Как образовать скважину и уплотнить грунт методом прокола
Суть технологии достаточно проста, однако для производства работ рекомендуется нанимать опытных рабочих, которые не только в теории знают данную технологию, но и хотя бы раз практиковали ее. В первую очередь, еще до протягивания трубы выкапывают два котлована в самом начале и конце рабочего участка. Эти котлованы необходимы для того, чтобы устанавливать в них оборудование и проталкивать трубу внутрь. В первый, стартовый котлован устанавливают специальную раму, снабженную домкратными машинами. Труба движется по скважине именно за счет рабочего усилия домкрата. На конец трубы необходимо надеть специальный наконечник, который проходит через грунт и одновременно уплотняет его. Новые участки трубы наращиваются, привариваются по мере затягивания основной части. Таким образом, получается целая цепь труб, поэтапно затягиваемых в котлован. Самая первая секция трубы выходит в приемной скважине и снимается, эта труба была нужна для того, чтобы принять на себя все препятствия и усилие при совершении проходки по скважине.
Данная технология лучше всего подходит для того, чтобы прокладывать трубы небольшого диаметра, поскольку используются не самые мощные установки, создающие малое усилие. Это нужно, в первую очередь для того, чтобы не повредить трубу.
Перед началом работ инженер проекта тщательно обследует территорию, и в первую очередь уделяет внимание качеству грунта, поскольку от того, насколько правильно он это сделает, зависит успех всей операции. В первую очередь необходимо определить порог плотности грунта, поскольку он имеет значение и характеризует¸ будет ли прокол легким или сложным, потребуется ли привлекать к работам мощное оборудование с высокой силой давления. Также необходимо предусмотреть, подходит ли грунт для прокладки стальных труб, которые, как правило, обладают достаточно высокой силой трения с грунтом. В последнюю очередь определяются необходимые размеры, глубина и длина разрабатываемой новой скважины для трубопроводной магистрали. Отметим, что зачастую применение метода длинного прокола нецелесообразно, поскольку он связан с большими затратами и привлечением большего количества оборудования, что уже сводит на нет основные преимущества метода прокладки труб бестраншейными технологиями.
В первое время после появления новой методики, использовались только механические проколы, совершаемые под большим давлением специальных установок. Однако уже через некоторое время метод совершенствовался, был разработан способ прокладки труб гидропроколом, когда мощный поток воды, подаваемой из шланга под большим давлением, идет перед протягиваемой трубой и попросту размывает грунт, освобождая место для трубопровода. Другой, сравнительно новый метод — вибропрокол. Для него применяется специальная установка – вибромолот. За счет сильнейших колебаний в земле образуется скважина перед проталкиваемой в грунт трубой. Движение происходит медленно, но верно, и метр за метром, труба становится на предназначенное для нее место.
Современная установка может быть использована для проведения работ большого спектра. От своего первоначального вида установка потеряла очень многое, но приобрела значительно больше. Было усовершенствовано оборудование, в частности опорная конструкция, благодаря которой можно закрепить установку в котловане не боясь, что она опрокинется в процессе бурения, и все пойдет насмарку. Также был встроен кран – трубоукладчик, с помощью которого осуществляется непосредственная прокладка труб в скважину. Кран двигается по всей пробуренной траншее на рельсах или роликовых установках, что существенно облегчает процесс затягивания трубы в скважину. Лебедку и двигатель, за счет работы которых осуществляется проталкивание труб, закрепляют в одном из котлованов на специальной раме. Эту раму устанавливают на одном из концов трубы – кожуха, предназначенной для защиты нового трубопровода. В первую очередь осуществляют затягивание именно трубы – кожуха, что особенно важно, если прокол совершается под действующей транспортной магистралью. Постоянные вибрации можно считать своего рода механическим воздействием на трубу, от чего она разрушается, если не проложить защитную оболочку.
