Bezvýkopové kladenie a obnova potrubí

Obsah článku

• Bezvýkopové technológie
• Horizontálne smerové vŕtanie
• Vibračné vŕtanie
• Hydraulické zlomenie
• Nakoniec

V tomto článku: aký je dôvod potreby bezvýkopových technológií; typy bezvýkopových technológií; technológia horizontálneho vŕtania; technológia vibračného vŕtania; technológia hydraulického lomu.

Pokladanie a oprava podzemných inžinierskych sietí je v mysliach mnohých z nás spojená s veľkým množstvom prác – vykopávaním zákopov, ukladaním potrubí do nich, následným zablokovaním zeminou, vyplnením a zhutnením štrkovej podložky, asfaltovaním alebo betónovaním. Prach je neoddeliteľnou súčasťou výkopových prác v lete a na jar, nečistôt a bahna na jeseň av zime, nehovoriac o úplnej nemožnosti používania vozoviek v oblasti pracoviska. Výkopovému chaosu so všetkými jeho atribútmi sa však dá úplne vyhnúť použitím vŕtania na HDD (horizontálne).

Bezvýkopové technológie

Obdobie industrializácie zmenilo mestá Zeme – ich expanzia bola sprevádzaná vývojom komplexného systému nadzemných a podzemných komunikácií. A ak by sa nadzemné nadjazdy mohli opraviť a nahradiť s minimálnym poškodením, potom by sa podzemné práce na výmene potrubí mohli vykonávať iným spôsobom ako výkopovým ťahom. Pred 70 rokmi bol problém opravy a obnovy netesných kovových a liatinových rúrok, ktoré fungujú ako nadjazdy pre horúcu a studenú vodu, zemný plyn, odpadové vody atď., Menej naliehavý ako dnes..

Keďže problém masívneho kritického opotrebenia podzemných inžinierskych sietí sa dal predvídať, v roku 1976 bola v Spojených štátoch vytvorená Národná asociácia kanalizačných služieb (NASSCO), ktorej cieľom bolo nájsť a vyvinúť technické riešenia v oblasti bezvýkopovej opravy podzemných inžinierskych sietí. Postupom času sa podobné združenia vytvorili v mnohých krajinách av roku 1986 sa zlúčili do Medzinárodnej spoločnosti pre bezvýkopové technológie (ISTT) so sídlom v Londýne (Spojené kráľovstvo). Medzi účastníkmi ISST je aj ruská zastupiteľská kancelária – NPO „ROBT“, ktorá bola založená v roku 1996 a reformovaná v roku 2003..

Bezvýkopové ukladanie komunikácií sa spravidla vykonáva týmito spôsobmi:

• vibrácie (pneumatické údery). Používa sa pri výstavbe nových potrubí a pri rekonštrukčných prácach (ničenie starých potrubí a ich výmena za nové). Podmienkou používania tohto zariadenia je prípustnosť vibračného zaťaženia na zemi;
• horizontálne vŕtanie. Zariadenia tohto typu sa používajú iba na pokládku nových potrubí;
• hydraulické ničenie. Táto technológia sa najčastejšie používa na opravu opotrebovaných komunikácií.

Ďalej sa pozrime bližšie na výrobné metódy a vybavenie pre bezvýkopovú prácu..

Horizontálne smerové vŕtanie

Táto metóda umožňuje vytvárať podzemné potrubia s dĺžkou od niekoľkých metrov do mnohých kilometrov, maximálny povolený priemer potrubia je viac ako 1200 mm, môžu byť vyrobené z ocele aj nízkotlakového polyetylénu (HDPE)..

Vodorovná smerová vŕtačka sa skladá z kovového rámu a karosérie, kolesového alebo pásového podvozku. Jeho telo obsahuje hydraulickú stanicu, dieselový motor, vŕtačku, systém prívodu tyčí a ovládací panel stroja. Stroje HDD sa navzájom líšia najvyššou ťažnou silou prútu tyče (merané v tonách), ohybom tyče tyče (polomer je uvedený) a rýchlosťou toku roztoku bentonitu (merané v l / min).

