Бестраншейный метод и сопутствующие технологии

навигация по сайту: Главная - Информация - О бестраншейных технологиях

Бестраншейный метод и сопутствующие технологии

 

Бестраншейный метод – это технология позволяющия прокладывать новые инженерные коммуникации и ремонтировать старые с минимальным вскрытием земной поверхности. В условиях плотной городской застройки, при пересечении железнодорожных магистралей, автодорог, рек, озер и многих других объектов, эти технологии просто незаменимы. За последнее десятилетие сложилось несколько направлений бестраншейных технологий:

Микротоннелирование

Технология микротоннелирования – это технология бестраншейной прокладки подземных коммуникаций, исключающая необходимость проведения комплекса работ, связанных с традиционными технологиями. В отличии от метода ведения работ открытым способом, она не требует вскрытия поверхности по всей трассе прокладки коммуникаций, что неизбежно влечёт за собой закрытие транспортного и пешеходного движения, вырубку садово-парковых насаждений и прочие негативные последствия. В отличие от подземной проходки, применяющейся в настоящее время, эта технология не требует длительного подготовительного этапа, связанного со строительством шахт.

Для того, чтобы осуществить прокладку коммуникаций, достаточно двух котлованов: стартового и приёмного, глубина которых соответствует глубине прокладки. В стартовом котловане устанавливается мощная домкратная станция, на которую помещается проходческий щит.

С помощью домкратов осуществляется перемещение щита в грунтовом массиве на величину заходки, равную его длине, после чего на домкратную станцию помещается труба продавливания той же длины и процесс повторяется. Наращиванием става труб отдельными трубами производится монтаж трубопровода, т.е. осуществляется проходка до выхода щита в приёмный котлован.

Точность проходки осуществляется компьютерным комплексом управления с применением системы лазерного ведения щита. Изменяя типоразмер проходческого щита, можно осуществить прокладку подземных микротоннелей различного диаметра от 250 мм до 3000 мм.

Технология микротоннелирования позволяет прокладывать трубопроводы в грунтах любой категории – от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород. В зависимости от категории грунта подбирается соответствующий режущий орган проходческой машины, что позволяет добиться оптимальных скоростей и параметров проходки. Передовая система управления комплексами обеспечивает удовлетворяющую самым высоким требованиям точность проходки и позволяет в каждый момент времени контролировать показатели, полностью характеризующие положение проходческого щита, параметры его движения, а также параметры работы его основных узлов и механизмов.

Горизонтально направленное бурение (ГНБ)

Метод ГНБ состоит в использовании специальных буровых установок, способных осуществлять предварительное бурение, так называемое пилотное бурение, по заранее рассчитанной траектории с последующим расширением скважины и прокладкой в ней трубопроводов. Пилотное бурение с изменением направления прокладываемой трассы проводится с помощью бурового инструмента специальной конструкции и передаваемой энергии на этот инструмент, т.е. прямолинейное движение вперед или в сочетании с вращением. Практически все установки горизонтально направленного бурения работают с буровым раствором, который необходим для размыва грунта, охлаждения и смазки бурового инструмента, выноса разбуренного грунта и стабилизации бурового канала. В качестве бурового раствора может применяться вода в чистом виде, но в большинстве случаев используются растворы на основе бентонита и полимеров.

Бестраншейные технологии прокладки трубопроводов, к которым относится горизонтально направленное бурение, наряду с оперативностью и экономичностью отличаются высоким качеством и возможностью выполнения работ в местах, где традиционные методы не применимы. Основной областью применения установок являются: переходы через естественные и искусственные препятствия, строительство трубопроводов под которыми традиционными методами очень сложно и трудоёмко.

Немаловажным фактором остаётся и экологическая сторона применения подобных установок.

Первый этап работ – пилотное бурение, которое производится по направлению от бурового лафета. Буровой инструмент специальной конструкции с уже вмонтированным передатчиком (зондом) для определения его местоположения, устанавливается на буровую штангу. Зонд в реальном времени передает такие показания как глубина, угол наклона бурового инструмента относительно горизонта и другие показания, позволяющие корректировать процесс бурения по заранее спланированной траектории. Буровая головка имеет цилиндрическую форму с наклонным срезом передней части. Она может быть оснащена пластинами из твердосплавного металла. Изменение направления бурения в грунте происходит за счет изменения вариантов передачи усилий на буровой инструмент. При подаче буровых штанг вперед одновременно с вращением, движение бурового инструмента будет прямолинейно, без вращения – направление бурения изменяется в сторону, противоположную срезу буровой головки.

