ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2047697
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ
Имя изобретателя: Рейфисов Ю.Б.; Григоращенко В.А.; Земцова А.Е.; Курленя М.В.; Козлов В.А.
Имя патентообладателя: Институт горного дела СО РАН
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1991.05.05
Сущность изобретения: согласно
способу бестраншейной прокладки
трубопроводов, обустраивают рабочий и
приемный котлован и погружают трубу с
открытым передним торцом в грунт
приложением к ее заднему торцу ударной
нагрузки. Затем очищают трубу от грунта
перемещением по ее внутренней полости
грунбозаборного устройства с
пневмоударным приводом. Перед погружением
трубы прокладывают трос по проектной оси
трубопровода. Конец троса закрепляют на
размешенной в приемном котловане лебедке.
При погружении трубы в грунт к ее заднему
торцу дополнительно прикладывают
статическую нагрузку натяжением троса.
Перед очисткой трубы от грунта к
грунтозаборному устройству одновременно
прикладывают статическую нагрузку
натяжением троса.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к
строительному производству и может быть
использовано для бестраншейной прокладки
подземных инженерных коммуникаций.
Известен способ бестраншейной
прокладки подземного трубопровода путем
ударного погружения трубы с закрытым
передним торцом в грунт. Однако этот
процесс вследствие высокой энергоемкости
используется только для прокладки труб
небольшого диаметра.
Известен способ, включающий проходку
лидирующей скважины и погружение трубы с
закрытым концом в эту скважину ударной
нагрузкой.
Известен также способ (патент ФРГ N 2824915),
предусматривающий создание тросом,
проложенным в лидирующей скважине,
тягового усилия, приложенного к переднему
торцу трубопровода при его погружении в
грунт. Эти способы позволяют несколько
повысить диаметры прокладываемых труб, но
не могут использоваться для прокладки труб
большого диаметра. При недостаточной
глубине заложения и наличии близко
расположенных коммуникаций применение
указанных cпособов приводит к разрушению
давлением грунта дорожных покрытий и
существующих коммуникаций.
Известен способ, позволяющий прокладывать
трубы большого диаметра и лишенный
указанных выше недостатков. Этот способ
включает операции погружения в грунт трубы
с открытым передним торцом динамической
нагрузкой и очистку ее от грунта
грунтозаборным устройством с
пневмоударным приводом [1] Недостатком
этого способа является недостаточная
производительность, связанная со
значительными потерями на колебания трубы,
вызванные упругими силами грунта,
поступающего в трубу (с образованием
грунтовой пробки) и малой скоростью
движения грунтозаборного устройства
вперед по трубе и внедрения его в
неразрушенный керн грунта при наборе
грунта.
Целью изобретения является повышение
производительности работ за счет
увеличения скорости погружения
трубопровода и его очистки. Достигается эта
цель тем, что в способе бестраншейной
прокладки трубопроводов, согласно которому
обустраивают рабочий и приемные котлованы,
погружают трубу с открытым передним торцом
в грунт приложением к ее заднему торцу
ударной нагрузки и очищают трубу от грунта
перемещением по ее внутренней полости
грунтозаборного устройства с
пневмоударным приводом, перед погружением
трубы с открытым передним торцом в грунт
прокладывают трос по проектной оси
трубопровода, конец которого закрепляют на
размещенной в приемном котловане лебедке, а
при погружении трубы в грунт к ее заднему
торцу дополнительно прикладывают
статическую нагрузку натяжением троса,
причем перед очисткой трубы от грунта трос
присоединяют к грунтозаборному устройству,
а при очистке трубы от грунта к
грунтозаборному устройству одновременно
прикладывают нагрузку натяжением троса.
Увеличение скорости погружения трубы
происходит за счет следующих факторов:
-
тяговое усилие троса компенсирует в
значительной степени упругие силы отдачи
грунта;
-
приложение тягового усилия к заднему торцу
забиваемой трубы повышает эффективность
использования этого усилия, так как
статическое и динамическое воздействие
совпадают во времени и пространстве;
-
трос, проложенный в грунтовом массиве,
прорезает последний, нарушая его
монолитность и образуя компенсационные
полости, облегчая тем самым разрушение
керна грунта, поступающего в трубу, и
уменьшая силы сопротивления керна движению
трубы вперед.
