Прокладка труб методом прокола: технология работ и технические правила

Виды проколов

Метод прокола применяют при прокладке водопровода под дорогой

В зависимости от применяемых механизмов, принципа прокладки канала для прокладки труб различают следующие виды прокола:

продавливание;
горизонтально направленное бурение (ГНБ);
бурошнековое бурение;
гидропрокол;
вибропрокол.

Продавливание

Данный вид прокола выполняется следующим образом:

В начальный приямок помещается установка направленного бурения, состоящая из рамы с гидроцилиндрами, которые приводят в движение каретку с буровой колонной – соединенными между собой штангами.
Первой в каретку устанавливается штанга с рабочей головкой в виде острого конуса.
При помощи маслостанции (бензинового двигателя с масляными насосами) гидроцилиндры под усилием вдавливают первую штангу в стенку приямка.
После того как большая часть первой штанги скрылась в почвенной толще, каретку при помощи гидроцилиндров отводят назад. К концу штанги при помощи резьбового соединения прикручивают следующую, закрепляют ее в каретке и повторяют процесс продавливания.
При появлении рабочей головки первой штанги буровой колоны в финальном приямке ее снимают, устанавливают приспособление для крепления и протяжки трубы.
Вытягивая закрепленную к первой штанге трубу, осуществляют ее прокладку в пробуренном таким способом канале (футляре).

Горизонтально направленное бурение

Такой способ широко применяется при прокладке водопроводных сетей диаметром до 200 мм. Прокол выполняется специальными самоходными установками на гусеничном ходу, способными работать в условиях ограниченного пространства и топкого грунта.

Технология выполнения горизонтально-направленного бурения состоит из следующих этапов:

Бурение пилотной скважины – при этом установка заглубляет колонну штанг с рабочей буровой головкой в виде лопатки на первой из них под заданным углом и пробивает узкий канал, выходя на поверхность или в стенке финального приямка в конечной точке траектории прокладки трубопровода.
Последовательное расширение пилотной скважины – на этом этапе рабочая головка заменяется специальным вращающимся расширителем (риммером), который при протяжке колонны штанг увеличивает диаметр канала до необходимого значения. При этом к торцу риммера крепят новые буровые штанги – это необходимо для того, чтобы после расширения канала удобно и быстро можно было протянуть через него плеть трубы.
Протяжка трубопровода – на последнюю присоединённую к риммеру штангу устанавливают вертлюг (серьга), к которому присоединяют оголовок плети трубы. Протяжка трубопровода производится выборкой штанг установкой до тех пор, пока конец трубы не покажется в начальной точке бурения.

В процессе работы внутрь штанг буровой колоны и на наконечник (рабочую головку) подается специальный состав, способствующий разрушению пробуриваемой породы, снижению трения штанг о почву, удалению пробуренной породы из скважины. Собирающийся в приямке буровой состав после завершения работ откачивается, очищается от частиц породы и с помощью химических реагентов регенерируется для последующего использования.

Бурошнековое бурение

Данный способ бестраншейной прокладки водопроводных и других коммуникаций заключается в следующем:

Внутрь большой трубы-футляра устанавливают вращающийся от двигателя установки шнек с рабочей головкой (лопатками) в торцевой части.
При вдавливании установкой трубы в стенку приямка вращающийся шнек пробуривает встречающуюся ему на пути породу и частично удаляет через торец трубы.
После того как первая труба полностью скрылась в почвенной толще к ней присоединяют следующую с таким же шнеком внутри;
Когда конец колоны труб появится в финальном приямке, из нее последовательно извлекают все шнеки с остатками пробуренной и не удаленной ими породы.

В пробуренную таким способом трубу помещают несколько водоподающих магистралей

Гидропрокол

Данный вид прокола выполняется с помощью установки горизонтального бурения, в которой на конце первой штанги буровой колоны одевается специальная головка, пробивающая почвенную толщу перед собой при помощи мощной струи воды, создаваемой центробежным насосом.

Применяется такой метод для прокола рыхлых песчаных и супесчаных почв.