Следующим этапом является предварительное расширение, которое производится в обратном направлении, т.е. к буровому лафету. Для этого буровая головка вместе с корпусом передатчика заменяется на расширитель необходимого диаметра. Для непрерывности рабочего процесса за расширителем, через специальный вертлюг, подсоединяются штанги. При отсутствии такой возможности для прокладки штанг в уже пробуренный и предварительно расширенный канал используют заталкиваемую головку специальной формы. Заключительным этапом является прокладка трубопровода.

Для этого за расширителем через вертлюг крепится труба. Для эффективного бурения необходимо правильно выбирать буровой инструмент с учетом типа грунтов и длины прокола.

Промежуточное расширение необходимо производить с увеличением диаметров расширителей поэтапно, с каждым последующим разом увеличивая диаметр бурового канала не более чем на 30-40 %. Диаметр расширителя при затяжке трубы должен быть увеличен также на 30-40 %.

Для управляемого бурения по технологическим причинам применяются штанги с резьбовым соединением, которые в свинченном виде создают возможность для бурения необходимой протяженности. Буровые штанги изготавливаются из стали различных марок сваркой трением под высоким давлением в месте соединения основного корпуса штанги с его резьбовой частью.

Локационные системы предназначены для определения местоположения бурового инструмента и его корректировки в процессе бурения. В зависимости от применяемых локационных систем и передатчиков к ним определяется глубина бурения.

Следует учитывать, что на качество приема сигнала влияют помехи, возникающие от близ лежащих коммуникаций и особенностей грунтов и покрытий. Основными показателями при бурении служат: проекционные точки, по которым определяется направление бурения и местоположение буровой головки; угол наклона бурового инструмента, определяющий заглубление или выход на поверхность, или меньшую глубину; глубина залегания буровой головки; почасовые характеристики расположения буровой головки, по которым определяется направление изменения траектории бурения; уровень сигнала и заряда батарей; температура передатчика и т.д.

Расширители могут быть различной конструкции и размеров в зависимости от категории грунтов и диаметра прокладываемого трубопровода.

Вертлюг предназначен для предотвращения вращения при расширении скважины или протяжке трубы. Типоразмеры вертлюгов определяются тяговыми усилиями установки.

Прокладываемая труба фиксируется специальным ниппелем, обеспечивающим жесткость крепления и герметичность.

В комплект установки ГНБ входит: гидравлическая станция, буровой лафет, смесительная установка.

Пневмопробойники

Очень бурно по всей территории СНГ и России внедряются пневмопробойники. К преимуществу метода прокола можно отнести то, что проход пробойника происходит с большой скоростью и незначительным уплотнением грунта в окружающем его пространстве. Это обстоятельство особенно важно, если требуется проложить трубопроводы в грунте на близком расстоянии друг от друга, вблизи от действующих коммуникаций или на небольшом расстоянии до поверхности, позволяя тем самым не нарушать структуру почв и не провоцировать какие-либо деформации в зоне прокладки многочисленных подземных коммуникаций.

Отличительная особенность пневмопробойников состоит в том, что их корпус служит рабочим органом, пробивающим скважину своим передним заостренным концом путем незначительного радиального уплотнения грунта. Внедрение пневмопробойника в грунт происходит под действием ударов, которые наносит специальный ударник, движущийся внутри корпуса. Наличие механизма реверса в пневмопробойнике дает возможность изменить направление ударов и, следовательно, направление движения пневмопробойника с прямого хода на обратный (для возврата его назад). К хвостовой части устройства подсоединяется труба, протягиваемая по мере продвижения пробойника вперед. Иногда плеть восстанавливаемого трубопровода протаскивается обратным ходом в процессе удаления пробойника из горизонтальной скважины.

Практика показывает, что при встрече пневмопробойника с твердыми включениями (гравием, щебнем) или при проходке скважин в грунтах с прослойками различной плотности он может резко отклониться от проектной оси скважины и возвратить его на дневную поверхность часто не представляется возможным. Для исключения подобных явлений производится совершенствование конструкций. В однородных грунтах пневмопробойником можно пробивать скважины на расстояние до 50 м.

