CC BY
11
РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОГО ГОРОДА
УДК 624.1
Лобанова А.С. студент магистратуры 2 курса Строительный факультет Санкт-Петербургский государственный архитектурно-
строительный университет Россия, г. Санкт-Петербург СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОКЛАДКИ
ТРУБОПРОВОДА
Аннотация.
В настоящее время используется более десяти способов прокладки трубопровода. В данной статье проведен анализ преимуществ и недостатков некоторых способов. Транспортировка по трубопроводам сырья и продуктов развивается с каждым годом. Протяженность трубопровода в России составляет более 375 тыс. км, что является одним из наибольших значений в мире. Однако около половины трубопроводов требует ремонта или замены. В большинстве случаев работа в условиях городской застройки затруднена множеством факторов, поэтому способ прокладки трубопровода необходимо выбирать тщательно в соответствии со свойствами грунтов, протяженностью трубопровода, наличием других коммуникаций, зданий и сооружений и т.д.
Ключевые слова: траншеи, трубопровод, горизонтально-направленное бурение, управляемый прокол, продавливание, буро-шнековое бурение.
Lobanova A.S.
Graduate student 2 course, faculty of Civil Engineering St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering Saint-Petersburg, Russia COMPARATIVE ANALYSIS OF METHODS FOR LAYING
PIPELINES
Annotation.
Currently, more than ten methods of laying the pipeline are used. This article analyzes the advantages and disadvantages of some methods. Transportation through pipelines of raw materials and products is developing every year. The length of the pipeline in Russia is more than 375 thousand km, which is one of the largest values in the world. However, about half of the pipelines require repair or replacement. In
most cases work in urban development is hampered by a number of factors, so the way of laying the pipeline must be carefully chosen in accordance with the properties of the grounds, the length of the pipeline, the availability of other communications, buildings and structures, etc.
Keywords: trenches, pipeline, horizontal directional drilling, controlled puncture, punching, drilling and auger drilling.
Выбор метода прокладки трубопровода зависит от таких факторов, как протяженность нити, наличие или отсутствие других коммуникаций, свойства грунтов, прокладка в полевых или городских условиях и др.
Методы прокладки трубопровода:
1. Траншейный
2. Бестраншейный:
3. Горизонтально-направленное бурение
4. Управляемый прокол
5. Продавливание
6. Буро-шнековое бурение (микротоннелирование)
Траншейный метод является одним из самых быстрых и простых методов прокладки трубопровода. Состав и последовательность процессов зависят от типа труб- металлические или неметаллические, а также от условия, в которых осуществляется прокладка трубопровода- стесненные городские или полевые условия, наличие или отсутствие естественных или искусственных преград и так далее.
Траншеи с вертикальными стенками возможно отрывать в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии расположенных вблизи зданий и сооружений. В других случаях необходимо выполнять откосы и крепления стенок траншеи. Такой способ трудно применим в условиях городской застройки, поэтому далее будут рассмотрены бестраншейные методы прокладки трубопровода.
Главным преимуществом бестраншейного метода прокладки трубопровода является возможность проведения работ там, где невозможно отрыть траншею, а также сохранение целостности плодородного слоя грунта и асфальтового покрытия, если необходимо проложить коммуникации под автодорогой.
Бестраншейный метод сокращает продолжительность производства работ и необходимые человеческие ресурсы, повышает безопасность работ (отсутствие траншей и механизмов на трассе прокладки), а также не требует специальных конструкций для крепления стенок траншей.
Выбор того или иного способа бестраншейного метода зависит от длины и диаметра трубопровода, гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов.
Горизонтально-направленное бурение заключается в формировании скважины путем разработки грунта по методу углового прокола. Установка с рабочей головкой вводится в грунт под углом, так что поверхность, под которой планируется проведение коммуникационного канала, остается неповрежденной. Такой метод реализуется с помощью породоразрушающего инструмента- буровой коронки, который сначала производит пилотное бурение, а затем посредством системы управления осуществляется разработка скважин, соответствующих проекту. Кроме этого, технология бурения предусматривает возможность увеличения диаметра скважины, для выполнения этой операции буровая коронка заменяется на риммер, который путем вращения формирует скважину большего диаметра, вместе с этим протаскивая трубопровод.
Сложность этого метода заключается не в механическом разрушении грунта, а в предотвращении отклонения направления движения коронки от проектного направления. Для отслеживания местоположения коронки и направления её движения применяют специальные системы мониторинга, например, локационные зонды, устанавливаемые на буровой головке.
Для повышения производительности буровой установки применяют различные промывочные растворы, которые повышают скорость работы бура и безопасность производства работ.
Управляемый прокол используют при прокладке коммуникаций из металла и пластика, футляров, в которые затем укладывают водопроводные или газовые трубы, силовые или телефонные кабели. Часто применяют прокол, когда необходимо проложить коммуникации под трассой или железнодорожными путями в глинистых и суглинистых грунтах. Диаметр прокола может варьироваться от 100 до 500 мм, длина может достигать 80 метров.
При использовании такого метода нет необходимости утилизации грунта, так как его разработка ведется с помощью уплотнения. Для выполнения бестраншейной прокладки методом прокола необходимо предварительно выполнить два котлована - стартовый и приемный. В стартовый котлован устанавливают нажимную насосно-домкратную установку, домкраты которой воздействуют на трубу, вдавливая трубу в грунт. При использовании труб большого диаметра необходимо использовать конусный наконечник, однако он может привести снижению точности прокладки трубопровода, так как при появлении препятствий в виде валунов, наконечник отклонится от проектного направления.
Недостатком способа является невозможность проведения работ в скальных и кремнистых грунтах.
