При бестраншейной реновации ветхих трубопроводных сетей путем протаскивания в них новых, меньшего диаметра, из полимерных и других материалов перед проектировщиками ставятся задачи определения нагрузок на протаскиваемый трубопровод и проверки несущей способности двухслойной трубной конструкции «старый трубопровод + протаскиваемый», пространство между которыми заполняется цементным раствором (ЦР).
Для определения нагрузок на реконструируемый трубопровод необходимо решить одну из классических задач гидростатики, т. е, определить величину и направление давления жидкостей (растворов различной консистенции) на криволинейную цилиндрическую поверхность труб.
Забутовка межтрубного пространства в основном необходима для устойчивости восстанавливаемого трубопровода и повышения прочности строительной конструкции после ремонта бестраншейным методом, а также для предотвращения возможных линейных удлинений полимерного трубопровода внутри старого под воздействием температуры окружающей среды и транспортируемой жидкости.
Решение задачи определения давления цементного раствора в межтрубном пространстве позволяет с учетом прочностных характеристик и геометрических размеров новых протягиваемых полимерных труб выявить их способность противодействовать всем видам нагрузок и, таким образом, гарантировать отсутствие деформаций при обеспечении несущей способности и физической целостности образующейся единой трехслойной трубной конструкции «старый трубопровод + цементный раствор + полимерный трубопровод». При этом на практике для противодействия нагрузок от ЦР возможен вариант предварительного заполнения полимерной трубы наполнителем, например, водой.
На ниже схематично изображен фрагмент поперечного разреза ремонтного участка трехслойной трубной конструкции единичной длины (1 м).
Поперечный разрез ремонтного участка трубопровода с забутовкой межтрубного пространства
1 — подлежащий реновации старый трубопровод внутренним диаметром D вн;
2 — новый полимерный трубопровод наружным диаметром d нар и внутренним диаметром d вн; 3—цементный раствор (ЦР) в межтрубном пространстве.
На практике задача исследований сводится к определению величины и направления воздействия давления ЦР на цилиндрическую поверхность, за которую принимается гонкая кромка полимерного трубопровода по длине окружности диаметром d вн, за вычетом соответствующего объема полимерного материала между наружной и внутренней стенками полимерной трубы, т. е. цилиндрического кольца, заключенного между диаметрами d нар и d вн.
Общий подход к решению данной задачи заключается в том, что определяются горизонтальная и вертикальная составляющие силы давления на оси координат и по правилам механики находится равнодействующая этих сил, которая и представляет собой силу давления на цилиндрическую поверхность. Ниже представлены варианты решения задачи определения нагрузки на трубопровод для четырех характерных случаев:
- при равномерной забутовке межтрубного пространства ЦР с учетом толщины стенки и материала изготовления трубы при отсутствии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
- то же при наличии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
- при неравномерной забутовке межтрубного пространства ЦР (например, с левой стороны от полимерной трубы) с учетом толщины стенки и материала изготовления трубы при отсутствии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
- то же при наличии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе.
Образцы эпюр возникающих давлений на цилиндрическую поверхность полимерного трубопровода представлены на рисунках ниже, где, для удобства и упрощения изображения трехслойной трубной конструкции, удалены контуры старого трубопровода и отсутствует горизонтальная штриховка, отображающая ЦР. При этом необходимо отметить, что для первых двух вариантов решения задачи в качестве результирующего давления рассмотрены соотношения между вертикальными составляющими (разница между положительным и отрицательным телами давлений), а горизонтальные составляющие, равномерно воздействующие с обеих сторон на цилиндрическую поверхность трубы, одинаковы и подлежат взаимоисключению.
Слева эпюры вертикальной составляющей результирующего давления ЦР на цилиндрическую поверхность трубы при равномерной забутовке и отсутствии воды
Справа эпюра давления воды на внутреннюю цилиндрическую поверхность трубы
Эпюра давлений ЦР на левую часть цилиндрической поверхности трубы при неравномерной забутовке с координатами центра давлений T d , вектором результирующей силы давления и углом ее наклона α
Согласно рисунку выше (с учетом единичной длины рассматриваемого трубопровода), положительным «+» V 2 телом давления ЦР на цилиндрическую поверхность (наклонная штриховка) является некий объем V AKLBM . Для определения данного объема необходимо рассчитать объем V AKLBM за вычетом половины площади окружности диаметром d вн. Для учета давления от массы верхней части полимерной трубы (до горизонтального диаметра), необходимо из полученного выше объема вычесть объем цилиндрического полукольца, ограниченного образующими полимерной трубы АМВВ"М"А". После соответствующих математических выкладок объем «+» V 2 составит:
С учетом того, что на образующую А"М"В" воздействуют разные по плотности вещества (ЦР и полимерный материал), положительная вертикальная составляющая силы давления «+» P z на цилиндрическую поверхность будет выражена с учетом различных объемных весов (плотностей) в виде произведения соответствующих объемов веществ на их объемный вес, т. е. γ цр и γ пм:
В свою очередь, отрицательным «-» V 2 телом давления ЦР на цилиндрическую поверхность (вертикальная штриховка) является некий объем V AKLB плюс половина объема фигуры с площадью окружности диаметром d за вычетом объема цилиндрического кольца, ограниченного образующими полимерной трубы АМВСС"А"М"В". После соответствующих математических выкладок объем «-» V 2 составит:
С учетом различных объемных весов, отрицательная вертикальная составляющая силы давления «-» Р z на цилиндрическую поверхность будет выражена в виде:
Результирующая вертикальная составляющая силы давления на цилиндрическую поверхность после соответствующих преобразований составит:
Знак «-» у результирующей силы давления свидетельствует о том, что эта сила в соответствии с принятой координатной сеткой символизирует выталкивающую (архимедову) силу.
В случае заполнения полимерного трубопровода водой в период забутовки межтрубного пространства возникает равномерно распределенная, противодействующая результирующей силе нагрузка на внутреннюю поверхность трубопровода, что уменьшает величину результирующей силы давления. Согласно рисунку выше и приведенным выше рассуждениям, положительный объем тела давления воды «+» W складывается из некоторого объема W A" NSB" и половины объема фигуры с площадью окружности диаметром d вн:
С учетом объемного веса воды у в положительная вертикальная составляющая силы давления воды «+»Р на внутреннюю цилиндрическую поверхность будет выражена в виде:
Тогда с учетом всех реальных нагрузок на цилиндрическую поверхность, исключая уравновешивающие друг друга горизонтальные составляющие с обеих сторон трубопровода, результирующая составляющая силы давления составит:
В отношении направлений результирующей силы необходимо отметить, что для двух первых рассматриваемых вариантов решений направления совпадут с вертикальной осью, проходящей через центры окружностей 0 и 0", и в зависимости от конкретных значений величин, входящих в формулы выше, могут быть как положительными, так и отрицательными.
Частным случаем неравномерного распределения давлений при забутовке межтрубного пространства является заполнение пространства ЦР с одной из сторон, рисунок выше. В этом случае возникает горизонтальная составляющая силы давления, воздействующая с одной стороны трубопровода (например, левой) и достигающая максимума в момент начала перелива ЦР на другую сторону (правую) цилиндрической поверхности трубы. В этом случае горизонтальная составляющая результирующей силы давления на единичную длину трубопровода определяется как площадь эпюры на вертикальную плоскость (аЪс), умноженная на объемный вес ЦР:
P" x = (d нар 2 / 2) γ цр.
Величина вертикальной составляющей результирующей силы давления на трубопровод определяется по формуле:
Другими словами, величина вертикальной составляющей представляет собой половину от величины, рассчитанной по формуле выше. Представленная формула выше справедлива для случая порожнего полимерного трубопровода.