Машины гидростатического разрушения и замены трубопроводов

Одним из наиболее эффективных бестраншейных методов является метод разрушения трубопроводов. Он позволяет заменять изношенные коммуникации на новые полиэтиленовые. Такие машины производят компании «Vermeer», «Ditch Witch», «Tracto-Technik», а также имеются аналоги отечественного оборудования. Лидерами в производстве гидравлических разрушителей являются компании «Tric Tools  », «Pipe Genie», «Барстер  ». Они предлагают большой выбор моделей с усилием на разрушение от 20 до 240 тс, позволяющим разрушать трубопроводы из любых материалов (бетон, железобетон, асбест, керамика, сталь, чугун) диаметром от 50 до 750 мм. Преимущества этого метода заключаются в том, что за один раз можно заменить участок изношенного трубопровода длиной от 30 до 250 м с сохранением или увеличением его диаметра. Это означает, что при уплотнении городской застройки можно увеличить количество подаваемой воды, а также водоотведения без прокладки новых коммуникаций за счет увеличения диаметра трубопровода. Данный метод интересен так же для замены подземных газовых сетей с выработавшим свой срок эксплуатации

Метод в настоящее время является одним из самых дешевых и легких в применении. Его дешевизна обуславливается высокой скоростью проведения работ, малым количеством используемых машин и механизмов и небольшой численностью рабочего персонала. Для проведения ремонта требуется всего два котлована небольших размеров в начальной и конечной точках заменяемого участка труб.. Один котлован подготавливается для установки в него разрушителя, а другой - для протягивания новой полиэтиленовой трубы. Далее через существующий трубопровод проталкиваются автоматически скручивающиеся стальные штанги на всю длину заменяемого участка. Потом к штангам присоединяется специальный расширительный конус-нож, который собственно и разрушает существующую трубу. К нему   крепится буксировочная насадка, за которую протаскивают плеть из сваренных полиэтиленовых труб, либо соединенные между собой раструбные трубы PVC, PP.. Таким же способом меняются коммуникации и через существующие колодцы.

Санация трубопроводов 

Внедрение санации происходит самыми бурными темпами по всей территории страны. Преобладающее большинство методов санации трубопроводов, предлагаемых сегодня на строительном рынке, достаточно разработаны и вполне пригодны к применению. Выбор того или иного метода санации водопроводных и канализационных сетей зависит от различных факторов.


Преимущества метода санации:

- использование существующего канала коммуникаций;
- снижение риска повреждения соседних коммуникаций;
- предпочтительная технология для увеличения диаметра трубопровода;
- уменьшение общественных затрат и нарушение дорожного движения;
- уменьшение расходов на земляные и восстановительные работы;

При санации поврежденные трубопроводы подвергаются восстановлению путем нанесения на внутреннюю поверхность стенки трубопровода:
- сплошных набрызговых покрытий на основе цементно-песчаных растворов, а также эпоксидных смол;
- сплошных покрытий в виде гибких полимерных рукавов (оболочек, мембран, рубашек) или труб из различных материалов;
- сплошных покрытий из отдельных элементов на основе листовых материалов (гибкого полиэтилена или твердого стеклопластика);
- спиральных полимерных оболочек;
- точечных (местных) защитных покрытий.

Метод ЦПП (цементно-песчаного покрытия)

Технология восстановления трубопроводов методом внутреннего цементно-песчаного покрытия является   основным методом восстановления трубопроводов в мировой практике. Эта технология является удачной альтернативой дорогостоящей перекладки водопроводных сетей.

Предварительный телевизионный контроль внутренней поверхности трубопровода позволяет точно определить объем работ и выявить дефекты трубопровода. Перед нанесением цементно-песчаного покрытия проводится очистка внутренней поверхности трубы с помощью специальных скребковых устройств. Цементно-песчаное покрытие наносится центробежным методом с помощью пневматической или электрической метательной головки облицовочного агрегата.

Агрегат протаскивают внутри трубопровода с помощью троса и лебедки. Одновременно покрытие разглаживается специальным конусом, толщина наносимого слоя раствора зависит от диаметра трубы и колеблется в пределах от 3 до 12 – 16 мм. По окончании работ проводится контрольный осмотр трубопровода, имеющий целью убедится в качественном нанесении покрытия. Длина санируемого участка зависит от диаметра и конфигурации трубопровода и может достигать 240 м.

Каковы же преимущества данного метода?

- увеличивает срок службы трубопровода от 50 лет и более;

- улучшаются гидравлические характеристики трубы и пропускную способность;

- предотвращается обрастание трубопровода минеральными и биологическими отложениями;

- метод относительно прост в применении, экономичен и не требует большого времени на восстановление трубопровода.

Сплошные набрызговые покрытия из эпоксидной смолы

В состав покрытий кроме смолы входят волокнистые добавки на основе стекла, которые защищают трубопровод от коррозии и абразивного износа, гарантируя водонепроницаемость стенок. Нанесение раствора осуществляется как и в случае использования цементно-песчаного раствора центрифугированием с помощью вращательных устройств со щетками. Метод нашел применение за рубежом в основном для санации водоотводящих сетей. Его особенностью является более тщательная предварительная подготовка (чистка) внутренней поверхности реабилитируемых трубопроводов.