Бестраншейная прокладка труб методом продавливания заключается в том, что прокладываемую трубу, снабженную ножом, вдавливают в массив
грунта, а грунт, который поступает в трубу в виде плотного керна, разрабатывают и удаляют из забоя. Такой способ нельзя применять в плывунах, а в скальных грунтах применение возможно только при использовании труб большого диаметра. Таким методом можно прокладывать не только стальные трубы, но и железобетонные, диаметр труб варьируется от 600 до 1700 мм. Длина проходки каждого рабочего котлована достигает 100 м, более длинные трассы необходимо делить на участки- сначала из котлована ведут проходку в одном направлении, затем в противоположном.
Технология производства работ делится на несколько этапов. На первом этапе производят разработку котлована, размеры которого не превышают 4 м в длину, 3 м в ширину, глубина принимается на 0,5 м ниже лотка трубопровода. Второй этап заключается в заливке упорной стенки, которая будет передавать на грунт реактивные усилия от прокалывания., она особенно необходима при прокладке труб больших диаметров в твердых грунтах. На третьем этапе производят монтаж силового оборудования, в данном случае применяют нажимные насосно-домкратные установки из двух, четырех, восьми и более гидродомкратов, работающих от насосов высокого давления. На четвертом этапе производят циклического вдавливание трубы посредством переключения домкратов на прямой и обратный ход. Скорость проходки 4-5 м в день. На заключительном, пятом этапе, по мере продавливания футляра в грунт, производят ручную разработку грунта внутри футляра, его погрузку и вывоз из забоя. После завершения этих работ оборудование извлекают из котлована, производят обратную засыпку.
Микротоннелирование или бурошнековое бурение представляет собой автоматизированную проходку туннеля диаметром от 200 до 3600 мм с продавливанием конструкции обделки, которая выполняется без присутствия людей в выработке.
Точность проходки обеспечивается компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита. Технология микротоннелирования позволяет прокладывать трубопровод в любых грунтах, в зависимости от параметров грунта выбирают рабочий орган, который обеспечит оптимальную скорость проходки.
Процесс прокладки трубопровода состоит из следующих операций: на первом этапе необходимо разработать стартовый и рабочий котлованы, расстояние между которыми от 50 до 500 м, в стартовом котловане монтируют оборудование на глубине, необходимой для прокладки трубопровода, разработку грунта ведут режущим инструментом проходческого щита. Грунт перемешивается с водой или бентонитовым раствором, который подается по подводящим линиям, а по отводящим линиям пульпа насосами откачивается в отстойник, расположенный около стартового котлована. Щит, после
прохождения до приемного котлована, демонтируется.
Анализ методов укладки трубопровода
табл. 1
Наимен ование способа Вид грунта Длина/диаметр трубопровода Скорость проходки, м/ч Преимущества Недостатки
Траншейный 1-3 группы не ограничены Зависит от человеческих ресурсов низкая стоимость работ; максимально точная прокладка трубопровода высокие трудозатраты; нанесение ущерба плодородному слою грунта; невозможность применения в условиях городской застройки
Горизонтально-направленное бурение Песчаные и глинистые грунты 325-1720мм/ 40-70м 1,5-1,9 возможность применения в скальных грунтах и плывунах; высокая точность; малая продолжительнос ть работ невозможность применения при наличии грунтовых вод; необходимость утилизации отработанного бентонита
Меха ничес кий й коГлинистые и песчаные без твердых включений 50-600мм/до 80 м 3-6 высокая скорость проходки; не требуется удаление грунта не применим в скальных грунтах; невысокая точность при наличии преград
Гидропрокол Песчаные и супесчаны е 100-500мм/20-40м 1,4-1,6 нет необходимости устраивать упорную стенку необходим источник воды; необходимость утилизации пульпы при диаметре 300500мм длина прокола не превышает 30м
Продавливание 1-4 группы 400-200мм/ 30-100 м 0,2-1,5 высокая скорость работ невозможность применения в плывунах; в твердых грунтах возможно продавливание лишь труб максимального диаметра
Буро-шнековое бурение все грунты 200-3600мм/ 50-5000 м 1,0-2,0 высокая точность проходки; применим в смешанном забое высокая стоимость оборудования
П По результатам выполненного анализа можно сделать вывод, что каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, поэтому для выбора метода в конкретных условиях необходимо выполнить комплексную оценку технологических параметров, стоимости работ, области применения и сроков проведения работ.
Использованные источники:
1. Белецкий Б.Ф. Технология прокладки трубопроводов и коллекторов различного назначения.-М.: Стройиздат, 1992.-327 с.
2. Белецкий Б.Ф. .технология и организация строительства водопроводных и канализационных сетей и сооружение. - М.: Стройиздат, 1992.-444 с.
3. Белецкий Б.Ф. Технология строительных и монтажных работ. - М.: Высшая школа, 1986. -384 с.
4. Журба А.И., Зорин И.С., Теплицкий А.Х., Черенков А.Г. Комплексная механизация прокладки инженерных сетей. - Киев :Буд1вельник, 1989 -142 с.
5. Бородавкин П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. -М.: Недра,1987. -472 с.
6. Данилкин М.С., Шубин А.А. Технология строительного производства: учеб. пособие. -Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 505 с.
7. Технические рекомендации по технологии уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух / Правительство Москвы. - М., 1998.
8. Никишин А.В., Ченцов А.Н. Бестраншейная прокладка трубопроводов: новые технологии // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2012. - С. 14-18.
9. Храменков С.В., Примин О.Г., Орлов В.А. Бестраншейные методы восстановления трубопроводов. - Прима-Пресс-М, 2002. - 301 с.