Согласно правилам теоретической механики, равнодействующая сила давления на цилиндрическую поверхность трубопровода определяется из формулы:
P рав = √ (P" x 2 + P" z 2)
Для случая заполнения полимерного трубопровода водой в период забутовки межтрубного пространства равнодействующая сила давления определяется по формуле:
P рав = √ (P" x 2 + (P" z +P) 2)
Необходимо отметить, что в формуле выше величина P" z бралась со своим знаком, т. е. «+» или «-» по конкретным результатам расчета.
Определив величины равнодействующей силы, можно определить точку приложения и направление силы, т. е. угол α ее наклона к горизонту. Угол α определяется из треугольника сил, построенных по катетам P" z и P" х, например, через тангенс угла по формуле:
tgα= P" z / P" х
Точка приложения равнодействующей силы давления T d (т. е. центр давления) для криволинейных поверхностей определяется по следующим правилам: горизонтальная составляющая Р" х проходит через центр тяжести эпюры ABC (рисунок выше) и согласно правилам механики для рассматриваемого случая находится на расстоянии z = d нар /3 вверх от плоскости сравнения I—I. Вертикальная составляющая P" z должна проходить через центр тяжести поперечного сечения тела давления. Используя правила механики, для данного случая (объема полуокружности), рассчитываем, что точка T d должна лежать на расстоянии х = 0,212d нар слева от плоскости сравнения II-II. Таким образом, координаты центра давления составят: х — 0,212d нар и z = d нар /3. Для получения вектора равнодействующей силы давления из точки координат центра давления T d проводится прямая под углом α к горизонту.
После определения нагрузок на полимерный трубопровод должен производиться прочностной расчет, сущность которого состоит в проверке несущей способности нового трубопровода в период проведения забутовки по нескольким критериям, в частности, по условию прочности на воздействие внутреннего давления (I); условию предельно допустимой овализации (деформации) поперечного сечения трубы (II); условию устойчивости круглой формы поперечного сечения трубопровода (III).
Ниже рассмотрены методические подходы к прочностному расчету с различными вариантами проведения строительных работ и перечнем исходных данных для проектирования.
Исходные данные:
Диаметры: D = 0,4 м; d нар = 0,32 м; d вн = 0,29 м.
Объемные веса: γ цр = 25 ООО Н/м 8 ; γ пм = 9500 Н/м 3 ; γ В = 9800 Н/м 3 .
Проектное внутреннее давление транспортируемого вещества, соответствующее приведенному расчетному напряжению σ пр = 0,8 МПа.
В качестве полимерных используются полиэтиленовые трубы ПНД с проектируемым сроком эксплуатации 50 лет.
Старый чугунный трубопровод находится на глубине 10 м от поверхности земли и уровень грунтовых вод составляет Р гв = 10 м вод. ст. (ОД МПа); трубопровод имеет многочисленные повреждения в виде расхождения в стыках раструбов при сохранении остова трубы.
Проверка несущей способности по условию I
Новый полимерный трубопровод, протаскиваемый в старый и подвергнутый забутовке, изначально должен иметь расчетное сопротивление материала R* больше полного расчетного приведенного напряжения σ пр:
R* > σ пр.
Величина R* определяется по формуле:
R*=k 1 R н k y k c = 2,16 МПа,
где k 1 — коэффициент условий прокладки, 0,8; R н — нормативное длительное сопротивление материала стенки трубы, МПа (при эксплуатации 50 лет и температуре 20°С R н = 5 МПа); k y — коэффициент условий работы, 0,6; k c — коэффициент прочности соединений, 0,9.
Таким образом, условие соблюдается: 2,16 МПа >> 0,8 МПа.
Проверка несущей способности по условию II
Относительная деформация вертикального диаметра трубопровода (Е, %), не должна превышать предельно допустимой величины овализации поперечного сечения, которая для полиэтиленовых труб принимается равной 5%.
Величина Е определяется по формуле;
E = 100ςP пр θ / 4P л d нар ≤ [E]
где ς — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки и опорной реакции основания, ς = 1,3; Р пр — расчетная внешняя приведенная нагрузка, Н/м, определяемая соответственно по формулам выше, для различных вариантов забутовки, а также отсутствия или наличия воды в полиэтиленовом трубопроводе; Р л — параметр, характеризующий жесткость трубопровода, Н/м 2:
где k e — коэффициент, учитывающий влияние температуры на деформационные свойства материала трубопровода, k e = 0,8; Е 0 — модуль ползучести материала трубы при растяжении, МПа (при эксплуатации 50 лет и напряжении в стенке трубы 5 МПа Е 0 = 100 МПа); θ — коэффициент, учитывающий совместное действие отпора основания и внутреннего давления:
где Е гр — модуль деформации засыпки (забутовки), принимаемый в зависимости от степени уплотнения (для ЦР 0,5 МПа); Р — внутреннее давление транспортируемого вещества, Р < 0,8 МПа.
Последовательно подставляя исходные данные в основные формулы выше, а также в промежуточные получаем следующие результаты расчета:
Анализируя полученные результаты расчетов для данного случая, можно отметить, что для уменьшения величины Р пр необходимо стремиться к снижению до нуля величины Р" z + Р, т. е. равенства по абсолютной величине значений Р" z и Р. Этого можно достичь изменением степени наполнения водой полиэтиленового трубопровода. Например, при наполнении равном 0,95, положительная вертикальная составляющая силы давления воды Р на внутреннюю цилиндрическую поверхность составит 694,37 Н/м при Р" z = -690,8 Н/м, Таким образом, регулируя наполнение, можно достичь равенства данных величин.
Подводя итог результатов проверки несущей способности по условию II для всех вариантов, необходимо отметить, что предельно допустимых деформаций в полиэтиленовом трубопроводе не возникает.
Проверка несущей способности по условию III
Первым этапом расчета является определение критической величины внешнего равномерного радиального давления Р кр, МПа, которое труба способна выдержать без потери устойчивой формы поперечного сечения. За величину Р кр принимается меньшее из значений, вычисленных по формулам:
Р кр =2√0,125P л E гр = 0,2104 МПа;
Р кр = P л +0,14285 = 0,2485 МПа.
В соответствии с расчетами по формулам выше принимается меньшее значение Р кр = 0,2104 МПа.
Следующим этапом является проверка условия:
где k 2 — коэффициент условий работы трубопровода на устойчивость, принимаемый равным 0,6; Р вак — величина возможного вакуума на ремонтном участке трубопровода, МПа; Р гв — внешнее давление грунтовых вод над верхом трубопровода, по условию задачи Р гв = 0,1 МПа.
Последующий расчет ведется по аналогии с условием II на несколько случаев:
- для случая равномерной забутовки межтрубного пространства при отсутствии воды в полиэтиленовом трубопроводе:
таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа>>0,1739 МПа;
- то же при наличии наполнителя (воды) в полиэтиленовом трубопроводе:
таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,17 МПа;
- для случая неравномерной забутовки межтрубного пространства при отсутствии воды в полиэтиленовом трубопроводе:
таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,1743 МПа;
- то же при наличии воды в полиэтиленовом трубопроводе:
таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,1733 МПа.
Проверка несущей способности по условию III показала, что устойчивость круглой формы поперечного сечения полиэтиленового трубопровода соблюдается.
В качестве общих выводов необходимо отметить, что выполнение строительных работ по забутовке межтрубного пространства для соответствующих исходных параметров проектирования не отразится на несущей способности нового полиэтиленового трубопровода. Даже в экстремальных условиях (при неравномерной забутовке и высоком уровне грунтовых вод) забутовка не приведет к нежелательным явлениям, связанным с деформацией или другими повреждениями трубопровода.