Vŕtanie na HDD zahŕňa nasledujúce etapy: príprava vŕtania; vŕtanie pilota dobre; zväčšenie priemeru jamky; pretiahnutie potrubia cez vrt; záverečné práce.

Príprava na vŕtanie. Uskutočňujú sa štúdie zloženia a charakteristík pôdy, schéma existujúcich podzemných inžinierskych sietí, vypracovávajú sa potrebné dokumenty. Aby bolo možné zvoliť najoptimálnejšiu trajektóriu vrtu, pracovná oblasť sa skúma na niekoľkých miestach, v prípade blízkosti podzemných potrubí sa kladú jamy..

Vŕtanie pilota dobre. Vŕtacia hlava, vybavená rezacím nástrojom, je nainštalovaná na stroji HDD. Sonda lokalizačného systému, umiestnená vo vnútri hlavy, umožňuje sledovať jej polohu a skosenie rezného nástroja – vykonávať riadené vŕtanie. Počas práce sú signály zo snímača sondy prijímané lokalizačnou jednotkou a zobrazované na monitore operátora ovládajúceho horizontálnu vŕtačku – údaje o hĺbke a sklone vŕtacej hlavy sa zobrazujú s odkazom na čas. Okrem toho je poloha vŕtacej hlavy monitorovaná operátorom s ručným zameriavacím zariadením, sledujúcim vŕtanie cez plochu. Ak sa vrták odchýli od vypočítanej dráhy, obsluha plošiny zastaví otáčanie tyčí a upraví uhol skosenia vŕtacej hlavy..

Flexibilná tyč s tlmičom nárazov, výplety tyčí s vŕtacou hlavou, vykonáva dve úlohy – znižuje zaťaženie tyčí a pomáha kontrolovať vŕtaciu šnúru. Dýzy, ktorými je vŕtacia hlava vybavená, sú navrhnuté tak, aby dodávali roztok bentonitu špeciálneho zloženia – pri vŕtaní sa do vrtu privádzajú duté tyče pod tlakom. Hlavnými úlohami riešenia bentonitu sú: odstránenie horniny z vrtu; chladenie a mazanie vŕtacej struny a hlavy; privedenie a udržiavanie horniny v pozastavení; stabilizácia pôdy okolo prútu prútika; erózia pôdy (hydro-monitoring).

Vŕtanie vrtu pilota sa končí výstupom vŕtacej hlavy v konštrukčnom bode.

Zväčšenie priemeru vrtu. Na výstupnom bode je vŕtacia hlava odpojená, na jej miesto je pripevnená výstružnícka hlava s väčším priemerom, tiež vybavená dýzami na výstup roztoku bentonitu, ktorý sa dodáva nepretržite počas expanzie vrtu. Otáčaním a ťažnou silou sa výstružník ťahá pozdĺž vrtu v opačnom smere, zatiaľ čo sa jeho priemer zvyšuje na požadovaný – konečný priemer vrtu by mal byť o 30% väčší ako priemer potrubia, ktoré sa do neho vloží. Stupne vŕtania a ťahania výstružníka sa niekoľkokrát opakujú, pričom pri každom novom stupni sa priemer hláv zvyšuje.

Potiahnutie potrubia. Rúry určené pre potrubie sú vopred zvarené. Po dokončení priechodu vŕtacej hlavy (vrt sa rozširuje na požadovaný priemer) sa namiesto toho na tyčový prút postupne inštaluje expanzná hlava, otočný čap (zariadenie, ktoré sa vyhýba prenosu rotácie zo struny do rúrky) a zachytávač (spájajúci otočný čeľusť s uchopovačom). Keď je jednotka pripravená, jednotka HDD sa uvedie do činnosti a vstúpi do potrubia do pripraveného vrtu.