Вибропрокол

При вибропроколе рабочий орган пневмопробойника помимо вращательных движений совершает также и мощные возвратно-поступательные (как отбойный молоток). Благодаря этому, такие установки могут быстро и качественно прокалывать даже самый плотный глинистый или суглинистый грунт.

Бестраншейное прокладывание трубопроводов с применением специальных буровых установок

Метод ГНБ (горизонтально-направленное бурение) заключается в бестраншейном прокладывании подземной коммуникации с применением специальных буровых установок. Прокладка трубопровода методом ГНБ включает в себя три этапа:

Схема бестраншейной прокладки трубопроводов с помощью буровых установок.

1. Прокладка скважин.

Для бурения пилотной скважины применяется буровая головка, которая изготовлена из твердосплавных сменных пластин. Буровая головка соединяется с гибкой штангой, позволяющей ей выполнять движения по заданной траектории и огибать на своем пути всевозможные препятствия. Для охлаждения головки с помощью бурового раствора и разжижения измельченной породы с последующим выводом ее на поверхность в ней предусмотрены специальные отверстия. Для контроля траектории бурения головки существует навигационный блок, который расположен в ее полости. С помощью него на пульт управления передается местоположение, азимут и уклон буровой головки. Это позволяет с высокой точностью выполнить прокладку скважины, обойти всевозможные преграды на ее пути.

2. Расширение скважин.

После того как бурение пилотной скважины закончено, головка отсоединяется от штанги и вместо нее устанавливается специальный расширитель. Этот расширитель вытягивается от места выхода головки до буровой машины. Таким образом происходит расширение скважины до необходимого диаметра. При необходимости создания большого диаметра трубопровода, расширение, как правило, проводится в несколько этапов. Это позволяет снизить на оборудование нагрузку. Также необходимо учитывать, что диаметр скважины на 30% должен быть больше диаметра трубы.

3. Протягивание труб.

Для протягивания трубы необходимо плеть трубопровода закрепить к штанге с помощью расширителя и специального шарнира. После этого машина ГНБ затягивает трубопровод в скважину. Для защиты трубы от механического повреждения и уменьшения трения в процессе затягивания используется буровой раствор.

Существенным преимуществом этого метода является то, что его длина прокладки может быть и несколько километров, а диаметр трубопровода может достигать до 1400 мм.

Метод прокола

Следующий способ прокладки трубопровода – прокол. Проведение работ таким методом особенно рекомендуется при обустройстве канализации или систем водоснабжения на участках с глинистым или суглинистым грунтом.

Метод имеет ограничения по длине. Например, для труб диаметром до 0,6 м длина соответствующего тоннеля может достигать 60 м.

Прокол для прокладки трубопровода осуществляется путём уплотнения грунта по краям, в результате чего земля не выбрасывается на поверхность, а остаётся в зоне проведения работ.

Недостаток также связан с уплотнением земли: для создания достаточного радиального давления в месте проведения работ необходимо серьёзное усилие (0,15 до 3 МН). Это усилие достигается за счёт использования лебёдок, бульдозеров, тракторов и домкратов, обычно гидравлического типа.

Конечно, есть способ преодолеть повышенное сопротивление земли. Для этого на конец протягиваемой трубы устанавливается конус, основание которого выступает на 20 мм за края элемента (для труб большого диаметра). Если планируется проложить трубу небольшого сечения, землю прокалывают непосредственно трубой, причём в процессе образуется уплотняющее ядро.

Обычная скорость выполнения работ методом прокола – 4-6 м/ч. Если в дополнение к методике использовать виброимпульсы (техника называется вибропроколом), скорость повышается до значений 20-40 м/ч.

Ещё одна вариация прокола – гидропрокол. Техника применяется при проведении работ в легкоразмывающемся грунте. При проведении процесса грунт перед трубой с помощью особой насадки размывается, а в получаемый тоннель проталкивается труба. Среди недостатков этого способа – довольно значительные отклонения от проектируемой траектории движения трубы и необходимость освобождения пути движения от образующейся пульпы. Таким способом часто укладывается труба на въезд на участок, так как это наиболее оптимальный вариант в данном случае.

