо постепенным введением на ремонтный участок скрученной в рулон оболочки в виде чулка (лайнера) с

Рис. 1.34.

пластических материалов:

1 - восстанавливаемый участок трубопровода; 2 - защитное покрытие; 3 - направляющий ролик; 4 - лебедка; 5 - трос; 6 - емкость с горячим

воздухом (паром); 7 - специальный груз

прижатием ее к стенке жидкостью, подаваемой под давлением (рис. 1.35). Ввод оболочки в трубопровод осуществляется через открытый люк колодца.

Рис. 1.35.

«Entrepose »:

1 - восстанавливаемый трубопровод; 2 - защитное покрытие в виде выворачивающегося наружу чулка; 3 - направляющие ролики

В результате процесса полимеризации происходит затвердевание сплошной защитной оболочки, после чего все устройства и жидкость из трубопровода удаляются. Коммуникации могут быть сданы в эксплуатацию через несколько суток после проведения описанных операций. Данный метод широко используется рядом западно-европейских фирм, в частности: «Соса», «Entrepose T. Р.», «Le Joint Jnterne » и т.д.

Особого внимания с технической точки зрения заслуживает технология нанесения сплошных полимерных рукавов «Феникс», которая является одним из эффективных способов восстановления внутренней поверхности изношенных трубопроводов систем водо- и газоснабжения.

Использование гибких элементов из листового материала с зубчатой скрепляющей структурой. Этот метод восстановления водоотводящих сетей основан на применении полимерной облицовки из элементов продольного сечения, образующих при соединении друг с другом внутреннюю защитную оболочку трубопровода. Метод разработан германской фирмой «ТгоИп ш#». Технология нанесения защитного покрытия состоит в протягивании из колодца через дефектный участок трубопровода гибких и высокопрочных полиэтиленовых заготовок, соединяемых внутри трубопровода с помощью экструзионной сварки. Для плотной фиксации облицовки к внутренней поверхности трубопровода в кольцевую полость между стенкой трубы и облицовкой инъецируется цементирующий материал, а в трубопровод нагнетается вода, которая распрямляет облицовку и прижимает ее к стенкам.

Система внутренних гибких сегментов «Тго1шп %» позволяет применять различные типы секций (рис. 1.36), отличающихся друг

Рис. 1.36.

«Тгоііпіпд »:

а - базисная система установки (с одной зубчатой секцией и заполнением пустот между внутренней поверхностью трубы и зубчатыми элементами);

б - то же с использованием промежуточного защитного слоя; в - то же с использованием дополнительного упругого элемента вокруг зубчатой секции; г- система установки с двумя зубчатыми секциями;

1 - поврежденная труба; 2 - инжектор фирмы «Тгоііпіпд »; 3 - зубчатая секция;
4 - защитный слой; 5 - упругий элемент

от друга структурой поверхности (однослойной, многослойной и комбинированной с защитными слоями).

Использование гибкого комбинированного рукава (чулка). Сущность этого метода восстановления состоит в образовании внутри ремонтного участка трубопровода новой композитной тонкостенной трубы, обладающей достаточно самостоятельной несущей способностью при минимальном снижении диаметра действующего трубопровода.

Для реализации метода внутрь ветхого трубопровода через смотровые колодцы пропускают комбинированный рукав, представляющий собой пропитанный термореактивным связующим армирующий материал (стеклоткань, синтетический войлок). Затем во внутреннюю герметичную оболочку комбинированного рукава под давлением подается теплоноситель (пар, горячая вода), который расправляет рукав, прижимает его к внутренней поверхности трубопровода и полимеризует связующее, образуя новую композитную трубу.

Выворот и продвижение комбинированного рукава в трубопроводе можно осуществлять с помощью гибкого элемента (троса), жидкой или газовой среды, подаваемой под давлением, а также совместным использованием обоих способов.

Основные преимущества метода протаскивания комбинированного рукава - простота и доступность технологии и оборудования для ее реализации, высокое качество и долговечность защитного покрытия, возможность ремонта достаточно изношенных трубопроводов (независимо от материала изготовления) в широком диапазоне их диаметров и длин. С помощью пластикового комбинированного рукава можно восстанавливать круглые, овальные и специальные профили труб.

Использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода. Для реновации безнапорных водоотводящих трубопроводов могут применяться методы «ЮЫос » и «Ехрапс1а-Рфе». Они позволяют облицовывать внутреннюю поверхность трубопроводов поливинилхлоридной лентой. Для этого в колодце устанавливается специальный станок, осуществляющий несколько функций: нанесение (навивку) бесконечной ленты по внутреннему диаметру трубопровода, ее крепление; заливку клеющей смолы; проталкивание образовавшегося каркаса из ПВХ внутрь ремонтного участка трубопровода, расширение каркаса для его фиксации на восстанавливаемом сооружении (рис. 1.37). После процесса наматывания оставшееся

Рис. 1

«Я/"Ь/ос» из колодца

свободное кольцевое пространство между восстанавливаемой трубой и новым каркасом заполняется специальным раствором и уплотняется трамбовкой для повышения статической прочности.

По технологии «Panel Lok», разработанной фирмой «Camit Ltd» (Австралия), для наматывания применяется специальная профилированная лента из ПВХ, которая имеет снаружи Т-образные рифления. Рифления увеличивают структурную поверхность и обеспечивают механическое сцепление с цементным раствором, инъектируемым между обделкой и стенкой восстанавливаемого трубопровода. Профилированную ленту можно применять для круглых, овальных и прямоугольных сечений трубопроводов диаметром от 900 мм, обладающих достаточной несущей способностью.

При использовании некоторых модификаций метода рулонной навивки функционирование трубопровода может не прекращаться.

Точечные (местные) защитные покрытия. Данный тип покрытий характерен для ликвидации одиночных (точечных) сквозных, в том числе периферийных, трещин, вызванных подвижкой грунта (например, при проведении вблизи трасс земляных работ, воздействии на трубопроводы сверхнормативных нагрузок от дорожного движения, землетрясений и т.д.), а также местной коррозией стенок трубопроводов. Покрытия для точечного ремонта могут также использоваться в качестве герметичных соединений отдельных труб при реализации различных способов бестраншейного восстановления сетей.

Местные повреждения, явившиеся причиной химической эрозии стенок трубопроводов, могут развиваться очень быстро и приводят к преждевременному выходу трубопровода из строя. Данные статистики показывают, что такого рода повреждения составляют около 10% длины трубопровода.

Покрытия для местного ремонта могут поставляться в виде: жидких растворов, твердеющих после операций нанесения на поврежденные поверхности; растворов полужидкой консистенции; волокнистых материалов с пропиткой смолами (полиэфирными, эпоксидными и полиуретановыми); профильных резиновых уплотнителей; гильз из нержавеющей стали; эластичных рукавных заготовок; трубчатых вкладышей и т.д.

Перед реализацией любого из описанных выше методов ремонта действующих сетей и сооружений водоснабжения или водоотведения необходима прокладка временных наружных обводных трубопроводов. Например, в случаях восстановления водопроводных сетей обводные трубопроводы должны обеспечивать на период ремонта подачу потребителю хозяйственно-питьевой воды в требуемом количестве и соответствующего качества. Кроме того, обводные трубопроводы должны удовлетворять определенным требованиям, изложенным в технических условиях на производство ремонтных работ, они должны быстро монтироваться и демонтироваться и обеспечивать соответствующие санитарно-гигиенические показатели транспортируемой воды. Поскольку эти трубопроводы прокладываются снаружи вдоль тротуарных бортовых камней, они должны выдерживать удары шин транспортных средств, а также быть рассчитаны на восприятие полного гидродинамического давления воды. При этом весьма важна адаптация обводных трубопроводов к стандартным фитингам, контрольно-регулировочной и запорной арматуре.

В табл. 1.2 представлены данные о наиболее распространенных методах бестраншейного восстановления водопроводных и водоотводящих трубопроводов с подробными техническими, технологическими и эксплуатационными показателями. Анализ различных методов бестраншейного восстановления напорных и безнапорных сетей свидетельствует, что не существует универсального подхода к ремонту или замене трубопроводов. Каждый из предложенных методов ограничен соответствующими рамками применения, которые должны удовлетворять сложившимся техническим условиям на различных объектах, а также материальным и другим возможностям эксплуатирующих сети организаций.

Следует отметить, что при многих положительных сторонах современных технологий бестраншейного восстановления трубопроводов нельзя допускать «эйфории санации», которая может быть следствием субъективных и не полностью оправданных решений, необоснованных критериев или велением моды на бестраншейные технологии. Абсолютный приоритет применению бестраншейных технологий ремонта может быть отдан только в тех случаях, когда требующие ремонта инженерные коммуникации располагаются ниже других городских подземных сооружений и их раскопки связаны со значительными трудностями. Например, в Гонконге некоторые водоотводящие коллекторы проложены ниже линий метрополитена. Данное обстоятельство однозначно отдает предпочтение бестраншейным методам в случае необходимости ремонта или замены сетей.