V záverečnej fáze dodávateľ pripraví a prevedie zákazníkovi dokumentáciu obsahujúcu plánový diagram polohy plynovodu vo viacerých rovinách s odkazom na orientačné body na stavenisku..

Výhody horizontálneho smerového vŕtania:

• položenie a oprava potrubí v akomkoľvek teréne, na akomkoľvek type pôdy (vrátane plavákov a hornín), v rôznych bezpečnostných zónach, v zložitých mestských podmienkach;
• – výrazné zníženie počtu povolení a podmienok na ich získanie, pretože – počas práce nie je potrebné zastavovať premávku na diaľniciach;
• použitie moderných vŕtacích zariadení umožňuje znížiť pracovné podmienky;
• nevyžaduje zapojenie ťažkého zariadenia a veľkého počtu pracovníkov potrebných na výkopy;
• autonómia strojov HDD, t. nepotrebujú vonkajšie zdroje energie;
• hladina podzemnej vody neovplyvňuje čas dokončenia;
• minimálny vplyv na ekologickú rovnováhu a krajinu na pracovisku.

Nevýhody práce s pevným diskom:

• ak je vzdialenosť potrubia menšia ako 2 m, použitie tohto spôsobu vŕtania bude drahé;
• kontrolu stroja HDD a proces vŕtania môžu vykonávať iba odborníci – akékoľvek chyby dramaticky zvyšujú náklady na prácu;
• proces bezvýkopovej práce pomocou technológie HDD nie je možné urýchliť – prácu možno vykonať iba v predpokladanom čase.

Vibračné vŕtanie

Na vykonávanie vibračného vŕtania sa používa špeciálny nástroj – pneumatický dierovač, ktorý umožňuje dierovanie vodorovných aj šikmých vrtov daného priemeru do pôdy. Vibračné vŕtanie sa používa pri ukladaní vrtov do vzdialenosti do 15 ma priemeru vrtu nie viac ako 203 mm – používajú sa napríklad na vytváranie prepichnutí pod cestami, bez otvorenia vozovky a bez zastavenia premávky..

Razidlo pozostáva z kovového telesa v tvare kužeľa, vo vnútri sú mechanizmy nárazu, obrátenia a distribúcie vzduchu. Stlačený vzduch je dodávaný do pneumatického razidla z kompresora pomocou pružnej vzduchovej hadice s priemerom 25 mm. Dĺžka hadice zodpovedá vzdialenosti, v ktorej je prepichnutý vrt a priemer telesa razidla zodpovedá priemeru studne. Vyrábajú sa pneumatické dierovače s priemerom kapsuly 44 až 203 mm.

Fázy práce počas vibračného vŕtania: príprava jam; vŕtanie studní; umiestnenie komunikácie v dobre dokončenej studni; ukončenie práce.

Príprava základových jám. Pred začatím dierovania pneumatickým dierovačom je potrebné vykopať štartovaciu a prijímaciu jamu – v prvej sa nainštaluje kapsula pneumatického dierovača, v druhej vyjde po dierovaní. Ak požadovaná dĺžka vrtu presiahne 15 m, bude potrebné každých 15 m otvoriť medzisklady – väčšina modelov pneumatických dierovačov pracuje v tejto vzdialenosti. Hĺbka jamiek by mala byť desaťkrát väčšia ako priemer otvoru, ktorý má byť vyvŕtaný, t.j. pri požadovanom priemere 44 mm by hĺbka každej jamy mala byť 440 mm alebo viac.

Vŕtanie vrtu (nekontrolovateľná punkcia). Na spodnej strane štartovacej jamy je uložená vodiaca lišta smerom k úložnej (strednej) jamke, na ktorej je nainštalovaný pneumatický razník, k telu sú pripojené vzduchové hadice, ktoré spájajú kapsulu s kompresorom. Po nastavení smeru sa kompresor rozbehne a pneumatický úder pod tlakom stlačeného vzduchu spustí impulzný pohyb do úložnej jamy rýchlosťou asi 300 mm / min, ktorá sa pohybuje rovnobežne s povrchom zeme. Dierovacia kapsula sa nemôže odchýliť v žiadnom smere od stanoveného smeru – jej konštrukcia jej bráni. Po prechode zo studne vyjde pneumatický razník v úložnej jame, po ktorom sa kompresor zastaví, uvoľní sa stlačený vzduch a hadice sa odpojia od kapsuly, tlmia sa a tiahnu sa studňou v smere východiskovej jamy..