Увеличение скорости очистки трубы
происходит за счет следующих факторов:
-
за счет тягового усилия увеличивается
скорость движения грунтозаборного
устройства по трубе вперед;
-
восприятие тяговым усилием сил отдачи
ударного механизма ускоряет внедрение
грунтозаборного устройства в керн грунта и
набор последнего в грунтозаборную емкость;
-
набор грунта облегчается также тем, что
монолитность керна нарушена вследствие
многократных движений троса в грунтовом
массиве.
При посекционном наращивании
прокладываемого трубопровода
целесообразно тяговое усилие передавать
через корпус ударного механизма. Это
облегчает присоединение ударного
механизма к трубе и снятие его с трубы, что
существенно сокращает время прокладки
трубопровода.
Установка лебедки в приемном приямке,
прокладка в грунтовом массиве или в
скважине троса этой лебедки и передача этим
тросом тягового усилия на трубопровод
известны (патент ФРГ N 2824915), однако в
известных способах осуществляется
прокладка трубопроводов с закрытым
передним торцом, и тяговое усилие
прикладывается к переднему торцу
трубопровода. Использование тягового
усилия, передаваемого тросом, проложенным в
грунтовом массиве, передача тягового
усилия на задний торец погружаемого
трубопровода авторам не известно. Это дает
новый технический эффект, заключающийся в
нарушении монолитности грунтового массива
и керна грунта, поступающего в трубу, что
облегчает погружение трубопровода и
очистку его от грунта. Приложение тягового
усилия к тому же торцу трубопровода, по
которому наносятся удары, увеличивает
интенсивность нагрузки и проскальзывание
трубы относительно грунта при ударе, что
также является новым техническим эффектом.
Авторам не известно также применение
тягового троса, проложенного в массиве
грунта и в грунтовом керне, для перемещения
грунтозаборного устройства при
циклической очистке трубы от грунта. При
прокладке в известных способах
трубопроводов с закрытым передним торцом
тяговый трос не совершает возвратно-поступательных
движений, а перемещается поступательно по
мере погружения трубо-провода в грунт. В
предложенном способе трос в процессе
очистки совершает многократные возвратно-поступательные
движения, что значительно увеличивает
интенсивность разрушения массива грунта
перед трубой и керна грунта, поступающего в
трубу, что облегчает погружение
трубопровода, внедрение и набор грунта
грунтозаборным устройством.
 |
 |
На фиг. 1 показана прокладываемая труба в
продольном вертикальном разрезе в момент
погружения; на фиг. 2 то же, в момент набора
грунта грунтозаборным устройством.
Способ осуществляется следующим образом
В начале и в конце участка, на котором
предстоит выполнить прокладку
трубопровода, устраивают (фиг. 1) входной 1 и
приемный 2 котлованы. Затем по оси будущего
трубопровода между котлованами 1 и 2
прокладывают трос 3, который протягивают с
поверхности путем прорезки тросом
грунтового массива между котлованами до
оси трассы. Трос 3 может быть проложен,
например, и с помощью пневмопробойника. Для
этого из входного котлована 1 в грунт
запускают пневмопробойник, тщательно
ориентируя его по оси будущего
трубопровода. При движении в грунте
пневмопробойник образует скважину и
затягивает в нее трос 3. Диаметр скважины
принимают минимальным, так как она нужна
только для прокладки троса 3 в грунтовом
массиве. Трос 3 может быть также проложен
между котлованами 1 и 2 и после проходки
скважины на всю длину при помощи шланга или
при обратном движении пневмопробойника по
скважине. После прокладки троса 3 во входном
котловане 1 размещают на направляющей раме 4
прокладываемый трубопровод 5, ориентируют
его по оси трассы. К заднему торцу
трубопровода 5 при помощи переходного
устройства 6 присоединяют конец троса 3 и
ударный механизм 7. В качестве ударного
механизма 7 может быть использован
пневмопробойник. Второй конец троса 3
закрепляют на барабане лебедки 8, которую
размещают в приемном котловане так, чтобы
набегающая на барабан ветвь троса 3 была
близка к оси трассы. Лебедку 8 и ударный
механизм 7 включают в работу. Под действием
тягового усилия, создаваемого лебедкой 8 и
передаваемого тросом 3 на задний торец
трубопровода 5, и под действием ударов,
наносимых ударным механизмом 7, трубопровод
5 погружается в грунт. Движение
трубопровода 5 в заданном направлении
обеспечивается тяговым усилием троса 3,
