Прокладка трубопроводов способом прокола грунта с помощью пневмопробойников
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 фунтовых условий с помощью пневмопробойников возможно выполнение работ, приведенных в таблице ниже. В зимних условиях выполнение работ пневмопробойниками возможно ниже глубины промерзания фунта.
Невозможно выполнение работ пневмопробойником в скальных и мерзлых грунтах, с наличием 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 скважины в фунте диаметром, большим или меньшим диамефа стальной трубы, в скважину или непосредственно в массив грунта забивают трубы; стальные трубы, забитые в фунт, могут использоваться в качестве кожухов для прокладки любых подземных коммуникаций;
- при затягивании асбестоцементных и пластмассовых труб в фунт используют пневмопробойник с устройством для затягивания фуб, при этом пневмопробойник движется впереди, пробивая скважину, и за собой тянет секции труб, соединенных между собой муфтами.
Работы, выполняемые в помощью пневмопробойников
|
Вид работы |
Диаметр, мм |
Длина, м |
Виды грунтов |
|
Пробивка скважин: |
|
|
|
|
глухих |
70-152 |
60 |
Связные неводонасыщенные |
|
сквозных |
70-250 |
60 |
То же |
|
Забивка стальных труб: |
|
|
|
|
в массив фунта |
100-219 |
60 |
Любые, кроме скальных и мерзлых |
|
в лидирующую скважину |
140-426 |
60 |
Связные неводонасыщенные |
|
Затягивание асбестоцементных труб |
118-122 |
20 |
Любые, кроме скальных и мерзлых |
|
Извлечение труб из фунта |
0-300 |
60 |
Любые |
Образование скважин происходит за счет приложения ударной нафузки 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 прокладки подземных коммуникаций, где необходимы громоздкие механизмы, подпорные стенки, воспринимающие реактивные усилия, и т.д., данный способ имеет преимущество в том, что пневмопробойник автономен, а реактивные нагрузки воспринимаются стенками скважин. Пневмопробойник оснащен реверсным 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 фунт, так и в предварительно пробитую лидирующую скважину. В зависимости от диамефа фуб, плотности фунта и мощности пневмопробойника диамеф лидирующей скважины может быть больше или меньше диамефа фубы.
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 фунтов, глубины заложения фассы, насыщенности существующими подземными коммуникациями, возможности имеющихся пневмопробойников.
Если к месту прокладки коммуникаций проведены готовые фаншеи достаточной длины и ширины, то наиболее целесообразна прокладка фубопровода, 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 фунт. Обратному перемещению корпуса препятствуют силы трения, возникающие между его наружной поверхностью и фунтом. Благодаря осевой симметрии и значительной длине пневмопробойник во время движения в фунте сохраняет заданное направление.
Устройство пневмопробойника

1 — корпус; 2 — наковальня; 3 — ударник; 4 — патрубок; 5 — амортизатор; 6 — задняя гайка; 7 — клапан; 8 — воздухоподводящий шланг; 9 — гайка
Имеются реверсивные пневмопробойники: ИП-4603, ИП46-05, СО-144, ПР-400. Технические характеристики их приводятся в таблице ниже.
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, кгс/см2 (МПа) |
6 (0,6) |
6 (0,6) |
6 (0,6) |
6 (0,6) |
6(0,6) |
|
Расход воздуха, м3/мин, не более |
0,8 |
3,5 |
4,5 |
7 |
8 |
|
Энергия единичного удара на прямом ходе, кгс/м, не менее |
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, кг, не более |
20 |
45 |
95 |
140 |
340 |
Для работы пневмопробойников необходимы передвижные компрессорные станции, технические характеристики которых даны в таблице ниже.
Технические характеристики компрессорных станций
|
Показатель |
ЗИФ-55 |
ДК-9 |
ПР-10 |
ПВ-10 |
|
Производительность, м /мин |
5 |
9,5-10 |
10 |
10 |
|
Рабочее давление, МПа |
0,7 |
0,6 |
0,7 |
0,7 |
|
Приводной двигатель |
ЗИЛ-157 |
Д-18-1 |
Д-108-1 |
ЯМЭ-236 |
|
Максимальная транспортная скорость, км/ч |
30 |
25 |
30 |
60 |
|
Габаритные размеры, мм: |
|
|
|
|
|
длина с дышлом |
4437 |
6000 |
5650 |
4550 |
|
длина без дышла |
3462 |
5070 |
3970 |
3395 |
|
ширина |
1820 |
1940 |
1600 |
1730 |
|
высота |
1770 |
2620 |
2170 |
1870 |
|
Масса станции, кг |
2750 |
5200 |
3200 |
3150 |
|
Максимальная мощность, кВт |
76,44 |
79,38 |
95,55 |
50 |
|
Объем топливного бака, л |
105 |
158 |
205 |
На 8 ч работы |
Производство работ при пробивке скважин пневмопробойником

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
Глубина заложения скважины должна быть не менее указанной в таблице ниже. Большие значения даны для неоднородных грунтов и значительной (более 30 м) длины скважины.
|
Диаметр скважины, мм |
Минимальная глубина заложения, м |
Диаметр скважины, мм |
Минимальная глубина заложения, м |
|
60-85 |
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.
Устройство расширителя

|
Диаметр скважины, мм |
Марка пневмопробойника |
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 |
И П-4603 |
1 |
130 |
|
152 |
СО-134 |
1 |
152 |
|
180 |
ИП-4605 |
2 |
95; 180 |
|
200 |
И П-4603 |
2 |
130; 200 |
|
245 |
СО-134 |
2 |
152; 245 |
Производство 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
При наличии примыкающей к переходу отрытой траншеи стальной трубопровод длиной, равной длине перехода, размещают в этой траншее и забивку его в фунт 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. Для предотвращения разрыва торца трубы (при большой длине перехода и плотных фунтах) рекомендуется торец усилить приваренным снаружи кольцом. В плотных устойчивых фунтах для снижения фения 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 фубы приваривают кольцевой поясок толщиной 5—15 мм.
Сваренные стыки труб следует обязательно усиливать продольными накладками (4-6 шт. в зависимости от диамефа) длиной 200— 300 мм, расположенными равномерно по окружности стыка. Особое внимание следует обратить при стыковке на соосность секций трубопровода.
С помощью пневмопробойника возможно выполнение работ по замене старых стальных фубопроводов новыми того же или большего диаметра. В этом случае первую секцию нового фубопровода присоединяют к удаляемому фубопроводу (в случае разных диаметров — с помощью конического переходника), а старые трубы по мере выхода в приемный приямок обрезают и удаляют.
Пневмопробойником можно извлекать из фунта стальные трубы диаметром до 300 мм в любых фунтовых условиях. Длина извлекаемых из фунта стальных труб зависит от фунтовых условий (величины сцепления фунта с поверхностью трубы)