Технологии и комплекты оборудования для бестраншейной замены подземных коммуникаций

Григоращенко Владимир Александрович; Ланкевич Наталья Владимировна; Кравченко Роман Викторович

УДК 621.644.075.004.6

ТЕХНОЛОГИИ И КОМПЛЕКТЫ ОБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ЗАМЕНЫ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Владимир Александрович Григоращенко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник научно-инженерного центра горных машин и геотехнологий ИГД СО РАН, технический директор ООО фирма «Комбест», тел. (383)209-25-04, e-mail: natagri@mail.ru

Наталья Владимировна Ланкевич

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, младший научный сотрудник научно-инженерного центра горных машин и геотехнологий ИГД СО РАН, генеральный директор ООО фирма «Комбест», тел. (383)209-25-04, e-mail: natagri@mail.ru

Роман Викторович Кравченко

Институт горного дела им. Н. А. Чинакала СО РАН, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный проспект, 54, младший научный сотрудник научно-инженерного центра горных машин и геотехнологий ИГД СО РАН, начальник ПТО ООО фирма «Комбест», тел. (383)209-25-04, e-mail: romch21@mail.ru

Предложено оборудование для замены полиэтиленовых и полипропиленовых гофрированных водоотводящих труб. Показана эффективность данной технологии при устранении аварийных ситуаций на объектах г. Новосибирска.

Ключевые слова: полипропиленовая гофрированная труба, деформация трубы, аварийные ситуации, бестраншейная замена.

TECHNOLOGIES AND SETS OF EQUIPMENT

FOR NO-DIG REPLACING THE UNDERGROUND SERVICES

Vladimir A. Grigorashchenko

Federal State Budget Institution of Science, the Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny Prospect, Dr. Tech. Sc., Leading Research Worker of the Scientific and Engineering Center for Mining Machines and Geotech-nologies, tel. (383)209-25-04, e-mail: natagri@mail.ru

Natalia V. Lankevich

Federal State Budget Institution of Science, the Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny Prospect, Junior Research Worker of the Scientific and Engineering Center for Mining Machines and Geotechnologies, tel. (383)209-25-04, e-mail: natagri@mail.ru

Roman V. Kravchenko

Federal State Budget Institution of Science, the Chinakal Institute of Mining, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 630091, Russia, Novosibirsk, 54 Krasny Prospect, Junior Research Worker of the Scientific and Engineering Center for Mining Machines and Geotechnologies, tel. (383)209-25-04, e-mail: romch21@mail.ru

Equipment is proposed for replacing the polyethylene and polypropylene corrugated water-draining pipes. The efficiency of this technology in eliminating the emergency situations in the sites in Novosibirsk is shown.

Key words: polypropylene corrugated pipe, pipe strain, emergency situations, no-dig replacement.

Высокие темпы роста строительства и ввода в эксплуатацию нового жилья в крупных российских городах требуют обеспечения в кратчайшие сроки строительных объектов подземными коммуникациями. Для этих целей нашли широкое применение гофрированные полиэтиленовые или полипропиленовые трубы.

Согласно строительным требованиям самотечные водоотводящие трубопроводы в России прокладываются ниже глубины промерзания грунта, для средней полосы 1,40 м, для Сибири 2.20 м. по сравнению с европейскими стандартами 0,80 м. Соответственно давление грунта на трубопроводы значительно возрастает. Поэтому при прокладке трубы в российских условиях надо учитывать материал, прочность (класс) трубы, влияние на нее веса вышерасположенного грунта и применять особые технические и технологические приемы для того, чтобы трубы не теряли точные геометрические формы. К сожалению, эти требования при прокладке гофрированных полиэтиленовых или полипропиленовых труб не всегда выполняется. В процессе эксплуатации происходит деформация (рис. 1), что приводит к возникновению аварийных ситуаций на трубопроводах.

а. б. в.

Рис. 1. Деформация гофрированного полиэтиленового трубопровода. а - канализационного трубопровода диаметром 315мм; б - в ливневой канализации; в - трубы Корсис

Для бестраншейной замены аварийных участков из гофрированной ПП и ПЭ трубы предложена и разработана конструкторами научно-инженерного центра ИГД СО РАН совместно с сотрудниками компании "Комбест" новая конструкция разрушителя с расширителем с режущими ножами на ребрах. При разработке расширителя с режущими ножами учитывалось состояние аварийного

трубопровода и была назначена длина конусной части расширителя и калибрующая (цилиндрическая) часть. Его геометрия подобрана с таким расчетом, что гофрированная труба прижимается расширителем к стенкам скважины, что препятствует его перемещению в горизонтальном направлении. Так как секции гофрированной полиэтиленовой трубы имеют раструбные соединения, в комплекте оборудования предусмотрена задняя подтяжка.