После бурения скважины в рыхлых песчаных грунтах наступает этап, направленный на укрепление труб обсадной колонны. Заодно следует защитить ствол от повреждения, агрессивного воздействия грунтовых вод, коррозии и прочих негативных явлений. Речь идёт о таком процессе, как цементирование скважин.
Выполнить работу по цементированию самостоятельно достаточно сложно, но возможно, при наличии знаний о технологиях проведения мероприятия. Мы расскажем вам о том, зачем нужно проводить цементирование и на что нужно обратить внимание при выполнении работ. Для наглядности, материал содержит тематические фото и видеоролики.
Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания . Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.
Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.
В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.
Цементирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего бокового давления горных пород и воздействия грунтовых вод
Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:
- обеспечению прочности конструкции скважины;
- защите скважины от грунтовых и верховых вод;
- укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
- повышению срока эксплуатации водоисточника;
- устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
- вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.
От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.
Галерея изображений
Транспортное средство для доставки навивочной машины и принадлежностей
Навивочная машина (транспортировка грузовым автомобилем)
Гидравлический агрегат для навивочной машины (транспортировка грузовым автомобилем)
Генератор (транспортировка грузовым автомобилем)
Колесный вилочный погрузчик
Инструмент:
Болгарка
Стамеска, долото, зубило
Забутовочный материал (фирменный продукт Blitzd?mmer®)
Разжижитель (элюент) и порообразующая добавка
2. Подготовка стройплощадки
Подготовка строительной площадки подразумевает под собой меры по обеспечению безопасности дорожного движения, обеспечение площадок для станков и склада для оборудования и материалов, а также подвод водоснабжения и электроэнергии.
Регулировка потока
В ходе процесса навивки в зависимости от конкретной ситуации можно отказаться от принятия мер безопасности в случае заполнения санируемого коллектора водой до 40%.
Небольшой поток может быть использован в последующем для лучшего движения трубы в процессе навивки и для фиксации трубы во время забутовки.
Очистка коллектора
Очистка коллектора при использовании метода навивки осуществляется, как правило, посредством промывки под высоким давлением.
К подготовительным работам для релайнинга относится также устранение препятствий, таких как отвердевших отложений, врезок других коммуникаций, песка и т.д. Их устранение осуществляется при необходимости вручную при помощи фрезы, кувалды и зубила.
Врезки других коммуникаций
Ветки каналов, впадающие в коллектор, подлежащий санации, необходимо заглушить перед началом работ по восстановлению.
Контроль качества и количества материалов и оборудования
При доставке на стройплощадку необходимых материалов и оборудования осуществляется проверка их комплектности и качества. При этом, например, профиль проверяется на соответствие данным согласно сертификату качества для своей маркировки, достаточную длину, а также возможные повреждения, возникшие в результате транспортировки; фирменный забутовочный материал Blitzd?mmer® в свою очередь проверяется на достаточное количество и надлежащие условия хранения.
Перед монтажом навивочной машины может потребоваться частичное или полное удаление основания камеры, чтобы обеспечить соосность между машиной и санируемым коллектором. Удаление осуществляется, как правило, вскрытием основания камеры при помощи перфоратора или вручную с помощью кувалды и зубила.
Навивка трубы может осуществляться как по течению потока, так и против течения в зависимости от размеров камеры колодца и возможностей доступа к ней.
В нашем случае навивка трубы осуществляется против течения, так как камера колодца в низшей точке имеет большие размеры, что значительно облегчает процесс монтажа навивочной машины.
3. Монтаж навивочной машины
Доставка навивочной машины
Использованная в нашем примере навивочная машина с гидроприводом предназначена для футеровки трубопроводов с диаметром от 500 DN до 1500. В зависимости от диаметра трубопровода, в который навивается новая труба, используются навивочные коробы различного диаметра.
Вначале навивочная машина, разобранная на составные компоненты, доставляется к стартовому колодцу. Она состоит из лентопротяжного механизма и навивочного короба.
Опускание частей машины в шахту и монтаж навивочной машины
Составные части навивочного короба опускаются вручную в стартовую шахту и там монтируются.
Для диаметров до 400 DN машина может опускаться в шахту в собранном виде.
Перед опусканием лентопротяжного механизма с гидроприводом в стартовую шахту необходимо снять транспортировочные лапы лентопротяжного механизма.
Лентопротяжный механизм с гидроприводом монтируется на навивочный короб непосредственно в стартовой шахте. При этом приемная часть навивочной машины должна находиться ниже уровня горловины колодца для обеспечения беспрепятственной подачи профиля в лентопротяжный механизм.
Монтажные работы завершаются подключением гидропривода навивочной машины к гидравлическому агрегату, расположенному возле стартовой шахты.
Затем необходимо проверить соосность навивочной машины и санируемого коллектора, в противном случае в процессе навивки навиваемая труба может застопориться о стенки коллектора или испытывать сильное сопротивление с их стороны, что может негативно сказаться на длине санируемого участка.
4. Подготовка профиля
Разматывание и нарезка профиля
Для того чтобы первый виток навиваемой трубы находился под правильным углом к оси трубы, необходимо нарезать профиль при помощи «болгарки» в соответствии с диаметром трубы. Для этого необходимо размотать часть профиля с катушки, расположенной на станине.
Подача профиля
Нарезанный профиль подается при помощи направляющего ролика, закрепленного на стреле манипулятора или другом приспособлении, в стартовую шахту.
Первый виток
Профиль подается в лентопротяжный механизм, проходит по внутренней стороне навивочного короба (следить за тем, чтобы профиль попадал в пазы на роликах; при необходимости поправить профиль вручную) и затем соединяется между собой при помощи так называемого замка-защелки (потери в диаметре за счет толщины профиля около 1-2 см).
Профиль в наличии
Диапазон диаметров от DN 200 до DN 1500.
5. Процесс навивки
Небольшой поток приподымает навиваемую трубу и уменьшает трение о нижнюю часть санируемого коллектора.
Профиль, образующий трубу, поступательно подается из навивочного короба вращательными движениями в направлении санируемого коллектора. При этом необходимо следить за тем, чтобы навиваемая труба не подвергалась сильному трению о стенки старого канала и не цеплялась за стыки, врезки и т.д.
Подача клея.
Долгосрочная водонепроницаемость навиваемой трубы достигается за счет подачи специального ПВХ-клея в замки-защелки отдельных витков профиля.
Технологии защелкивания замков.
Клей подается в паз на одной стороне профиля, после чего сразу же происходит защелкивание замка с другой стороны профиля и таким образом возникает надежное сцепление обеих частей замка-защелки. Данный вид соединения получил также название метода «холодной сварки».
6. Забутовка/Перекрытие межтрубного пространства раствором
Демонтаж машины и подгонка трубы.
Согласно метражу, нанесенному на обратной стороне профиля, можно рассчитать длину навитой трубы. После навивки трубы необходимой длины следует проверить, совпадает ли расстояние от конца трубы до приемного колодца с длиной трубы, выступающей из стартового колодца.
Если они совпадают, то навитая труба обрезается в стартовом колодце при помощи «болгарки».
Навитая труба, поддерживаемая потоком в коллекторе, легко задвигается двумя рабочими из стартового колодца в сторону приемного колодца, так что края трубы точно совпадают с краями обоих колодцев.
Данные действия позволяют сэкономить материал, так длина навитой трубы точно соответствует длине санируемого коллектора с учетом части трубы, выступающей в стартовый колодец и задвигаемой позже в коллектор.
