Прокладка трубопроводов способом прокола грунта с помощью пневмопробойников

бид работы	Диаметр, мм	Длина, м	Вид грунтов
Пробивка скважин: глухих сквозных	70-152 70-250	60 60	Связные неводонасыщен­ные То же
Забивка стальных труб: в массив грунта в лидирующую скважину	100-219 140-42Б	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

Образование скважин происходит за счет приложения ударной нагрузки ударником на передний торец корпуса пневмопробой- ника. Энергия удара в зависимости от марки пневмопробойника колеблется от 6 до 130 кгс/м. В отличие от других способов бес­траншейной прокладки 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 воспри- нимаются 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.

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 самодвижу- щуюся пневматическую машину ударного действия. Его корпус является рабочим органом, образующим скважину, а ударник, раз­мешенный 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 в фун­те сохраняет заданное направление.

Техническая характеристика реверсивных пневмопробойников ИП-4603, ИП46-05, СО-144, ПР-400 приводится в табл. 3.3. Для работы пневмопробойников необходимы передвижные компрес­сорные станции.

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 фунте и корпусе машины может произойти освобождение удар­ника.

1 — корпус; 2 — наковальня; 3 — ударник; 4 — патрубок; 5 — амортизатор;
6 — задняя гайка; 7 — клапан; 8 — воздухопроводящий шланг; 9 —гайка

Технические херактеристики пневмопробойников

Показатель	СО-144	Ш-4Б05	ИП-4603	СО-134 (ЯР-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

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

• 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, раздвигая его в стороны, и образует скважину.

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

Схема производства работ при пробивке скважин пневмопробойником

а — нацеливание пневмопробойника; 6 — запуск пневмопробойника; в - установка удлинителя; г— пробивка скважины;
д— установка расширителя; е — готовая сква-жина; 1 — приемный приямок; 2 — вешки; 3 — шнур; 4 — отвес;
5 — входной приямок; 6 — стартовое устройство; 7 — линейка с уровнем; 8 — пневмопробойник; 9 —ком-прессор;
10 — шланг; 11 — расширитель; 12 — удлинитель; 13 — заглушка

Точность проходки скважины зависит от двух факторов: точ­ности ориентирования машины при запуске и прямолинейности ее движения в грунте. Для увеличения точности ориентирования запуск пневмопробойника должен осуществляться со стартового устройства. Прямолинейность движения пневмопробойника в фунте обеспечивается за счет значительной длины его корпуса и зависит от однородности фунта, глубины заложения скважины, наличия в грунте твердых включений, пустот, близости к трассе несмешаемых конструкций, мерзлого фунта.

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 ниже. Большие значения даны для неоднородных грунтов и значительной (более 30 м) длины скважины.

Глубина заложения скважины

Диаметр скважины, мм	Минимальная глуби­на заложения, м	Диаметр скважины, мм	Минимальная глуби­на заложения, м
В0-В5	0,5—0,6	180-250	1,8-2
85-130	0,8-1,2	350	2-2,5
130-180	1,2-1,5	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. Диаметры скважин, по­лучаемых с применением расширителей, приведены в таблице ниже.

Устройство расширителя

1 — расширитель; 2 — пневмопробойник; 3 — шланг

Диаметр скважин, получаемых с применением расширителей

Диаметр скважины, мм	Марка пневмо пробойника	Число проходов	Диаметр скважины при последо­вательных проходах, 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	С0-134	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, размещают 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 использовании 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.

Схема производства работ по прокладке кожухов из стальных труб

а — подготовка и забивка первой секции трубы; 6 — 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

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 1—15 мм.

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.