В основу замены гофрированных ПЭ и 1111 труб легла технология бестраншейной замены водоотводящих трубопроводов из хрупких материалов [1, 2]. Сущность технологии заключается в следующем (рис. 2).

Рис. 2. Технология для бестраншейной замены подземных коммуникаций

В аварийном трубопроводе от входного колодца к выходному прокладывается тяговый трос, одним концом присоединяемый к лебедке, установленной на выходном колодце, а другим - к рабочему органу, размещенному во входном колодце. Основу рабочего органа составляет специальная пневматическая машина ударного действия (пневмомолот). На передней части пневмомолота размещается конусный расширитель с приспособлением для крепления к нему нового полиэтиленового трубопровода. К передней части пневмомолота присоединяется тяговый трос, а к задней - страховочно-возвратный трос. Тяговая лебедка приводится в движение от пневматического двигателя. Применение пневматического двигателя позволяет использовать один источник энергии -компрессор. С точки зрения безопасности ведения работ пневмодвигатель является явно предпочтительнее электрического. Характеристика двигателя позволяет менять тяговое усилие на тросе в зависимости от давления сжатого воздуха, подаваемого к двигателю, в диапазоне от 10 до 150 кн. Крутящий момент пневматического двигателя остается постоянным или даже возрастает при снижении скорости вращения вплоть до полной остановки. Указанная выше механическая характеристика является весьма важной, так как постоянное натяжение троса обеспечивает устойчивую работу пневмомолота и максимальную пе-

редачу ударной нагрузки расширителю. Натяжение троса лебедки компенсирует отдачу ударника пневмомолота и обеспечивает работу в установившемся режиме. Кроме того, исключается передача знакопеременной нагрузки на стенки образуемой скважины, что повышает ее устойчивость, и появляется возможность доступа к пневмомолоту в случае его отказа. Для этого необходимо отключить тормоз лебедки и при помощи страховочно-возвратного троса извлечь пневмомолот, произвести его ремонт или замену.

При подаче сжатого воздуха сначала к лебедке, а затем к пневмомолоту, рабочий орган начинает передавать ударную нагрузку на заменяемый трубопровод и разрушает его в массиве грунта. Для уменьшения степени дробления при разрушении трубопровода на его стенках нарезают опережающие продольные борозды, являющиеся концентраторами напряжения. В образуемую рабочим органом скважину затягивается присоединенный к нему пластмассовый трубопровод. Замена производится при рабочем давлении 5,5 атм, что обеспечивает энергию ударного механизма 450 Дж и скорость замены 18 м/час.

На основании результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан ряд механизмов, входящих в комплекты оборудования, определены их рациональные технические характеристики и конструктивные особенности, обеспечивающие реализацию технологических схем.

Технология и комплекты оборудования прошли испытания на объекте в г. Новосибирске при устранении аварийной ситуации (рис. 3).

а. б.

Рис. 3. Испытания г. Новосибирск: а - расширитель; б - испытания на объекте

Глубина залегания полиэтиленовой трубы диаметром 315мм на объекте составляла 6 метров под межквартальной дорогой. Длина заменяемого участка трубопровода - 24.9 м. По предварительным исследованиям и данным с видеокамеры деформация трубы составляла 20 % от диаметра сверху. Работы были осложнены наличием обводненного насыпного песчаного грунта.

В ходе проведения испытаний доказана эффективность данной технологии при устранении аварийных ситуаций на объектах г. Новосибирска. Скорость замены трубопровода бестраншейным способом составила до 18 м/час.

Проведенные испытания позволили определить направления дальнейших исследований и сформулировать технические требования для разработки нескольких типоразмеров диаметром от 160 до 450мм для замены аварийных гофрированных труб.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент на изобретение №2562331 РФ, МПК F16L/00 Способ и устройство для замены действующих аварийных трубопроводов / Григоращенко В.А., Харькин В.А., - Опубл. 10.09.2015 - Бюл. №25

2. Патент на полезную модель №130598 РФ, МПК B66D1/08 Канатоведущий механизм / Тупицин С.К., Савельев А.С., Соколов П.А., Ланкевич Н.В., Григоращенко В.А. - Опубл. 27.07.2013 - Бюл. №21

TECHNOLOGIES AND SETS OF EQUIPMENT FOR NO-DIG REPLACING THE UNDERGROUND SERVICES

Текст научной работы на тему «Технологии и комплекты оборудования для бестраншейной замены подземных коммуникаций»