Komunikačné linky sú privedené do pripravenej dobre, pre ktoré bol určený – káble alebo rúrky, ktorých priemer by mal byť o 25 – 30% menší ako priemer jamky.

V záverečnej fáze v pláne je vynesená studňa s inžinierskymi sieťami s odkazom na orientačné body v tejto oblasti.

Výhody vibračného vŕtania:

• zabezpečuje vytvorenie podzemnej horizontálnej vrty (punkcie) bez poškodenia povrchových vrstiev a komunikačných trás;
• náklady na prácu sú oveľa nižšie ako pri výkopovej metóde;
• výrazne nižšie náklady na pracovnú silu a úplná absencia potreby prilákať ťažké vybavenie;
• na fungovanie zariadenia nie je potrebná žiadna oporná stena;
• malá veľkosť zariadenia umožňuje jeho použitie v suterénoch budov;
• použitie na mäkkých pôdach a plavákoch je povolené.
• počas činnosti pneumatického razidla nie je možné zmeniť smer jeho pohybu;
• obmedzená dĺžka vrtu (nie viac ako 15 m) a jeho priemer vrtu (203 mm);
• potreba štartovacích, stredných a prijímacích jám.

Okrem vytvárania nových vrtov sa pneumatické dierovače používajú na výmenu potrubí v existujúcich mestských komunikáciách. Kapsula pneumatického razidla je nainštalovaná v štartovacej jamke, kotviace zariadenie je nainštalované v úložnej jamke, oceľový kábel je z nej vytiahnutý potrubím spojov a upevnený na čele kapsuly pneumatického razidla. Pôsobením stlačeného vzduchu a napínaním lana sa kapsula pohybuje pozdĺž opotrebovanej rúry, ničí ju a rozširuje studňu, zatiaľ čo súčasne utiahne nové polyetylénové rúry, ktoré sú navzájom spojené závitovým spojom v štartovacej jamke. Pomocou pneumatického dierovača môžete spustiť novú rúrku vyrobenú z polyetylénu vo vnútri opotrebovanej rúrky – samozrejme musí byť priemer novej rúrky menší ako priemer existujúcej rúrky..

Hydraulické zlomenie

Pri použití hydraulických zariadení sa vykonávajú dva typy prác – tlačenie oceľových puzdier a rozbíjanie rúr za nové. Prvý typ práce spočíva v cyklickom dierovaní potrubí pomocou systému hydraulických zdvihákov. Čelenka prvej rúrky je vybavená kužeľovým nožom, ktorý prerezáva zeminu, ktorej vykopávanie sa uskutočňuje dutým valcom tvoreným tyčovými rúrkami. Táto metóda umožňuje prepichnúť do zeme potrubia s priemerom 1-1,4 ma dĺžkou až 50 m, bez ohľadu na prekážky umiestnené nad miestom vŕtania..

Podrobnejšie sa bude uvažovať o druhom type práce – hydraulickom ničení. Na rozdiel od kapsúl pneumatických dierovačov používaných pri vibračnom vŕtaní je deštruktívny úder („mól“) vybavený špeciálnymi nožmi a je poháňaný hydraulickou prečerpávacou stanicou. Najväčší priemer razidla je 1200 mm, maximálna dĺžka priechodu je 50 m.

Fázy práce: príprava základových jám; inštalácia zariadenia; zničenie existujúcej opotrebovanej rúry; inštalácia novej rúry z nízkotlakového polyetylénu.