Затем навивочная машина вновь демонтируется на отдельные части и извлекается из стартового колодца.
Перекрытие межтрубного пространства
Перекрытие межтрубного пространства между старой трубой и навитой трубой достигается при помощи внутренней цементировки сульфатсодержащим цементным раствором пространства около 20 см от края колодца. В зависимости от уровня подземных вод и диаметра трубы может возникнуть необходимость в б?льшем количестве патрубков для залива раствора и выпуска воздуха.
Перекрытие межтрубного пространства в высшей точке.
Вначале производится перекрытие межтрубного пространства в высшей точке (в данном случае – это приемный колодец). После заглушки межтрубного пространства и вставки патрубков для выпуска воздуха в основание и вершину цементного перекрытия сточный поток временно блокируется (регулировка потока), таким образом, работы в камере колодца могут проводиться без влияния со стороны сточных вод. Сточная вода, которая еще находится в межтрубном пространстве, стекает в направлении низшей точки, таким образом, межтрубное пространство опорожняется и готово к заливке цементным раствором. После завершения работ по перекрытию межтрубного пространства сточная вода пускается по навитой трубе санируемого коллектора.
Поднятие уровня воды в навитой трубе.
В ходе данного процесса также осуществляется регулировка сточного потока, в ходе которого навитая труба закрывается посредством, так называемого пузыря со сквозной профилированной трубой и трубой для регулировки уровня воды в навитой трубе. Таким образом, осуществляется поднятие уровня воды в навитой трубе и фиксация трубы на подошве старого канала в ходе процесса двухфазного заполнения межтрубного пространства. Тем самым гарантируется сохранение угла наклона и исключается возможность перегиба.
Перекрытие межтрубного пространства в низшей точке
Затем осуществляется перекрытие межтрубного пространства в низшей точке (в нашем случае это стартовый колодец).
По необходимости в свод перекрытия монтируются трубы для залива раствора, а патрубки для отвода воздуха в свод и подошву перекрытия. Труба, интегрированная в пузырь, имеет профильное наружное покрытие и не обеспечивает полную герметичность, что позволяет вытекать определенному количеству сточной воды. При помощи трубы для определения уровня воды всегда можно контролировать уровень сточных вод в навитой трубе.
Первый этап забутовки.
В нашем случае забутовка межтрубного пространства осуществляется из низшей точки в два этапа. Для этого у края колодца устанавливается резервуар для замеса забутовочного материала, к которому подсоединяется шланг для подачи раствора. Замешивание фирменного забутовочного материала марки Blitzd?mmer осуществляется согласно рекомендациям производителя в специальных резервуарах различных объемов.
Далее открывается вентиль резервуара-миксера, и раствор Blitzd?mmer без оказания внешнего давления свободно вливается в межтрубное пространство между старым каналом и новой навитой трубой. Сточная вода, заполнившая навитую трубу, препятствует ее всплытию.
Процесс замешивания и подачи раствора продолжается до тех пор, пока раствор не начнет вытекать из патрубка для отвода воздуха, вмонтированного в подошву перекрытия в низшей точке.
Сравнивая количество использованного забутовочного раствора с расчетным количеством, можно проверить, остается ли раствор в межтрубном пространстве или же уходит в грунт через свищи в старом канале. Если израсходованное количество раствора совпадает с расчетным, процесс забутовки продолжается, пока раствор не начнет вытекать из патрубка для отвода воздуха, вмонтированного в свод перекрытия в низшей точке. Первый этап забутовки считается завершенным.
Второй этап забутовки.
Затвердевание забутовочного материала длится 4 часа, при этом происходит незначительная осадка раствора в межтрубном пространстве. После затвердевания раствора начинается замешивание забутовочного материала Blitzd?mmer для второй фазы забутовки. Процесс заполнения межтрубного пространства можно считать завершенным, когда раствор начинает вытекать из патрубка отвода воздуха, вмонтированного в свод перекрытия в высшей точке.
Для контроля качества берется проба забутовочного раствора, вытекающего из патрубка для отвода воздуха в приемном колодце.
Затем осуществляется демонтаж патрубков для залива раствора и отводящих воздух патрубков в стартовом и приемном колодцах. Сквозные отверстия в перекрытиях цементируются.
7. Заключительные работы
Восстановление подошвы.
Частично взломанная подошва камеры колодца восстанавливается.
Работы по интеграции врезок в новый канал осуществляются роботом.
Контроль качества
Для контроля качества работ по восстановлению трубопровода проводится инспекция самого трубопровода, а также испытание на герметичность согласно DIN EN 1610.
выбора труб и материалов для строительства и реконструкции трубопроводов водоснабжения
на объектах АО «Мосводоканал»
1. На стадии проектирования в зависимости от условий прокладки и метода производства работ выбираются материал, тип трубы (толщина стенки трубы, стандартное размерное отношение (SDR), кольцевая жесткость (SN), наличие наружного и внутреннего защитного покрытия трубы), решается вопрос усиления прокладываемой трубы с помощью ж/б обоймы или стального футляра. Для всех материалов труб необходимо проведение прочностного расчета на воздействие внутреннего давления рабочей среды, давления грунта, временных нагрузок, собственной массы труб и массы транспортируемой жидкости, атмосферного давления при образовании вакуума и внешнего гидростатического давления грунтовых вод, определение осевого усилия протягивания (продавливания).
2. Перед выбором метода реконструкции проводится техническая диагностика трубопровода с целью определения его состояния и остаточного ресурса.
3. Выбор материала трубопровода необходимо обосновать сравнительным технико-экономический расчетом. Расчет проводится с учетом требований АО «Мосводоканал». При пересечении с существующими инженерными коммуникациями или расположении трубопровода в их охранной зоне учитываются требования сторонних эксплуатирующих организаций. Технико-экономическое обоснование и прочностные расчеты трубопровода входят в состав проектно-сметной документации и предъявляются при рассмотрении проекта.
4. Все материалы, применяемые для прокладки водопроводных сетей (трубы, тонкостенных лайнеров, рукава и внутренние набрызговые покрытия) должны проходить дополнительные испытания на общетоксическое действие составляющих компонентов, которые могут диффундировать в воду в опасных для здоровья населения концентрациях и привести к аллергенным , кожно-раздражающим, мутагенным и другим отрицательным воздействиям на человека.
5.При прокладке полиэтиленовых труб без ж/б обоймы или стального футляра на урбанизированных и промышленных территориях должна быть подтверждена экологическая безопасность окружающего грунта по трассе проектирования. В случае наличия недопустимых загрязнений в грунте и грунтовых водах (ароматических углеводородов, органических химикалий и пр.) выполняется рекультивация грунта.
6. Стальные трубы, ранее использовавшиеся не для трубопроводов питьевого водоснабжения , не допускаются для устройства водопроводных байпасов.
7.Восстановленные бывшие ранее в эксплуатации стальные трубы не допускаются для новой прокладки и реконструкции водопроводных трубопроводов (трубы для рабочей среды). Возможно их использование для устройства футляров.
8. Стальные спиралешовные трубы (по ГОСТ 20295-85 с объемной термообоработкой) допускается использовать при устройстве футляров, байпасных линий.
9. При прокладке труб в футлярах выполняется забутовка межтрубного пространства цементно-песчаным раствором.
10.При новом строительстве стальных трубопроводов водопровода открытой прокладки (не имеющих стальных футляров и ж/б обойм) предусматривать в случае необходимости одновременную защиту трубы от электрохимической коррозии согласно ГОСТ 9.602-2005.
