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).