Алгоритм проведения работы следующий:

На некотором расстоянии от начала тоннеля роется котлован, в нём на каркасе ставятся гидравлические домкраты. Сверху устанавливается насос, подводящий воду к домкратам. Параметры домкратов (величина создаваемого усилия и длина ходов штоков или нажимной плиты) должны соответствовать характеристикам грунта, прокладываемых труб и т.д.
В котлован погружается оснащённая специальным наконечником и передаточным шомполом, связывающим её с плитой домкрата, труба. Шомпол может по диаметру быть больше или меньше трубы, соответственно крепится он или снаружи, или внутри. Первый отрезок трубы, на который надевается шомпол, должен иметь длину 6-7 м.
Первый прокол выполняется с помощью одного только шомпола, зафиксированного непосредственно на нажимной плите. После в отверстия шомпола вставляется стержень из стали радиусом 25 мм, затем цикл работы повторяют.
Если в процессе прокладки используется подвижный упор, подтягивающий домкрат во время обратного прохода штоков, шомпол не требуется. В этом случае домкрат передвигается вместе с плитой за прокладываемой трубой вплоть до её полного заглубления в грунт, затем возвращается на место. К концу трубу приваривают новый элемент, и процесс повторяют до наращивания необходимой длины трубопровода.

Материалы для изготовления труб

Большинство неполадок трубопроводов возникают из-за неправильного выбора материала труб, несоответствия их прочности фактическим нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации.

У каждого из этих материалов есть свои особенности, обеспечивающие потребительский спрос. Чаще всего в России для устройства водопровода и канализации по-прежнему используют стальные трубы, имеющие самую низкую стоимость. Однако сталь имеет множество недостатков: трубы склонны к коррозии, нуждаются в покраске снаружи, внутреннее сечение быстро зарастает; монтаж требует профессионализма, чтобы избежать протечек.

Виды металлических труб: стальные, железные, медные, металлопластиковые.

Медь – это традиционно дорогой, но очень долговечный материал. Она выдерживает любые температуры, не подвержена коррозии и зарастанию просвета трубы. Трудозатраты на монтаж трубопровода окупаются значительным сроком службы, поэтому медь выбирают те, кто предпочитает экономии качество. Из полимерных материалов среди отечественных потребителей наибольшей популярностью начинают пользоваться полипропиленовые трубы благодаря своим отличным эксплуатационным свойствам, надежности и относительно низкой стоимости.

Прокладка трубопровода методом прокола

Прокол – это такой метод бестраншейной прокладки труб, который зачастую применяется для монтирования трубопроводов в глинистом и суглинистом грунтах. Трубы, имеющие диаметр не более 600 мм, могут прокладываться таким методом на длину до 60 м. При этом методе бестраншейной прокладки труб грунт не вырабатывается, а уплотняется вокруг трубы в радиальном направлении. Для прокола необходимо весьма значительное усилие (от 150 до 3000 кН), которое создают с помощью лебедок, тракторов и бульдозеров, а чаще всего используют гидравлические домкраты.

Прокладка трубопровода методом прокола.

Для того чтобы уменьшить сопротивления грунта, а также силы бокового трения, на окончание трубы закрепляется конусный наконечник с диаметром основания на 20 мм больше, чем наружный диаметр прокладываемой трубы. При небольшом диаметре трубы конусный наконечник не устанавливается, а грунт прокалывается трубой (с созданием уплотняющего ядра). В таком случае точность выполнения прокола будет выше, чем с применением конусного наконечника, исходя из того, что, когда коническая поверхность встречается с какими-либо препятствиями в грунте (булыжники, валуны и т. п.), наконечник немного сдвигается от оси прокола и в дальнейшем прокол делается по дуге.

Прокол выполняется со скоростью 4 – 6 м/ч. Для того чтобы увеличить скорость прокола, применяется вибропрокол. При таком способе прокола статические усилия домкратов сочетаются с виброимпульсами, это позволяет увеличить скорость до 20 – 40 м/ч.

Существует еще одна разновидность прокола – гидропрокол, он применяется в легкоразмываемом грунте. Процесс гидропрокола заключается в том, что грунт, находящийся перед трубой, размывается с помощью специальной насадки и в образующуюся впадину продвигается труба. Существенными недостатками этой разновидности прокола является то, что возможно отклонения от оси прокладки и необходимы дополнительные расходы на организацию отвода пульпы.

