Бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций с помощью пневмопробойников применяется при устройстве переходов водопроводных, канализационных и газовых трубопроводов под автомобильными железными дорогами, трамвайными сооружениями, а также зелеными насаждениями.

В зависимости от грунтовых условий с помощью пневмопробойников возможно выполнение работ, приведенных в таблице.

Выполнение работ с помощью пневмопробойников

Вид работы

Диаметр,

мм

Длина,

м

Вид грунта

Пробивка скважин:

глухих

сквозных

70—152

70—250

60

60

Связные неводонасыщенные

То же

Забивка стальных труб:

в массив грунта

в лидирующую скважину

100—219

140—426

60

60

Любые, кроме скальных и мерзлых

Связные неводонасыщенные

Затягивание асбестоцементных труб

118—122

20

Любые, кроме скальных и мерзлых

Извлечение труб из грунта

0—300

60

Любые

Выполнение работ пневмопробойниками в зимних условиях возможно ниже глубины промерзания грунта. Выполнение работ пневмопробойником невозможно в скальных и мерзлых грунтах, при наличии твердых включений размером более 250 мм, фундаментов, свай, валунов, корней деревьев.

При устройстве бестраншейных переходов пневмопробойниками выполняются следующие работы:

— пробивают скважину необходимого диаметра с расширителями или без них, используемую для бестраншейной прокладки кабельных трасс или в качестве лидирующей при прокладке кожуха;

— при забивании стальных труб предварительно пробивают скважину в грунте диаметром, большим или меньшим диаметра стальной трубы, в скважину забивают трубы, которые могут использоваться в качестве кожухов для прокладки подземных коммуникаций.

при затягивании асбестоцементных и пластмассовых труб в грунт используют пневмопробойник с устройством для затягивания труб, при этом пневмопробойник движется впереди, пробивая скважину, и за собой тянет секции труб, соединенных муфтами.

Образование скважин происходит за счет приложения ударной нагрузки ударником на передний торец корпуса пневмопробойника. Энергия удара в зависимости от марки пневмопробойника колеблется от 6 до 130 кгс/м. В отличие от других способов бестраншейной прокладке подземных коммуникаций, где необходимы громоздкие механизмы, подпорные стенки, воспринимающие реактивные усилия, и т.д., преимущество данного способа в том, что пневмопробойник автономен, а реактивные нагрузки воспринимаются стенками скважин. Пневмопробойник оснащен реверсивным устройством, которое дает возможность изменять направление ударов, а следовательно, и направление движения машины, т.е. возвращать ее по скважине.

При прокладке стальных кожухов можно забивать отдельные секции труб или трубопровод, сваренный на полную длину перехода. Забивка труб возможна как непосредственно в грунт, так и в предварительно пробитую лидирующую скважину. В зависимости от диаметра труб, плотности грунта и мощности пневмопробойника диаметр лидирующей скважины может быть больше или меньше диаметра трубы.

Устройство бестраншейных переходов можно производить при различных расположениях входного и приемного приямков. Входной приямок рекомендуется располагать с той стороны перехода, где расположено больше существующих подземных коммуникаций.

При значительной длине перехода возможны (в зависимости от конкретных условий) варианты расположения приямков, представленные на рисунке.

Варианты расположения приямков

1 — входной;

2 — контрольный;

3 — приемный

Варианты расположения приямков:

— посередине перехода выполняют контрольный приямок для проверки правильности направления движения пневмопробойника или прокладываемой трубы, работу ведут из входного приямка в приемный;

— посередине перехода отрывают приемный приямок, а с двух сторон перехода — входные, и работу ведут из двух приямков в один;

— посередине перехода делают входной приямок, и работу из него ведут в обе стороны в два приемных приямка.

В каждом конкретном случае рабочий технологический вариант выбирают с учетом диаметра и длины перехода, характеристики грунтов, глубины заложения трассы, насыщенности существующими подземными коммуникациями, возможностей имеющихся пневмопробойников.

Если к месту прокладки коммуникаций проведены готовые траншеи достаточной длины и ширины, то наиболее целесообразна прокладка трубопровода, соединенного на полную длину перехода.

Пневмопробойник представляет собой самодвижущуюся пневматическую машину ударного действия. Его корпус является рабочим органом, образующим скважину, а ударник, размещенный в корпусе, совершает под действием сжатого воздуха возвратно-поступательные движения и наносит удары по переднему торцу корпуса, забивая его в грунт. Обратному перемещению корпуса препятствуют силы трения, возникающие между его наружной поверхностью и грунтом. Благодаря осевой симметрии и значительной длине пневмопробойник во время движения грунте сохраняет заданное направление.