Использование комплексного предварительно пропитанного рукава при восстановлении трубопроводов

При санации канализационных трубопроводов пропитанной рукавной заготовкой, последняя изготавливается из пропитываемой синтетической смолой ткани, которая помещается в старую трубу. Подаваемые сжатый воздух или вода под давлением прижимают заготовку к стенкам трубопровода, после чего под действием теплоносителя происходит отверждение материала. В отличие от процесса санации жесткими полимерными трубами санация предварительно пропитанным рукавом имеет ряд технических преимуществ:

- внутри старого трубопровода образуется армированная самонесущая пластиковая труба, эксплуатационные свойства которой существенно выше, чес у жестких термопластических труб;

- появляется возможность существенно варьировать толщину стенки заготовки, увеличивая её до 50 мм;

- пропитанным рукавом, выбранным для конкретного случая, можно санировать круглые, овальные и специальные профили. Материал старых коллекторов не имеет значения для санирования, так например санации могут быть подвергнуты и каналы с кирпичной или каменной кладкой;

- в результате санации пропитанным рукавом обеспечивается минимальное уменьшение диаметра действующего трубопровода.

Теледиогностика

Работы по санации и восстановлению трубопроводов независимо от применяемого метода в обязательном порядке должны предваряться комплексному диагностическому инспекционному контролю трубопровода и его эффективной прочистке. Проведение данных работ является неотъемлемой частью технологии санации.   Контроль проводится до и после санации (для оценки качества работ). В нашей стране внутренняя инспекция с целью диагностики состояния водопроводных трубопроводов большого диаметра предусматривает визуальный контроль, а малых диаметров – телеконтроль специальными роботами.

Роботы представляют собой перемещающиеся внутри трубопровода транспортные модули на колесном ходу или салазках, на которых располагается телекамера, а также ремонтные головки (например, заделочная, или бандажная). Управляются роботы по кабелю длиной до 150 м. аппаратура управления и пост оператора находятся в специальном микроавтобусе. Здесь же располагаются кабельный барабан, подъемники, устройства очистки и связи, генератор, бортовой компьютер, видеосистема и прочее оборудование. Робот полностью герметичен и способен работать в частично заполненных водой трубопроводах, что дает ему преимущества перед другими средствами диагностики.

Инспекция трубопроводов осуществляется цветной телекамерой с высокой разрешающей способностью, которая дает богатую информацию о состоянии сети. Телекамера способна обнаружить даже небольшие трещины и течи, засоры и посторонние предметы, определить точное местоположение и характер дефекта, состояние трубопровода вокруг дефекта. Видеосъемка может производиться круглосуточно и независимо от погодных условий.

Обнаруженные в результате телеинспекции дефекты могут быть сгруппированы в две основные категории:

- дефекты структурные (микротрещины, вызывающие локальную эксфильтрацию и инфильтрацию, продольные и круговые трещины, нарушение стыковых соединений в результате старения труб и т.д. );

- дефекты, вызванные некачественным монтажом труб (например, прокладкой с малым уклоном) и неудовлетворительной эксплуатацией (деформация, образование ржавщины, биорастений и наносов на внутренней поверхности труб, проникновение корней деревьев внутрь трубопроводов, преждевременное разрушение материала труб и защитных оболочек из-за агрессивного воздействия грунтов и т.д.).

Метод восстановления коммуникаций водоснабжения и водоотведения с разрушением старой трубы и протаскивание новой полиэтиленовой трубы с помощью гидравлических устройств «Барстер  ».

Устройство для реализации технологии состоит из рабочего орга­на и силового привода. Устройство устанавливается в рабочий котлован, либо в существующий колодец обеспечив соосность рабочего органа и разрушаемого трубопровода. Участок разрушаемой трубы должен быть прямолинейным. Тяговый  трос  протаскивается внутри заменяемой трубы, с одной стороны заводится в силовой привод, с другой стороны соединяется с рабочим органом. Рабочий орган выполняться в виде конусного расширителя (диаметром от 100 до 300 мм), за которыми следуют держатель и затягиваемая в образовавшуюся полость тру­ба. Конусный расширитель проходит через старую тру­бу, разрушают ее и вдавливают останки в окружающий грунт, обеспе­чивая беспрепятственный проход новой трубы.

Для формирования нового трубопровода, как правило, используются либо полиэтиленовые трубы, либо раструбные трубы PVC благодаря их высокой технологичности и долговечности. В результате санации получается новый трубопровод необходимого диаметра. Основным преимуществом описанной технологии является сохра­нение, а при необходимости - увеличение диаметра санируемого тру­бопровода.