Последовательность выполнения прокола

На определенном удалении от препятствия выкапывается котлован, в котором сооружается опорная конструкция, устанавливаются гидравлические домкраты. На поверхности этого котлована монтируется насос высокого давления для дальнейшего подключения домкратов. В технической характеристике домкрата, помимо величины усилия, которое он может создать, указывается величина хода его штоков или расстояние, на которое способна передвигаться нажимная плита, возвращаясь в начальное положение.

Схема бестраншейной прокладки труб методом прокола.

В котлован со смонтированными домкратами опускается протягиваемая труба с наконечником, имеющая специальное приспособление (предназначенное для передачи усилия от плиты домкрата на протягиваемую трубу), называющееся шомполом. Этот шомпол изготавливается из трубы, диаметр которой может быть больше или меньше диаметра протягиваемого трубопровода. В первом варианте шомпол надевается на трубу, во втором – вставляется внутрь трубы. Шомпол имеет диаметрально просверленные отверстия, расстояние между ними равняется ходу штоков домкрата. Первое звено протягиваемой с шомполом трубы имеет длину 6 – 7 м.

Дабы выполнить первый цикл прокола, к нажимной плите домкратов закрепляется только шомпол, а окончание протягиваемой трубы остается свободным. Когда труба вдавливается, наконечник защемляется грунтом, с помощью нажимной плиты домкратов, при ее возвращении в изначальное положение, вытаскивается шомпол. Результатом данного процесса будет то, что за свободным концом трубы, на расстоянии одного хода штока домкрата от нажимной плиты, образуется первое отверстие. В отверстия шомпола монтируется стальной стержень, который имеет диаметр 50 мм, и цикл повторяется.

Существуют установки, которые имеют подвижный упор, он подтягивает домкрат при обратном ходе штоков. В данном случае не требуется шомпол. Домкрат с подвижным упором и нажимной плитой перемещаются вслед за протягиваемой трубой до полного ее погружения в грунт, после чего возвращаются в изначальное положение. К свободному окончанию трубы приваривается очередное звено, и циклы повторяются.

Гидро-, вибропрокол и продавливание

Различают гидро- и вибропроколы. В первом случае в качестве инструмента для продавливания грунта используют водяную струю, которая под большим напором бьет из специального наконечника.

Этот метод особенно эффективен на несвязных песчаных грунтах, легко размываемых под воздействие струи. Он позволяет проделать отверстие диаметром около 50 см за минимальное количество времени. Но максимальная длина скважины при гидропроколе – 30 м.

Вибропрокол, как понятно из названия, осуществляется с помощь вибрационного воздействия. В устройстве для выполнения прокола используются ударно-вибрационно-вдавливающие установки с возбудителями продольно-направленных колебаний.

Статическое вдавливание сочетают с воздействием на грунт ударных импульсов вибромолота. Метод применяется на водонасыщенных и маловлажных песчаных грунтах как для прокладки труб, так и для их извлечения. Диаметр скважины может достигать 50 см, а ее протяженность – 60 м.

Метод продавливания осуществляется с помощью домкратов, как и прокол. Но в этом случае труба направляется в грунт открытым концом. В процессе продвижения конструкции в трубе образуется плотная пробка из грунта, которая затем удаляется.

Для выполнения этого типа работ используют от двух до восьми мощных (на 200-400 тонн) гидродомкратов, для работы которых необходим монтаж упорной стенки с рамой и наголовником.

Продавливание грунта – это бестраншейный метод прокладки труб, который выполняется с помощью специальных гидравлических установок высокой мощности

За смену такое устройство может пройти до 10 метров грунта, а общая длина скважины обычно не превышает 80 метров. Если требуется проложить более длинную трассу, ее разбивают на отдельные участки не более 80 метров.

Этот метод также требует устройства начального и финишного котлована, в которых и устанавливают необходимую гидравлику.