Устройство пневмопробойника

1 — корпус;

2 — наковальня;

3 — ударник;

4 — патрубок;

5 — амортизатор;

6 — задняя гайка;

7 — клапан;

8 — воздухопроводящий шланг;

9 — гайка

Техническая характеристика реверсивных пневмопробойников ИП-4603, ИП46-05, СО-144, ПР-400 приводится в таблице. Для работы пневмопробойников необходимы передвижные компрессорные станции.

Технические характеристики пневмопробойников

Показатель

СО-144

ИП-4605

ИП-4603

СО-134

ПР-400

М-130

Наружный диаметр корпуса, мм

70

95

130

152

240

Рабочее давление сжатого воздуха, МПа

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

Расход воздуха (не более), м3/мин

0,8

3,5

4,5

7

8

Энергия единичного удара на прямом ходе (не менее), кгс/м

6

12

23

50

130

Число ударов в 1 мин

370

350

400

250

200

Скорость проходки скважин, м/ч

До 40

До 50

До 40

До 60

Длина, мм

1385

1500

1500

1720

1680

Масса (не более), кг

20

45

95

140

340

При работе в зимних условиях глубина заложения скважины должна быть больше глубины промерзания на 2—3 диаметра скважины. Если это условие не соблюдено или машина неправильно ориентирована при запуске, возможны искривления траектории и уход пневмопробойника в глубину либо деформация корпуса, заклинивание ударника и остановка пневмопробойника. Если в этом случае пневмопробойник невозможно запустить ни в прямом, ни в обратном направлении, то запуск следует повторить через 10—12 ч. За это время вследствие релаксации напряжений в грунте и корпусе машины может произойти освобождение ударника.

Наибольшая опасность обмерзания внутренних полостей пневмопробойника возникает при температуре от —5 до — 10 0С и влажности воздуха более 85%. При температуре ниже — 10 0С влажность воздуха, как правило, мала и задержек в работе не происходит.

Для предотвращения обмерзания пневмопробойника необходимо сжатый воздух пропустить через влагоотделитель или принять следующие меры:

— промыть детали пневмопробойника и его внутренние полости керосином;

— проверить легкость вращения патрубка и хода ударника в корпусе;

— прогреть компрессор и ресивер;

— продуть ресивер и шланг для удаления конденсата.

Если пневмопробойник остановился из-за обмерзания, нужно через шланг ввести в машину 200—300 г солярового масла и продувать его сжатым воздухом 1—3 мин. Для проходки скважины пневмопробойник запускают в грунт входного приямка в направлении приемного приямка. При движении пневмопробойник своим коническим передним концом уплотняет грунт, вдвигая его в стороны, и образует скважину.

Для восприятия реактивных усилий в момент запуска машины приямка применяют стартовые устройства, создающие трения из корпуса пневмопробойника (для пневмпробойников ИП-4603, ИП-4605) либо поджимающие машину к забою (для пневмопробойников СО-134).

Схема производства работ при пробивке скважин пневмопробоиником

а — нацеливание пневмопробойника;

б — запуск пневмопробойника;

в — установка удлинителя;

г — пробивка скважины;

д установка расширителя;

е — готовая скважина;

1 приемный приямок;

2 вешки;

3 шнур;

4 — отвес;

5 — входной приямок;

6 стартовое устройство;

7 линейка с уровнем

8 — пневмопробойник;

9 — компрессор;

10 шланг;

11 — расширитель;

12 — удлинитель;

13 — заглушка

Точность проходки скважины зависит от двух факторов:

— точности ориентирования машины при запуске;

— прямолинейности движения машины в грунте.

Для увеличения точности ориентирования запуск пневмопробойника должен осуществляться со стартового устройства. Прямолинейность движения пневмопробойника в грунте обеспечивается за счет значительной длины его корпуса и зависит от однородности грунта, глубины заложения скважины, наличия в грунте твердых включений, пустот, близости к трассе несменяемых конструкций, мерзлого грунта.

Для уменьшения искривления скважины в сложных условиях и при значительной длине применяется специальная насадка удлинитель. При обеспечении точного запуска пневмопробойника отклонение скважины от проектного положения на длине 20 м, как правило, не превышает 0,2—0,3 м по вертикали и 0,05—0,1 м по горизонтали.

Глубина заложения скважины должна быть не менее указанной в таблице. Большие значения даны для неоднородных грунтов и значительной (более 30 м) длины скважины.