расположенного по направлению проектной
трассы трубопровода 5. Тяговое усилие троса
3 повышает также скорость прокладки
трубопровода 5, компенсируя в значительной
мере упругие силы отдачи грунта. Трос 3,
двигаясь в грунте, испытывает также
пульсирующую нагрузку, вызываемую работой
ударного механизма 7. Это способствует
прорезке массива грунта, нарушает его
монолитность, образует компенсационные
полости, облегчая тем самым разрушение
керна грунта, поступающего в трубу, и
уменьшая силы сопротивления керна движению
трубы вперед. При этом через открытый
передний торец трубопровода 5 грунт 9
поступает внутрь трубопровода 5. Очистку
трубопровода 5 от грунта 9 (фиг. 2)
осуществляют при помощи грунтозаборного
устройства 10 с ударным приводом 11. Для этого
конец троса 3 присоединяют к
грунтозаборному устройству 10, а конец троса
12 соединяют с ударным приводом 11. Ударный
привод 11 грунтозаборного устройства 10 и
лебедку 8 включают в работу. Под действием
тягового усилия лебедки 8, передаваемого
тросом 3, грунтозаборное устройство 10
перемещается по трубопроводу 5 вперед и
внедряется в грунт 9, набирая его. При наборе
грунта включают ударный привод 11
грунтозаборного устройства 10, лебедку 13
включают в работу, и грунтозаборное
устройство 10 перемещается назад,
транспортируя грунт из трубопровода 5 во
входной котлован 1. Затем привод 11
грунтозаборного устройства 10 снова
включают в работу и одновременно включают
лебедку 8. Под действием ударной нагрузки
грунтозаборное устройство 10
проскальзывает относительно грунта,
разгружаясь от него. После разгрузки грунта
привод 11 грунтозаборного устройства 10
выключают и тяговым усилием лебедки 8
перемещают его по трубе 5 вперед для набора
следующей порции грунта. Далее цикл
движения грунтозаборного устройства 10
повторяется до полной очистки трубопровода
5 от грунта. Вследствие многократных
возвратно-поступательных движений троса 3
значительно увеличивается интенсивность
разрушения массива грунта перед
трубопроводом 5 и керна грунта 9,
поступающего в трубопровод 5, что облегчает
погружение трубопровода, внедрение и набор
грунта грунтозаборным устройством 10. В
зависимости от размеров входного котлована
1 трубопровод 5 может иметь полную длину
перехода до начала погружения или
наращиваться секциями по мере погружения.
При посекционном наращивании трубопровода
целесообразно конец троса 3 присоединять
непосредственно к корпусу ударного
механизма 7 и таким образом передавать
тяговое усилие на трубу. Кроме того, это
исключает передачу усилия отдачи ударного
механизма 7 на погружаемый трубопровод 5,
что уменьшает обратные его перемещения во
время погружения и также повышает скорость
погружения. Это облегчает присоединение
ударного механизма к трубе и снятие его с
трубы, что существенно сокращает время
прокладки трубопровода. В этом случае
переходное устройство 6 (фиг. 1) выполняется
в виде фланца, который не жестко
присоединяется к погружаемому
трубопроводу, а прижимается к нему тяговым
усилием троса 3. Тяговое усилие должно быть
в этом случае больше усилия отдачи ударного
механизма 7. Для снятия ударного механизма 7
достаточно ослабить трос 3.
Использование предлагаемого способа
позволяет повысить скорость прокладки
трубопровода, а следовательно, и
производительность на 15-30%.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ
ТРУБОПРОВОДОВ, согласно которому
обустраивают рабочий и приемный котлованы,
погружают трубу с открытым передним торцом
в грунт приложением к ее заднему торцу
ударной нагрузки и очищают трубу от грунта
перемещением по ее внутренней полости
грунтозаборного устройства с
пневмоударным приводом, отличающийся тем,
что перед погружением трубы с открытым
передним торцом в грунт прокладывают трос
по проектной оси трубопровода, конец
которого закрепляют на размещенной в
приемном котловане лебедке, а при
погружении трубы в грунт к ее заднему торцу
дополнительно прикладывают статическую
нагрузку натяжением троса, причем перед
очисткой трубы от грунта трос присоединяют
к грунтозаборному устройству, а при очистке
трубы от грунта к грунтозаборному
устройству одновременно прикладывают
статическую нагрузку натяжением троса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
тяговое усилие передают на трубу через
корпус ударного механизма.
Версия для печати
Дата публикации 02.06.2007гг
вверх
|