Тяговое усилие, которое прикладывается при прокладывании труб, во многом зависит от конечного диаметра трубопроводной магистрали, а также от длины уже проложенной трубы – кожуха. Необходимо также учитывать, имеет ли магистраль углы, повороты и разветвления. Немалое значение придается и тому, в каком грунте прокладывается труба. Больше всего сопротивление возникает в тот момент, когда осуществляется подача трубы и при строительстве переходов для трубопровода. Также бывает достаточно трудно заделать отверстие между скважиной и проложенным трубопроводом. Его заливают цементным раствором, однако поскольку в трубе создается большое давление между грунтом и верхней частью трубы, то проложить слой цементного раствора бывает достаточно затруднительно. В некоторых случаях, если позволяет конструкция, его прокладывают только в начале и конце труб, чтобы скрепить с грунтом.
Если для прокладывания новой трубы был выбран метод прокола, следует учитывать, что в таком случае скважину образуют чаще всего за счет полного вытеснения, имеющего в ней грунта и впоследствии уплотнения стенок. При этом разработку грунта не производят из – за ненадобности. Трубу прокладывают в образовавшуюся скважину, используя пневматический пробойник, также может быть использован в процессе работ раскатчик грунта. Прокол может быть вибрационным и механическим.
В случае если применяется механический прокол, то трубу начинают слегка раскачивать, для того, чтобы задать ей поступательное движение от оборудования для протяжки. Однако если скважина полностью готова, целесообразно использовать раскатчик или вибрационную установку, так протяжка трубы происходит в несколько раз проще. Если был выбран метод вибрационного прокола, то на конец протягиваемой трубы надевают вибрирующий наконечник, за счет вибрации которого во многом и происходит вдавливание трубы в землю.
В отличие от вибрационного, механический прокол может быть использован для работы в сложных условиях, например, если грунт очень вязкий по консистенции и содержит глинистые породы. Также данный способ может применяться в том случае, если длина проходки не слишком большая, но ввиду сложности работ быстро проложить трубу не представляется возможным.
Чаще всего в роли продавливающей установки выступает насосно – домкратная станция. При ее работе возникает нажимное усилие, которое почти полностью передается новой трубе, затягиваемой в грунт. Силу усилия можно корректировать, тем самым ускоряя или замедляя процесс затягивания. На конец трубы натягивается специальный наконечник, с помощью которого проход трубы становится гораздо проще, а сама труба не встречает такого большого сопротивления грунта.
За счет наконечника грунт в некоторых участках полностью раздвигается, образуя проход. Специалисты отмечают, что использовать данный метод целесообразнее при работе в песчаном или водянистом грунте, поскольку именно за счет наконечника и усилия, создаваемого установкой, проходка трубы становится возможной. Труба, в процессе проходки сильно зажимается влажным грунтом, в результате чего может потребоваться увеличение прилагаемого усилия, иначе протолкнуть ее не представляется возможным.
В зависимости от того, используется ли вибрационный прокол при прокладывании трубы, а в частности, надевается ли специальный наконечник, в процессе затягивания трубы образуются продольные, направленные в одну сторону колебания, что в несколько раз упрощает процесс прокладки и делает задачу выполнимой. Трение между трубой и грунтом при возникновении таких колебаний снижается практически до минимума.
Такие колебания могут быть разработаны с помощью специальной, дополнительной установки – вибромолота или вибратора. Данные установки образуют не только сильные колебания, но и задают определенную силу ударных импульсов. Совершенно точно можно сказать, что в определенных условиях работы такие установки попросту незаменимы, а прокладка труб без их использования попросту не может быть осуществлена.
Устройство вибрационного возбудителя достаточно сложное, однако в целом, проталкивание трубы и создание ударных волн возникает при вращении специальных дисков. Чем большее количество вращений используется, тем больше будет сила колебаний, создаваемых оборудованием. Главной частью такой установки является вибратор, который имеет полностью направленное действие, а сила его колебаний может регулироваться в зависимости от того, насколько сложны условия работы.
Прежде чем приступать к работе с подобными установками, необходимо тщательно изучить процесс их работы и способы использования. Если недостаточно точно научиться управлять установкой, то можно создать неправильное усилие, которое будет либо слишком мало, и труба останется стоять на одном месте, либо же напротив, слишком велико, в результате чего труба попросту разрушится. Очень важно соблюдать определенный баланс.
Необходимо отметить, что очень большое признание получил метод санации трубопроводов, поскольку с его помощью можно не только восстановить разрушенные участки трубопровода, но и увеличить диаметр, и в целом все характеристики труб, а также в несколько раз продлить срок их эксплуатации.