Príprava základových jám. Štartovacie a prijímacie jamy sa odtrhnú do hĺbky komunikácií, ktoré je potrebné vymeniť. Celkové rozmery prijímacej jamy by mali byť dostatočné na zabezpečenie voľného pohybu inštalovanej rúry, rozmery počiatočnej jamy – na zabezpečenie voľnej inštalácie hydraulického kladiva a vstupu tyčí. Steny a spodok štartovacej jamy musia byť opatrne vyrovnané – centrovanie razidla vo vzťahu k zničenej rúrke musí byť čo najpresnejšie. V spodnej časti štartovacej jamy sa naleje štrková doštička alebo sa položí promenáda – opatrenie na zabránenie úniku deštruktívnej hlavy v prípade zaplavenia jamy..

Inštalácia zariadenia. Demolačný úder, inštalovaný na kovovom lôžku, sa vloží do jamy a vycentruje sa pomocou žeriavu. Aby sa dierovací rám nepohyboval smerom k zničenej rúre, je potrebná zvislá zarážka vyrobená z oceľovej platne s rozmermi 1200 mm x 2500 mm, hrúbky najmenej 15 mm – spätná prítlačná sila zariadenia je viac ako 50 ton a pri absencii výrazného dorazu sa nevyhnutne vtiahne do zeme … Základná doska je na jednej strane osadená úzkym rezom pred rúrou, ktorá sa má zničiť a vymeniť. Po dokončení inštalácie sú hadice z hydraulickej stanice umiestnenej mimo jamy spojené s razidlom.

Zničenie starého potrubia. V tomto štádiu nie je rezacia hlava nainštalovaná, do kanála starej rúry sa vkladajú len tyče, ktoré sa predlžujú novými úsekmi, až kým sa ich koniec neobjaví v úložnej jame. Flexibilita tyčí umožňuje ohybový uhol 20 ° kanála potrubia, ale nie viac.

Inštalácia nového potrubia. Po výstupe tyčí z úložnej jamy je na ich koniec pripevnená rezná hlava, ktorej priemer zodpovedá vonkajšiemu priemeru novej rúrky, pomocou držadla klieštiny je k hlave pripevnená rúrka, ktorá nahrádza starú. Režim činnosti razidla sa prepne na opačný, je nainštalovaná oceľová zarážka. V procese pohybu hlava ničí starú rúru a tlačí jej úlomky do stien kanála. Proces výmeny rúr pokračuje až do konca nového potrubia, ktoré vyjde v počiatočnej jame, po ktorom je odstránený dorazový panel, tyče sú demontované a hadice hydraulického systému sú odpojené, potom je razidlo odstránené z jamy. Zostane iba pripojenie nového potrubia k komunikačnej sieti a obnoví sa integrita potrubia.

Výhody bezvýkopových hydraulických nástrojov:

• vyrobené bez poškodenia vozovky;
• pokládka novej rúry sa vykonáva v starom kanáli;
• jednorazová výmena potrubí s významným priemerom (do 1200 mm) na úseku dlhšom ako 50 m;
• umožňuje zväčšenie priemeru potrubia vo vzťahu k priemeru starého kanála;
• v porovnaní s výkopovými prácami, ktoré si vyžadujú zapojenie veľkého počtu zariadení a významnej pracovnej sily, sa práce využívajúce technológiu hydraulického ničenia vykonávajú s menšou námahou av kratšom čase;
• – nevyžaduje predbežné preplachovanie starého potrubného kanála;
• – pri práci nedochádza k vibráciám;
• – práca nesprevádza žiadne poškodenie životného prostredia.
• – je nevyhnutná príprava základových jám;
• – vyššie náklady na prácu v porovnaní so zákopom.

Nakoniec

Berúc do úvahy takmer 90% zhoršenie existujúcich energetických služieb v Rusku a krajinách SNŠ, sú bezvýkopové technológie jediným východiskom z tejto situácie. Jeho nekonečná záplava netesných potrubí pomocou metódy výkopov, ktoré sa bežne používajú v oblasti verejných služieb, už dávno prežila svoju užitočnosť..