11.При реконструкции стальных трубопроводов (не имеющих стальных футляров и ж/б обойм) без разрушения существующей трубы и при оперативном восстановлении локальных и аварийных участков трубопроводов методами, не обладающими несущей способностью, предусматривать в случае необходимости одновременную защиту трубы от электрохимической коррозии согласно ГОСТ 9.602-2005.
12.Допускается применение литых фасонных частей из ВЧШГ с внутренним и наружным эпоксидно-порошковым покрытием, разрешенным для применения в системах питьевого водоснабжения (свидетельство о государственной регистрации, экспертное заключение о соответствии продукции Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору).
13.Специалисты АО «Мосводоканал» имеют право посещать заводы, поставляющие трубы, и знакомиться с условиями организации производства и контроля качества продукции, а также проводить проверку поставляемой продукции.
14. Испытания полиэтиленовых труб проводятся на образцах, изготовленных из труб.
14.1. Показатели характеристик материала трубы должны соответствовать следующим значениям:
Термостабильность при 200оС – не менее 20 мин.;
Массовая доля технического углерода (сажи) – 2,0-2,5% ;
Распределение технического углерода (сажи) или пигмента – тип I-II;
Относительное удлинение при разрыве образца трубы – не менее 350%.
14.2. При проверке сварного шва разрушение образца должно наступать при достижении относительного удлинения более 50% и характеризоваться высокой пластичностью. Линия разрыва должна проходить по основному материалу и не пересекает плоскость сварки. Результаты испытания считаются положительными, если при испытании на осевое растяжение не менее 80% образцов имеют пластичный характер разрушения I типа. Остальные 20% образцов могут иметь характер разрушения II типа. Разрушение III типа не допускается.
2.Технические требования по применению труб и материалов
для строительства и реконструкции канализации на объектах АО "Мосводоканал"
|
МГСН 6.01-03 |
|||
Для диаметра более 3000 мм | 2.2.3.1.Б. Монтаж стеклопластиковых труб, предназначенных для релайнинга, Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии методом непрерывной намотки стекловолокна на основе полиэфирных связующих; Hobas «quality DA», изготовленных методом центрифугирования, имеющих внутренний лайнер на основе винилэфирного связующего толщиной не менее 1,0 мм на муфтовом соединении с центровкой трубы. Кольцевая жесткость труб не менее SN 5000 Н/м2. ГОСТ Р 54560-2011, ГОСТ ИСО 10467-2013, СП 40-105-2001, МГСН 6.01-03 |
||
2.2.3.2.Б Монтаж композитных элементов из полимербетона МГСН 6.01-03 |
|||
Напорные канализационные трубопроводы |
|||
|
Новое строительство напорных трубопроводов |
|||
Траншейная прокладка | Бестраншейная прокладка |
||
3.1.Т. Укладка труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) с наружным цинковым покрытием и внутренним химически стойким покрытием ГОСТ Р ИСО 2531-2012, СП 66.133330.2011 | 3.1.Б. Монтаж труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) на неразъемном соединении с наружным цинковым покрытием и внутренним химическистойким покрытием в футляре с центровкой. МГСН 6.01-03 |
||
3.2.Т. Укладка стальных прямошовных труб с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружной изоляцией весьма усиленного типа по ГОСТ 9.602-2005 с одновременным устройством электрозащиты при необходимости. ГОСТ 20295-85, МГСН 6.01-03 | 3.2.Б. Монтаж стальных прямошовных труб с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружной изоляцией весьма усиленного типа по ГОСТ 9.602-2005 в футляре с центровкой. Диаметр до 500мм – сталь марки Ст20 Диаметр 500мм и более – сталь марки 17Г1С, 17Г1СУ ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 20295-85, МГСН 6.01-03 |
||
3.3.Т. Укладка: Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии FLOWTITE методом непрерывной намотки стекловолокна с применением ненасыщенных полиэфирных смол. Кольцевая жесткость укладываемых труб не менее SN 10000 Н/м2. Соединение муфтовое. Прокладка в железобетонной обойме или футляре. ГОСТ Р ИСО 10467-2013, СП 40-105-2001 | 3.3.Б . Монтаж: Стеклопластиковых труб Hobas «quality DA», изготовленных методом центрифугирования, имеющих внутренний лайнер на основе винилэфирного связующего толщиной не менее 1,0 мм; Кольцевая жесткость укладываемых труб не менее SN 10000 Н/м2. Соединение муфтовое. Прокладка в предварительно проложенном футляре с центровкой. |
||
3.4.Т. Укладка полиэтиленовых труб однослойных из ПЭ100 на сварном соединении в железобетонной обойме или футляре | 3.4.Б . ПЭ100 на сварном соединении в предварительно проложенном футляре. |
||
3.5.Т Для диаметров до 300мм включительно: Укладка труб напорных из полиэтилена ПЭ100 в грунтах с несущей способностью не ниже 0,1 МПа (песках) и устройстве основания и обратной засыпки в соответствии с требованиями «Регламента использования полиэтиленовых труб для реконструкции сетей водоснабжения и водоотведения» (раздел 4). ГОСТ 18599-2001, СП 40-102-2000 | 3.5.Б. Для метода ГНБ - ПЭ100-МП ГОСТ 18599-2001, МГСН 6.01-03, СП 40-102-2000 |
||
|
Реконструкция существующих напорных трубопроводов |
|||
Реконструкция с разрушением существующей трубы | 4.1.1.Б. Монтаж труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) на неразъемном соединении с наружным цинковым покрытием и внутренним химически стойким покрытием ГОСТ ИСО 2531-2012, СП 66.133330.2011, МГСН 6.01-03 |
||
4.1.2.Б. Монтаж стальных труб с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружной изоляцией весьма усиленного типа по ГОСТ 9.602-2005. Диаметр до 500мм – сталь марки Ст20 Диаметр 500мм и более – сталь марки 17Г1С, 17Г1СУ ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 20295-85, МГСН 6.01-03 |
|||
4.1.3.Б. Монтаж труб напорных из полиэтилена ПЭ100-МП с наружным защитным покрытием от механических повреждений на базе минералонаполненного полипропилена. Соединение сварное. ГОСТ 18599-2001, МГСН 6.01-03, СП 40-102-2000 |
|||
4.1.4.Б. Монтаж: Стеклопластиковых труб Hobas «quality DA», изготовленных методом центрифугирования, имеющих внутренний лайнер на основе винилэфирного связующего толщиной не менее 1,0 мм; Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии FLOWTITE методом непрерывной намотки стекловолокна с применением ненасыщенных полиэфирных смол. Кольцевая жесткость укладываемых труб не менее SN 10000 Н/м2. Соединение муфтовое. ГОСТ Р ИСО 10467-2013, МГСН 6.01-03 |
|||
Реконструкция без разрушения существующей трубы | 4.2.1.Б. Монтаж труб из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) на неразъемном соединении с наружным цинковым покрытием и внутренним химически стойким покрытием с центровкой трубы. |
||
4.2.2.Б. Монтаж стальных труб с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружной изоляцией весьма усиленного типа по ГОСТ 9.602-2005 с центровкой трубы. Диаметр до 500мм – сталь марки Ст20 Диаметр 500мм и более – сталь марки 17Г1С, 17Г1СУ ГОСТ 10704-91, ГОСТ 10705-80, ГОСТ 10706-76, ГОСТ 20295-85, МГСН 6.01-03 |
|||
4.2.3.Б. Монтаж труб напорных из полиэтилена ПЭ100 на сварном соединении. Предварительная подготовка внутренней поверхности трубопровода должна исключать недопустимые повреждения трубы при протаскивании. ГОСТ 18599-2001, МГСН 6.01-03, СП 40-102-2000 |
|||
4.2.4.Б . Монтаж: Стеклопластиковых труб Hobas «quality DA», изготовленных методом центрифугирования, имеющих внутренний лайнер на основе винилэфирного связующего толщиной не менее 1,0 мм; Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии FLOWTITE методом непрерывной намотки стекловолокна с применением ненасыщенных полиэфирных смол. Кольцевая жесткость укладываемых труб не менее SN 10000 Н/м2. Соединение муфтовое, с центровкой трубы. ГОСТ Р ИСО 10467-2013, МГСН 6.01-03 |
|||