Проходку каждого участка выполняют дважды: в прямом, а затем в обратном направлении. Контроль работы механизмов и качества продавливания ведет оператор, который находится в котловане.

Технически этот метод сложнее, чем обычный прокол, но его можно применять практически на любых грунтах. Диаметр конструкции может достигать 172 см. Выборка керна, сформировавшегося внутри трубы, может производиться вручную или механизированными средствами.

Невозможность использования установок ГНБ при проколах дороги

Использование простых установок ГНБ при отсутствии достаточной точности пилотирования и расхода большого количества бентонита может стать причиной обвала и осыпания грунта.

Подобное может происходить в случае, когда специалисты в целях экономии бентонита разбавляют его водой, которая и является главным фактором разрушения различных пород.

Именно поэтому прокол дорого рекомендовано выполнять с помощью бурошнековых установок или аппаратами горизонтально шнекового бурения. При применении данных технологий получить разрешение на прокол дороги значительно проще.

Открытый способ прокладки трубопроводов

В основном открытый метод прокладки трубопровода применяется в обстоятельствах, когда отсутствует необходимое оборудование для реализации закрытого. Поскольку данный вариант относится к компромиссным, он обладает рядом недостатком: необходимость больших расходов, разрушения ландшафта с последующим его восстановлением, временная приостановка работы предприятий, находящихся в зоне работ, затруднение перемещения и так далее.

Открытый метод прокладки трубопровода и канализаций заключается в выкапывании траншей нужной глубины с их последующим укреплением и размещением самих труб. Задача состоит из нескольких этапов.

Этапы работ:

Выкапывание траншеи, ее выравнивание;
Укрепление траншеи;
Отсыпка подушки;
Укладка трубопровода;
Укрывание труб;
Закрытие траншеи;
Восстановление ландшафта территории или дорожного покрытия.

Закрытые технологии широко применяются внутри городов, но также задействованы и за их пределами. Таким методом прокладываются коммуникации под водными сооружениями, в природных заповедниках, а также под рельефами, в районе которых не получится реализовать открытый трубопровод. К ним относятся болота, овраги, каньоны и так далее.

Оценка альтернативных вариантов

Помимо метода управляемого прокола существуют и другие варианты устройства коммуникаций в толще грунта без устройства траншей. Иногда альтернатива может оказаться более приемлемой, чем прокол, все зависит от конкретной ситуации.

Горизонтально направленное бурение, которое также называют наклонно-направленным, используется для прокладки напорных и безнапорных трубопроводов. Бурение этим способом выполняется с поверхности земли. Диаметр отверстия следует взять на 30-50% больше, чем размеры труб, которые предполагается в нее уложить.

Популярные статьи Кофеварка Еlectrolux

Отверстие расширяют не сразу, а в несколько этапов. При этом используется бентонитовый раствор, который смешивается с взрыхленным грунтом и облегчает его удаление из ствола. Кроме того, эта рабочая жидкость используется для охлаждения бурового инструмента, а в дальнейшем она образует на стенках шахты слой, который защищает их от разрушения.

Для откачивания отработанного бентонитового раствора используют илосос. После откачки ненужный раствор нужно отвезти на свалку для дальнейшей утилизации. Если работы выполнены правильно, в результате получается чистая скважина с прочными стенками.

Буровые установки для выполнения работ этого типа обладают различными характеристиками, такими как крутящий момент и тяговое усилие. От этого зависит длина труб, которые будут уложены в толще грунта, которая может достигать 1000 метров.

Допустимый диаметр труб – 120 см. Путем горизонтального направленного бурения можно укладывать и металлические, и пластиковые трубы.

Бурение выполняется по предварительно рассчитанной траектории, движение бурового инструмента контролируется с помощью системы локации. Угол забуривания может варьироваться в пределах 26-34 градуса.

Еще один важный показатель при использовании ГНБ – изгиб штанг, который может составлять 6-12 %, это зависит от их типа. Еще одна популярная методика бестраншейной прокладки труб – бурошнековое бурение. Для ее выполнения используют специальную гидравлическую установку, действующую как домкрат.