Глубина заложения скважины

Диаметр скважины, мм

Min глубина заложения, м

60—85

0,5—0,6

85—130

0,8—1,2

130—180

1,2—1,5

180—250

1,8—2

350

2—2,5

400

>2,5

При встрече пневмопробойника с непреодолимым препятствием пневмопробойник реверсируется и возвращается во входной приямок. Для увеличения диаметра скважины осуществляют повторный запуск пневмопробойника, оборудованного специальной насадкой-расширителем.

Устройство расширителя

1 — расширитель;

2 — пневмопробойник;

3 — шланг

Диаметры скважин, получаемых с применением расширителей

Диаметр скважины, мм

Марка пневмопробойника

Число проходов

Диаметр скважины при последовательных проходам, мм

70

СО-144

1

70

85

СО-144

2

70; 85

95

ИП-4605

1

95

100

СО-144

3

70; 85; 100

130

ИП-4603

1

130

152

СО-134

1

152

180

ИП-4605

2

95; 180

200

ИП-4603

2

130; 200

245

СО-134

2

152; 245

При прокладке кожухов из стальных труб пневмопробойник используют как ударный узел, присоединяемый к заднему торцу трубы и забивающий ее в грунт. Передний торец трубы закрывают конусным наконечником. Неправильная форма наконечника может вызывать отклонение трубы от проектного направления, поэтому следует использовать съемные инвентарные оголовки.

При наличии примыкающей к переходу отрытой траншеи стальной трубопровод длиной, равной длине перехода, размешают в этой траншее и забивку его в грунт производят без технологических перерывов. В стесненных условиях трубы забивают секциями. Длину секции принимают на 2 м меньше длины входного приям­ка. Учитывая значительные динамические нагрузки, стыки секций обязательно нужно усиливать продольными накладками.

Возможны следующие варианты технологии: забивка трубы в грунт и забивка трубы в лидирующую скважину.

Использование лидирующей скважины возможно только в устойчивых глинистых грунтах. Диаметр лидирующей скважины может быть больше или меньше диаметра трубы в зависимости от диаметра трубы, имеющегося оборудования и плотности грунта. При лидирующей скважины, диаметр которой меньше диаметра трубы, передний торец трубы следует закрывать оголовком-лидером, который предотвращает разрушение стенок скважины и отклонение трубы от проектного направления.

Перед забивкой в грунт труба должна быть уложена на надежное основание (тщательно спланированное дно приямка, направляющий швеллер, прокладки) и тщательно выверена в проектном направлении. Пневмопробойник присоединяют к заднему торцу трубы с помощью специальной переходной втулки, имеющей две конические поверхности: внутреннюю для соединения с пневмопробойником и наружную для соединения с забиваемой трубой.

Для предотвращения разрыва торца трубы (при большой длине перехода и плотных грунтах) рекомендуется торец усилить приваренным снаружи кольцом. В плотных устойчивых грунтах для снижения трения по боковой поверхности трубы рекомендуется применение оголовка, диаметр которого на 10—30 мм больше диаметра трубы. Возможен также вариант, при котором на расстоянии 1 м от переднего торца трубы приваривают кольцевой поясок толщиной 5—15 мм.

Схема производства работ по прокладке кожухов из стальных труб

а подготовка и забивка первой секции трубы;

б укладка последующей секции и сварка трубопровода;

1 приемный приямок;

2 вешки;

3 шнур;

4 входной приямок;

5 отвес;

6 головная секция забиваемой трубы;

7 линейка с уровнем;

8 насадка;

9 пневмопробойник;

10 подкладка;

11 секция труб;

12 оголовок;

13 шланг;

14 компрессор;

15 сварочный агрегат

Сваренные стыки труб следует обязательно усиливать продольными накладками (4—6 шт. в зависимости от диаметра) длиной 200—300 мм, расположенными равномерно по окружности стыка. При стыковке особое внимание следует обращать на соосность секций трубопровода.

С помощью пневмопробойника можно выполнять работы по замене старых стальных трубопроводов новыми того же или большего диаметра. В этом случае первую секцию нового трубопровода присоединяют к удаляемому трубопроводу (в случае разных диаметров — с помощью конического переходника), а старые трубы по мере выхода в приемный приямок обрезают и удаляют.

Схема производства работ по замене трубопровода

1 извлекаемая труба;

2 переходная втулка;

3 секция забиваемой трубы;

4 пневмопробойник;

5 подкладки

Пневмопробойником можно извлекать из грунта стальные трубы диаметром до 300 мм в любых грунтовых условиях. Длина извлекаемых из грунта стальных труб зависит от грунтовых условий (величины сцепления грунта с поверхностью трубы).