4.2.5.Б . Инвертирование полимерно-тканевых и композитных рукавов с последующей вулканизацией с помощью теплоносителя или ультрафиолетового излучения: Полимерного рукава, изготавливаемого по технологии «Аарслефф» (Дания); Комплексного рукава, изготавливаемого по технологии "Бертос" (Россия) ТУ 2256-001-59785315-2009; Термоотверждаемого композитного армированного рукава, изготавливаемого по технологии COMBILINER TUBETEX KAWO (Чехия). Кольцевая жесткость рукавов принимается по расчету или по нормативным документам в зависимости от остаточного ресурса трубопровода. МГСН 6.01-03 |
|||
Прокладка дюкеров |
|||
5.1. Прокладка бестраншей-ными методами рабочей трубы в футляре с центровкой | 5.1.1. Трубы напорные из полиэтилена ПЭ100 ГОСТ 18599-2001, МГСН 6.01-03, СП 40-102-2000 |
||
5.1.2. Трубы стальные прямошовные с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружной изоляцией весьма усиленного типа по ГОСТ 9.602-2005 Диаметр 500мм и более – сталь марки 17Г1С, 17Г1СУ |
|||
5.1.3. Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) на неразъемном соединении с наружным цинковым покрытием и внутренним химическистойким покрытием с центровкой трубы. ГОСТ ИСО 2531-2012, СП 66.133330.2011, МГСН 6.01-03 |
|||
5.1.4. Монтаж: Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии методом непрерывной намотки стекловолокна на основе полиэфирных связующих; Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии «Стеклокомпозит» на основе полиэфирных смол; Стеклопластиковых труб Hobas «quality DA», изготовленных методом центрифугирования, имеющих внутренний лайнер на основе винилэфирного связующего толщиной не менее 1,0 мм; Стеклопластиковых труб, изготовленных по технологии FLOWTITE методом непрерывной намотки стекловолокна с применением ненасыщенных полиэфирных смол. Кольцевая жесткость укладываемых труб не менее SN 5000 Н/м2(для самотечных сетей) и SN 10000 Н/м2 (для напорных трубопроводов). Соединение муфтовое. ГОСТ Р 54560-2011(для самотечных сетей), ГОСТ Р ИСО 10467-2013, МГСН 6.01-03, СП 40-105-2001 |
|||
5.2. Прокладка методом ГНБ | 5.2.1. Трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) на неразъемном соединении с наружным цинковым покрытием и внутренним химическистойким покрытием. ГОСТ ИСО 2531-2012, СП 66.133330.2011, МГСН 6.01-03. |
||
5.2.2. Трубы напорные из полиэтилена ПЭ100-МП с наружным защитным покрытием от механических повреждений на базе минералонаполненного полипропилена. Соединение сварное. ГОСТ 18599-2001, МГСН 6.01-03, СП 40-102-2000 |
|||
5.3. Работы выполняются с поверхности воды | 5.3.1 . Трубы стальные прямошовные с внутренним цементно-песчаным покрытием и наружным балластным защитным бетонным покрытием, выполненным в заводских условиях. Диаметр до 500мм – сталь марки Ст20 |
Владельцы патента RU 2653277:
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при сооружении и/или реконструкции переходов магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия, построенные бестраншейными методами. В предложенном способе заполнение раствором межтрубного пространства осуществляют поэтапно. На каждом этапе раствор нагнетают в межтрубное пространство и после застывания раствора осуществляют подачу раствора последующего этапа. Заполнение межтрубного пространства осуществляют посредством двух нагнетательных трубопроводов, которые подают в межтрубное пространство с одного из концов тоннельного перехода на расстояние L. Для заполнения межтрубного пространства используют раствор, обладающий плотностью не менее 1100 кг/м 3 , вязкостью по Маршу не более 80 с и временем схватывания не менее 98 ч. Технический результат: повышение качества заполнения межтрубного пространства пластичным материалом при организации тоннельных переходов магистрального трубопровода под естественными или искусственными препятствиями, преимущественно заполненных водой, за счет создания сплошного, без образования пустот, пластичного демпфера, предотвращающего повреждение трубопровода при возможных механических или сейсмических воздействиях. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Способ заполнения раствором межтрубного пространства тоннельного перехода магистрального трубопровода
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при сооружении и/или реконструкции переходов магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия, построенные бестраншейными методами.
Уровень техники
Из уровня техники известен способ изготовления системы перехода магистрального трубопровода через дорогу, заключающийся в расположении трубопровода под дорогой в защитном кожухе и обеспечении герметичности межтрубного пространства между трубопроводом и защитным кожухом с помощью торцевых уплотнений. При этом межтрубное пространство между трубопроводом и защитным кожухом заполняют жидкой пластической массой на основе синтетических высокомолекулярных соединений (патент RU 2426930 C1, дата публикации 20.08.2011, МПК F16L 7/00).
Недостатком известного способа является его узконаправленное применение на переходах небольшой длины, преимущественно под автомобильными и железными дорогами с прямым профилем прокладки. Кроме того, вышеуказанный способ не применим для реализации работ по заполнению межтрубного пространства на тоннельных переходах с возможностью одновременного вытеснения воды.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создание пластичного демпфера в межтрубном пространстве, предотвращающего повреждение трубопровода при возможных механических и сейсмических воздействиях.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемого изобретения, заключается в повышении качества заполнения межтрубного пространства пластичным материалом при организации тоннельных переходов магистрального трубопровода под естественными или искусственными препятствиями, преимущественно заполненных водой, за счет создания сплошного, без образования пустот, пластичного демпфера, предотвращающего повреждение трубопровода при возможных механических или сейсмических воздействиях.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, способ заполнения раствором межтрубного пространства тоннельного перехода магистрального трубопровода характеризуется тем, что заполнение раствором межтрубного пространства осуществляют поэтапно, на каждом этапе раствор нагнетают в межтрубное пространство и после застывания раствора осуществляют подачу раствора последующего этапа, при этом заполнение межтрубного пространства осуществляют посредством двух нагнетательных трубопроводов, которые подают в межтрубное пространство с одного из концов тоннельного перехода на расстояние L, при этом для заполнения межтрубного пространства используют раствор, обладающий плотностью не менее 1100 кг/м 3 , вязкостью по Маршу не более 80 с и временем схватывания не менее 98 ч.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения расстояние L составляет 0,5-0,7 длины тоннельного перехода.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения дополнительно осуществляют устройство вспомогательного котлована для установки машины горизонтально-направленного бурения, осуществляющей подачу нагнетательных трубопроводов в межтрубное пространство.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения нагнетательные трубопроводы снабжают роликовыми или безроликовыми опорно-направляющими кольцами, обеспечивающими беспрепятственное перемещение нагнетательных трубопроводов в межтрубном пространстве.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения по мере заполнения межтрубного пространства нагнетательные трубопроводы выводят из межтрубного пространства.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения в процессе подачи нагнетательных трубопроводов в межтрубное пространство обеспечивают непрерывный контроль их скорости подачи и визуальный контроль положения относительно трубопровода.