Сначала делают стартовый и финишный котлованы. Глубина каждого из них должна быть на один метр глубже, чем уровень прокладки трубопровода. В стартовый котлован опускают гидравлическую установку, которая вращает шнек и трубы продавливания. В результате часть грунта удаляется и получается скважина для трубы.

Затем внутрь устанавливают трубы, футляры и т.п. Максимальная длина прокладки обычно составляет всего 100 метров, но диаметр коммуникаций может достигать 172 см, показатели во многом зависят от типа грунта, на котором проводится бурение.

Для контроля над проведением работ во время бурошнекового бурения используют лазер, который обеспечивает правильный угол наклона бура, а также позволяет отслеживать направление бурения с высокой точностью. После того, как шнек достигает финишного котлована, его выводят из получившейся скважины в обратном порядке.

Микротоннелирование – это высокоточный метод бестраншейной прокладки коммуникаций, который выполняется с помощью специального проходческого щита.

Для перемещения устройства используется домкратная станция высокой мощности. Она оказывает воздействие на колонну из ж/б труб, которые присоединены к щиту. Постепенно длина скважины наращивается, поэтому длину колонны увеличивают путем наращивания железобетонных конструкций.

Этот метод также требует предварительной подготовки двух котлованов, расстояние между ними может варьироваться в пределах 50-500 метров. Домкратную установку нужно опустить в стартовый котлован на глубину, которая соответствует уровню прокладки коммуникаций. Если длина скважины превышает 200 метров, обычно используют промежуточную домкратную станцию.

Проходческий щит разрыхляет грунт, который вымывается водой или бентонитовым раствором, поступающим по подводящим линиям. Отработанная жидкость, смешанная с частичками грунта, перемещается в отстойник по отводным линиям. После того, как проходческий щит попадает в финишный котлован, работы можно считать оконченными.

Оборудование разбирают и удаляют. Методом микротоннелирования можно устанавливать не только железобетонные, но и стальные трубы. Для контроля правильности выполнения работ используется навигационная система, состоящая из лазера, мишени и измерительного колеса.

Для длинных участков (более 200 м) эффективной считается электронная лазерная система, снабженная гидростатическим уровнем, который дает точные сведения о глубине прокладки труб независимо от температуры воздуха внутри конструкции.

Категории субъектов персональных данных

5.1. К категориям субъектов персональных данных, чьи персональные данные обрабатываются Оператором относятся:

5.1.1 физические лица, состоящие в трудовых и гражданско-правовых отношениях с Оператором

5.1.2. физические лица, состоящие в трудовых и гражданско-правовых отношениях с контрагентами Оператора;

5.1.3. субъекты персональных данных, пользующиеся формой обратной связи на интернет сайте Оператора – undergroundexpert.info

5.2. По всем категориям субъектов персональных данных, персональные данные обрабатываются Оператором в рамках правоотношений с Оператором, урегулированных действующим законодательством Российской Федерации.

5.3. По всем категориям субъектов персональных данных, персональные данные обрабатываются Оператором с согласия субъектов персональных данных, предоставляемого в письменной форме, а также без такового, если персональные данные сделаны общедоступными субъектом персональных данных, либо при совершении субъектом конклюдентных действий.

5.4. Оператор обрабатывает следующие персональные данные субъектов персональных данных:

5.4.1. Фамилия, имя, отчество;

5.4.2. Тип, серия и номер документа, удостоверяющего личность;

5.4.3. Дата выдачи документа, удостоверяющего личность, и информация о выдавшем его органе;

5.4.4. Год рождения;

5.4.5. Месяц рождения;

5.4.6. Дата рождения;

5.4.7. Место рождения;

5.4.8. Адрес;

5.4.9. Номер контактного телефона;

5.4.10. Адрес электронной почты;

5.4.11. Идентификационный номер налогоплательщика;

5.4.12. Номер страхового свидетельства государственного пенсионного страхования;

5.4.13. Семейное положение;

5.4.14. Должность.

5.5. Оператором могут обрабатываться иные персональные данные, непосредственно необходимые для выполнения целей обработки персональных данных, в том числе обезличенные статистические данные о посетителях сайта Оператора, содержащиеся в файлах Cookies веб-браузеров посетителей сайта Оператора.