Таким образом, можно заметить, что санация трубопроводов, это новейшая технология, которую используют для различных целей, в частности для восстановления устаревших труб и улучшения их показателей.
Существует такой метод ремонта труб, как берстлайнинг. С его подачи осуществляется разрушение старой трубы прямо под землей, с помощью специальных установок. При этом могут разрушаться трубы практически из любых материалов, в том числе из таких, как чугун, сталь и керамика. Одновременно с разрушением старой трубы в скважину затягивается новая. Если при этом происходит увеличение диаметра, то чаще всего осколки новой трубы вдавливают в массив грунта.
Также с помощью данной методики можно проводить санацию трубопроводов, используя способ статического взламывания. Наибольшую эффективность метод статического взламывания получил при проведении работ в сложных гидрогеологических условиях, в частности, если грунт недостаточно прочен, или напротив, чрезмерно прочен, а также, если подземное пространство насыщено проложенными ранее инженерными коммуникациями. Статическое взламывание также немало эффективно при проведении работ на глубоко заложенном в землю трубопроводом.
Наиболее часто при строительстве новых магистральных трубопроводов применяются такие проверенные методы, как щитовая и штольневая проходка, ГНБ, продавливание или прокол, либо же продавливание с помощью вибровакуумной установки.
Способ щитовой проходки наиболее часто используется при производстве тех работ, в процессе которых необходимо проложить коллекторы для канализационных сетей на большой глубине. Другой метод, штольневая проходка, рекомендуется использовать в тех случаях, если производятся строительно-монтажные работы по воздвижению коллектора, имеющего большое сечение. Суть метода заключается в следующем: под землей устраивают штольню, для производства которой чаще всего применяют горный метод. При этом по мере проходки осуществляют установку деревянных или же железобетонных опорных конструкций. После этого, внутри образовавшейся скважины протягивают новую трубу из любого материала. Данный способ отлично зарекомендовал себя при производстве работ в непрочном, сыпучем грунте. Также могут прокладываться магистральные трубопроводы, имеющие слишком большое сечение. Можно производить работы в тягучем грунте, в особенности, если он имеет повышенный уровень влажности, или же через холмистые местности. Несмотря на все преимущества данного метода, за последние годы его применяют сравнительно редко.
Также продавливание грунта можно осуществлять самой трубой, после чего из нее высасываются лишние куски земляной породы, или же грунт вовсе может остаться в трубе, которую перед введением в эксплуатацию промоют большим количеством проточной воды.
В нашей компании производится мощное оборудование для разработки грунта и прокладки труб. По желанию заказчика, мы поставляем оборудование прямо к месту работ, а также помогаем его подключить при первичном использовании. Специальное, мощное оборудование можно использовать даже при работе в жестких породах грунта. В среднем, при использовании всех известных способов, в зависимости от типа грунта можно проложить от двух до пяти метров трубопровода в час. Однако использовать установки для дробления скальных пород не рекомендуется, поскольку это может привести к их быстрой поломке. Бурение методом горизонтально направленной проходки осуществляется полностью аналогично с бурением вертикальных скважин.
Для того чтобы обеспечить наибольший успех работ по прокладке коммуникаций, необходимо уделить должное внимание процессу подготовки. В первую очередь полностью обследуется означенная территория, после чего берутся пробы грунта и совершаются пробные проколы. Специалист – инженер должен составить подробную технологическую карту, в которой указывается способ прокладки труб, необходимое оборудование и время, которое будет затрачено на работу.
При изучении современных технологий бурения и тенденций развития методики, специалисты за рубежом пришли к выводу, что метод в дальнейшем будет только распространяться, а также производители будут выпускать новые виды установок, более мощные, монофункциональные и надежные. Немалое внимание уделяется методу бурения с помощью буровых станков. С их помощью можно на любой глубине протянуть трубы очень большого диаметра. При этом на конце установки закреплен специальный прибор – радиолокатор, при помощи которого можно определять, насколько точно выполняется бурение, и нужно ли корректировать направление. Также это позволяет избежать столкновения со старыми коммуникациями, проложенными под землей гораздо раньше.