Сведения, подтверждающие реализацию изобретения
На рис. 1 изображен общий вид приемного котлована с нагнетательными трубопроводами;
на рис. 2 изображен общий вид тоннельного перехода под водным препятствием с размещенными нагнетательными трубопроводами;
на рис. 3 изображен тоннельный переход с размещенными нагнетательными трубопроводами (поперечный разрез);
на рис. 4 изображен общий вид роликового опорно-направляющего кольца (поперечный разрез).
Позиции на чертежах имеют следующие обозначения:
1 - межтрубное пространство;
1 1 - тоннельный переход;
2 - естественное препятствие;
3 - приемный (стартовый) котлован;
4 - вспомогательный котлован;
5 - машина горизонтально-направленного бурения;
6 - стена приемного (стартового) котлована;
7 - технологическое отверстие в стене приемного (стартового) котлована;
8 - нагнетательные трубопроводы;
9 - опорный стол;
10 - роликовые опоры;
11 - роликовые опорно-направляющие кольца;
12 - трубопровод;
13 - стальной хомут опорно-направляющего кольца;
14 - прокладочный фрикционный материал опорно-направляющего кольца;
15 - ролики опорно-направляющего кольца;
16 - держатели роликов;
17 - тоннельная обделка;
18 - насосная станция.
Способ реализуется следующим образом.
Перед проведением работ по заполнению межтрубного пространства 1 тоннельных переходов 1 1 магистральных трубопроводов через естественные или искусственные препятствия 2, построенных бестраншейными методами (микротоннелированием), проводят вспомогательные технологические работы (рис. 1). Рядом с приемными (стартовыми) котлованами 3, выполненными с обоих концов тоннельного перехода 1 1 , обустраивают вспомогательные котлованы 4 под установку машины горизонтально-направленного бурения 5 для подачи нагнетательных трубопроводов, например машины горизонтально-направленного бурения (ГНБ) и иного вспомогательного оборудования (не показано). В стене 6 приемного (стартового) котлована 3 при помощи алмазного стенореза (не показано) пропиливают технологические отверстия 7 размерами 1,0×1,0 м, через которые пропускают два нагнетательных трубопровода 8, предназначенных для подачи заполнителя, приготовленного в виде раствора, в межтрубное пространство 1. В приемном (стартовом) котловане 3 производят монтаж опорного стола 9 с роликовыми опорами 10, обеспечивающими плавную подачу нагнетательных трубопроводов 8 в межтрубное пространство 1. В предпочтительном варианте реализации изобретения способ можно использовать как при организации тоннельных переходов 1 1 , имеющих прямолинейный профиль прокладки, так и при организации тоннельных переходов 1 1 , имеющих криволинейный профиль прокладки, включающий по существу наклонные концевые части и по существу прямолинейную центральную часть. Нагнетательный трубопровод 8 представляет собой сборно-разборный трубопровод, выполненный, например, из полиэтиленовых труб.
Подачу раствора в межтрубное пространство 1 (рис. 2) осуществляют посредством не менее двух нагнетательных трубопроводов 8, прокладку которых начинают с одного из концов тоннельного перехода 1 1 , заполненного водой. Прокладку нагнетательных трубопроводов 8 осуществляют на расстояние L, предпочтительно составляющее 0,5-0,7 длины тоннельного перехода 1 1 , что обеспечивает возможность подачи раствора в требуемую зону межтрубного пространства 1 и равномерное заполнение межтрубного пространства 1 без образования пустот с одновременным вытеснением воды в направлении приемного котлована 3, находящегося на конце тоннельного перехода, с которого начинают заполнение межтрубного пространства. Подачу нагнетательных трубопроводов 8 в межтрубное пространство 1 осуществляют с помощью машины 5 горизонтально-направленного бурения и нескольких роликовых опорно-направляющих колец 11, установленных на нагнетательные трубопроводы 8 (рис. 3), или безроликовых опорно-направляющих колец (не показаны). Роликовое опорно-направляющее кольцо 11 (рис. 4) включает в себя стальной хомут 13, устанавливаемый на нагнетательный трубопровод 8 через фрикционную прокладку 14, обеспечивающую надежную фиксацию кольца 11 с трубопроводом 8, по меньшей мере четыре полиуретановых колеса (ролика) 15, установленных в держателях 16, предпочтительно под углом 90° друг к другу. При этом по меньшей мере два ролика 15 опираются на поверхность тоннельной обделки 17, и по меньшей мере один из роликов 15 опирается на поверхность трубопровода 12, что обеспечивает плавное перемещение нагнетательных трубопроводов 8 по поверхности трубопровода 12 в межтрубном пространстве 1 в заданном направлении (рис. 3). Использование не менее двух нагнетательных трубопроводов 8 позволяет равномерно заполнять межтрубное пространство 1 раствором с обеих сторон от трубопровода 12, что позволяет сохранять проектное положение трубопровода. Для исключения «всплытия» трубопровода 12 заполнение межтрубного (тоннельного) пространства 1 раствором производится поэтапно. На каждом этапе раствор нагнетается в межтрубное пространство 1, где он, застывая, обретает свои прочностные свойства, и только после этого осуществляют подачу раствора последующего этапа. Таким образом, обеспечивается сплошное равномерное заполнение межтрубного пространства 1 раствором с одновременным вытеснением воды в приемный котлован 3 с последующей откачкой ее при помощи насосной станции 18. По мере заполнения межтрубного пространства 1 раствором нагнетательные трубопроводы 8 извлекаются из межтрубного пространства 1. После этого аналогичные операции по заполнению оставшейся части межтрубного пространства 1 проводят с другого конца тоннельного перехода 1 1 . При этом прокладку нагнетательных трубопроводов 8 осуществляют на расстояние незаполненной раствором части тоннельного перехода 1.
Применение предложенного способа обеспечивает возможность сплошного равномерного заполнения межтрубного пространства тоннельного перехода 1 1 без образования пустот. Кроме того, способ заполнения межтрубного пространства 1 позволяет производить работы на эксплуатируемом переходе магистрального трубопровода без остановки перекачки продукта.
Для обеспечения непрерывного контроля движения и положения нагнетательных трубопроводов 8 при перемещении в межтрубном пространстве 1, а также оценки общего состояния межтрубного пространства 1 на нагнетательные трубопроводы 8 могут быть установлены средства видеофиксации, например web-камера (не показаны). При перемещении нагнетательных трубопроводов 8 в тоннельном переходе 1 1 изображение со средства видеофиксации в режиме реального времени поступает на средство отображения информации, размещенное в машине 5 горизонтально-направленного бурения (не показаны). На основании получаемой информации оператор может ограничить скорость подачи нагнетательных трубопроводов 8 в зависимости от фактического положения выходных отверстий нагнетательных трубопроводов 8, например, в случае обнаружения каких-либо препятствий или отклонения нагнетательных трубопроводов 8 от заданной траектории.
Для создания пластичного демпфера, предотвращающего повреждение трубопровода 12 при сейсмических воздействиях, в качестве заполнителя применяется раствор, обладающий достаточной прочностью и упругопластичными свойствами. Межтрубное пространство 1 заполняется раствором, приготовленным на основе бентонитоцементного порошка с добавлением полимеров. В результате застывания раствора образуется материал, обладающий достаточной прочностью и упругопластичными свойствами и позволяющий защитить трубопровод 12 от возможных механических и сейсмических воздействий. Для приготовления раствора применяются смесительные станции (не показано). Для обеспечения требуемых характеристик материала раствор должен удовлетворять следующим характеристикам: плотность раствора не менее 1100 кг/м 3 ; условная вязкость раствора по Маршу не более 80 с; время схватывания (потеря подвижности) не менее 98 ч.