В целом, рынок оборудования для бурения и прокладки труб на сегодняшний день заполнен. Все машины достаточно многофункциональны, удобны и надежны. Однако необходимо понимать, что во многом успех работ зависит даже не от мастерства специалистов, а от того, правильно ли было выбрано рабочее оборудование.
Если необходимо проложить трубопровод бестраншейным способом, и при этом обеспечить защиту новой трубы, то перед ее протяжкой в землю прокладывают защитный футляр – кожух. Чаще всего данный метод применяется при прокладке газопроводных сетей. При этом, выбирая оптимальный размер футляра, рабочие обращают особое внимание на то, какие показатели имеет рабочий диаметр трубопровода.
Кожух прокладывают сразу же после того, как будет выкопана или подготовлена траншея, поскольку если ждать слишком долго, в особенности, если работы производятся в неустойчивом грунте, то стенки скважины могут обрушиться, и начинать работу придется с самого начала.
В некоторых случаях используется установка для прокладывания новой трубы методом прокола грунта. Данный способ делится на два вида – закрытый и открытый. При закрытом способе грунт вынимается из трубы, при открытом – не вынимается.
Также может осуществляться горизонтально направленное бурение с выемкой грунта из трубы. Чтобы совершать прокол и разрушение старой трубы было как можно проще, необходимо уделить внимание выбору ножа для прокола. Также, на качество проведенных работ может существенно повлиять конструкция нажимных патрубков. Если не обратить на это должного внимания, может потребоваться переделывать работы, что весьма неудобно и затратно. В процессе прокладки труб необходимо обращать внимание на любую мелочь, даже если она кажется совсем уж незначительной.
В самом начале рабочего участка выкапывают котлован нужного размера. После его обработки осуществляют установку и настройку всего необходимого оборудования для бурения. Перед этим, в случае необходимости стенки котлована укрепляют с помощью досок для того, чтобы предотвратить его обрушение. Если вдруг стало заметно, что котлован потрескался и рушится, все рабочие должны в срочном порядке покинуть опасную зону. Такое случается достаточно редко, однако необходимо быть начеку.
После того, как котлован укреплен, и оборудование установлено, переходят непосредственно к производству работ. На первом этапе разбивают трассу работ, подводят электричество и устанавливают насосы для откачки грунтовых вод. Только после этого можно переходить ко второму этапу – прокладке трубопровода.
На сегодняшний день для прокладки труб бестраншейным способом чаще всего прибегают к методу прокола грунта, также используются метода проталкивания трубы или горизонтально направленного бурения.
Также, в некоторых случаях в соответствии с инструкцией применяют технологию продавливания или щитовой проходки. Также данный способ использовался и используется по сей день для строительства подземного метрополитена в крупных городах. Он является наиболее удобным и высокоэффективным, если нужно проложить тоннели большого диаметра.
Очень важно соблюдать инструкцию. Во время производства работ на площадке должен находиться компетентный специалист – инженер, который сможет вовремя обнаружить отклонение от правил и привести работы в норму. Гораздо проще предупредить возникновение неполадок, чем потом разгребать последствия, а в случае строительства магистральных трубопроводов эта фраза имеет самое прямое значения, последствия в буквальном смысле могут быть настолько тяжелыми, как например, обрушение скважины или прорыв трубы, что их придется «разгребать».
Чаще всего применяют такие методы, как проталкивание труб в грунт с последующей его выемкой из скважины, проталкивание труб без выемки грунта, но с промыванием трубопровода, горизонтально направленное бурение.
В каждом из данных методов может быть применена щитовая проходка, если работы производятся на большой глубине, и выкапываются скважины большого диаметра. Схожим способом строят не только метрополитен, но и коллекторы, а также простые магистральные трубопроводы.
Лучше всего отдать предпочтение технологиям, которые уже не раз были испробованы. Новые технологии хороши, но нередко в процессе их применения возникают непредвиденные ситуации, устранить которые попросту невозможно из – за недостатка опыта в проведении подобных работ. При работе на магистральных трубопроводах, при строительстве метро или коллекторов, лучше всего применять метод щитовой проходки. Если же осуществляется замена небольшого участка труб, тогда можно испытать новую методику.