После заполнения межтрубного пространства 1 проводят вспомогательные технологические работы: установку герметизирующих перемычек на торцах тоннельного перехода (не показано), демонтаж нагнетательных трубопроводов 8 и вспомогательного оборудования, заделку технологического отверстия 7 в стене 6 приемного (стартового) котлована 3 и засыпку вспомогательного котлована 4.
Таким образом, заявляемый способ обеспечивает сплошное, без образования пустот, заполнение межтрубного пространства пластичным материалом путем подачи раствора по нагнетательным трубопроводам с возможностью одновременного вытеснения воды (в случае необходимости) на переходах магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия, построенных бестраншейными методами (микротоннелирование).
1. Способ заполнения раствором межтрубного пространства тоннельного перехода магистрального трубопровода, характеризующийся тем, что заполнение раствором межтрубного пространства осуществляют поэтапно, на каждом этапе раствор нагнетают в межтрубное пространство и после застывания раствора осуществляют подачу раствора последующего этапа, при этом заполнение межтрубного пространства осуществляют посредством двух нагнетательных трубопроводов, которые подают в межтрубное пространство с одного из концов тоннельного перехода на расстояние L, при этом для заполнения межтрубного пространства используют раствор, обладающий плотностью не менее 1100 кг/м 3 , вязкостью по Маршу не более 80 с и временем схватывания не менее 98 ч.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расстояние L составляет 0,5-0,7 длины тоннельного перехода.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют устройство вспомогательного котлована для установки машины горизонтально-направленного бурения, осуществляющей подачу нагнетательных трубопроводов в межтрубное пространство.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагнетательные трубопроводы снабжают роликовыми или безроликовыми опорно-направляющими кольцами, обеспечивающими беспрепятственное перемещение нагнетательных трубопроводов в межтрубном пространстве.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по мере заполнения межтрубного пространства нагнетательные трубопроводы выводят из межтрубного пространства.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе подачи нагнетательных трубопроводов в межтрубное пространство обеспечивают непрерывный контроль их скорости подачи и визуальный контроль положения относительно трубопровод.
Похожие патенты:
Изобретение относится к прокладке трубопроводов под автомобильными и железными дорогами с использованием энергии управляемого взрыва. Готовят рабочий и приемный котлованы.
Изобретение относится к строительству трубопроводов и используется при сооружении переходов под автомобильными, железными дорогами и водными преградами в качестве опор, предназначенных для протаскивания трубопровода внутри защитного кожуха или в бетонном туннеле.
Изобретение относится к прокладке трубопроводов под автомобильными и железными дорогами. Готовят рабочий и приемный котлованы.
Изобретение относится к средствам установки труб, а именно к центрирующим опорам для поддержания внутренней трубы внутри наружной. Центрирующая опора для внутренней трубы содержит охватывающий внутреннюю трубу пластмассовый хомут с изогнутым вдоль поверхности внутренней трубы стяжным замком и выполненные заодно с хомутом радиальные стойки в виде плоских пластин.
Изобретение относится к строительству трубопроводов и может быть использовано при сооружении переходов трубопроводов через водные преграды. Подводный трубопровод типа "труба в трубе" для перехода через водную преграду включает забалластированный на дне цилиндрический кожух с выведенными за пределы береговых водоохранных зон торцами и проложенный внутри него напорный продуктопровод.
Группа изобретений относится к облицовочному материалу для трубопровода и к способу облицовки трубопровода. Облицовочный материал инвертируется для того, чтобы быть вывернутым наизнанку для облицовки трубопровода P.
Изобретение относится к устройствам для строительства и ремонта линейной части трубопроводов, преимущественно находящихся под водой. Задачей изобретения является облегчение конструкции и снижение рисков загрязнения окружающей среды.
Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для подводной добычи полезных ископаемых. Устройство может быть использовано также для прокладки нефтегазовых труб на морском дне и на суше, геологоразведочных изысканий, освоения торфяных месторождений, при строительстве в сложных геологических условиях.
Изобретение относится к области проведения ремонтных работ на аварийных участках магистрального трубопровода, расположенного на слабонесущих грунтах, и может применяться для центрирования труб перед сваркой встречных концов трубопровода при замене дефектного участка трубы.
Изобретение относится к буроукладочному устройству для бестраншейной укладки трубопровода, имеющему буровую головку для отделения горной породы, причем буровая головка имеет присоединительный элемент для направляющей бурильной колонны, имеющему насос для всасывания и отгрузки отделенной буровой головкой буровой мелочи и присоединительный элемент за буровой головкой, в которой предусмотрен по меньшей мере один всасывающий элемент для приема и отгрузки отделенной горной породы, и имеющему соединительный участок, который имеет присоединительный элемент для трубопровода, и к способу бурения и укладки для бестраншейной укладки трубопровода, в котором вдоль заданной линии бурения изготавливают направляющий ствол скважины от начальной точки до целевой точки, причем направляющий ствол скважины образуется путем продвижения направляющей буровой головки с направляющей бурильной колонной, в котором после достижения целевой точки к концу направляющей бурильной колонны присоединяют буроукладочную головку, которую соединяют с трубопроводом и посредством которой буровую скважину расширяют и одновременно путем извлечения направляющей бурильной колонны из буровой скважины на одной стороне и/или путем введения трубопровода в буровую скважину укладывают трубопровод, причем отделенную буровой головкой буровую мелочь гидравлически захватывают за буровой головкой буроукладочного устройства и посредством насоса отгружают из буровой скважины.
Изобретение относится к области строительства, эксплуатации и ремонта трубопроводов, транспортирующих газ, нефть и другие продукты и может быть использовано при прокладке подземного трубопровода в болотистой местности на болотах I типа. Способ заключается в разработке узкой траншеи специальной грунторезной машиной в вертикальной плоскости до 2 м глубиной, и плужными устройствами в горизонтальной плоскости шириной до 0,5 м. Затем забалластированный трубопровод протаскивают в траншее с помощью тяговых средств и трубоукладчиков. Балластировка трубопровода предотвращает его всплытие. Трубопровод при протаскивании оснащен заглушкой и конусообразным устройством для раскрытия траншеи. При вспучивании грунта при протаскивании трубопровода предусмотрено рыхление грунта бульдозером или экскаватором. Технический результат состоит в снижении трудоемкости работ при прокладке трубопровода, повышении надежности его работы. 3 ил.
Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при сооружении иили реконструкции переходов магистральных трубопроводов через естественные и искусственные препятствия, построенные бестраншейными методами. В предложенном способе заполнение раствором межтрубного пространства осуществляют поэтапно. На каждом этапе раствор нагнетают в межтрубное пространство и после застывания раствора осуществляют подачу раствора последующего этапа. Заполнение межтрубного пространства осуществляют посредством двух нагнетательных трубопроводов, которые подают в межтрубное пространство с одного из концов тоннельного перехода на расстояние L. Для заполнения межтрубного пространства используют раствор, обладающий плотностью не менее 1100 кгм3, вязкостью по Маршу не более 80 с и временем схватывания не менее 98 ч. Технический результат: повышение качества заполнения межтрубного пространства пластичным материалом при организации тоннельных переходов магистрального трубопровода под естественными или искусственными препятствиями, преимущественно заполненных водой, за счет создания сплошного, без образования пустот, пластичного демпфера, предотвращающего повреждение трубопровода при возможных механических или сейсмических воздействиях. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
