А.А. ЯЦКЕВИЧ, генеральный директор, канд. техн. наук, доцент
«Вместо существующего трубопровода может быть протянут трубопровод диаметром в 1,5-2 раза превышающим диаметр старого. С помощью этих установок могут быть разрушены все виды трубопроводов из керамических, чугунных, железобетонных, стальных и других существующих труб.
Бестраншейные методы прокладки новых и санации действующих трубопроводов находят в настоящее время все более широкое применение. На наш взгляд, особого внимания заслуживает метод замены изношенных труб с их одновременным разрушением. Эта технология имеет следующие неоспоримые преимущества:
- возможность применения в условиях плотной застройки и высокой насыщенности инженерными коммуникациями;
- возможность производства работ в нестабильных грунтовых условиях;
- по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов снижается риск повреждения существующих коммуникаций;
- не требуется затрат по переносу существующих коммуникаций;
- не нарушается движение транспорта, а также не возникают другие проблемы, которые могут доставить неудобства жителям городов.
В настоящее время известно несколько методов бестраншейной замены трубопроводов с разрушением старой трубы.
Вибрационный метод
Изношенный трубопровод разрушается специальным снарядом - пневмомолотом, работающим по принципу отбойного молотка. С этой целью пневмомолот оснащается расширителем-разрушителем, несущим на переднем конусе ребра, разбивающие старую трубу, осколки которой вдавливаются в грунт. В задней части расширителя крепится новая труба, что позволяет одновременно с разрушением старой трубы на ее место протягивать новую. Для задания направления движения снаряда используется специальная лебедка.
Этот метод наиболее пригоден при замене напорных и безнапорных трубопроводов с рабочим давлением до 16 атм и диаметром до 600 мм, если старые трубопроводы проложены керамическими, чугунными, бетонными или асбестоцементными трубами. Для железобетонных и стальных трубопроводов этот метод менее эффективен.
Основным недостатком метода является неизбежная вибрация грунта, что приводит к обжиму новой трубы уплотненными породами, а при достижении определенной длины полиэтиленовые трубы рвутся. В связи с этим, санация протяженных участков трубопроводов невозможна. Отрицательно вибрация воздействует и на другие коммуникации, пролегающие в непосредственной близости оттрассы прокладываемого трубопровода. При этом не исключается вероятность подвижки вмещающих грунтов и просадки фундаментов близлежащих сооружений.
Безвибрационный метод
Гидравлические установки, действующие безвибрационным методом, развивают тяговое усилие, достаточное для одновременного безударного разрушения старой и протягивания новой трубы того же или большего диаметра. Они работают с использованием набора пилотных, обычно свинчиваемых, штанг. Замена изношенного трубопровода производится по участкам, ограниченным специально отрытыми котлованами или имеющимися колодцами. В одном из котлованов (колодцев) монтируется установка, в другой, приемный, подаются новые трубы. Штанги последовательно соединяются одна с другой и проталкиваются гидравлической установкой в подлежащий замене трубопровод до приемного котлована (колодца). Затем на первую штангу монтируется расширитель-разрушитель с разрезающими ножами, в задней части которого крепится новая труба. Обратным ходом разрезается существующий трубопровод и протягивается новая труба. При этом освобождающиеся пилотные штанги отвинчиваются и складируются.
Следует отметить, что для силового разрушения изношенных труб и протягивания новых труб требуется значительно большее тяговое усилие, чем при использовании пневмомолота, что приводит к увеличению габаритных размеров, массы и стоимости установок. Однако, отсутствие вибрации, шума и перечисленных выше недостатков, свойственных вибрационному методу, является во многих случаях решающим преимуществом установок, работающих безвибрационным методом.
В качестве примера оборудования для бестраншейной замены труб с разрушением старых труб может быть рассмотрена гамма гидравлических установок, разработанная и изготавливаемая в течение последних десяти лет, г. Санкт-Петербург (см. таблицу).
Все представленные в таблице установки, кроме работающей методом вдавливания модели АСТ-250, являются универсальными, предназначенными не только для замены старых труб с их одновременным разрушением, ной для прокладки новых трубопроводов. В последнем случае установка осуществляет сначала «прокол» грунта пилотными штангами между двумя котлованами (колодцами), а затем, обратным ходом, протягивание новой трубы.
По конструктивным особенностям и технологическим возможностям рассматриваемые установки делятся на две группы:
- АС-20, АС-60, АС-120, АС-300 - котлованные установки;
- АСР - 60, АСРТ-60, АСР - 240 - колодезные (шахтные) установки.
Котлованные установки имеют относительно большие осевой габарит и массу, увеличенный ход силовых гидроцилиндров. В таких установках могут применяться более длинные пилотные штанги. Применение котлованных установок ограничено возможностью устройства котлована, достаточного по размерам для их размещения. Область применения котлованных установок -трубопроводы с небольшой глубиной заложения при наличии условий для вскрытия грунта и обустройства рабочего и приемного котлованов.
Колодезные (шахтные) установки применяются для работы в колодцах, шахтах или в других стесненных условиях. Они отличаются значительно меньшими, чем котлованные установки, габаритными размерами и массой. Кроме того, эти установки конструктивно состоят из нескольких модулей, каждый из которых может быть спущен в колодец через стандартный люк диаметром 600 мм и смонтирован на установке. Такое исполнение позволяет производить работы без разрушения верхней части стандартного колодца при замене изношенных труб на новые с наружным диаметром до 500 мм, т.е. проведение земляных работ ограничено или отсутствует.
При больших диаметрах трубопроводов в местах спуска модулей новых труб обустраиваются шахты, поперечные размеры которых в верхней части должны обеспечить возможность спуска труб и расширителей.
Колодезные установки не имеют ограничений по глубине, не требуют устройства котлованов. В то же время они могут быть использованы и для работы в котлованах. Однако, из-за жестких требований к компактности колодезных установок ход применяемых в них гидроцилиндров, как правило, меньше, чем в котлованных и не превышает 350...400 мм, а длина штанг - 700 мм, что ведет к большему числу холостых ходов и перехватов и некоторому снижению производительности в сравнении с котлованными установками.
Установки типов АС и АСР оснащены гидравлическими патронами, осуществляющими быстрый зажим гладкой цилиндрической поверхности штанг в произвольном месте, и гидравлическими ключами, существенно облегчающими и ускоряющими выполнение операций свинчивания и развинчивания штанг, особенно в условиях стесненного рабочего пространства. Гидравлический ключ обеспечивает также . возможность вращения става пилотных штанг при разжало том зажимном патроне, что необходимо при управлении траекторией «прокола». В этом случае установка оснащается локационной системой, аналогичной применяемым в установках ГНБ.
Силовые гидроцилиндры, патрон и ключ, смонтированные в жесткой разборной раме, образуют силовой блок установок типа АСР. При монтаже в колодце или котловане силовой блок опирается штоками гидроцилиндров на переднюю и заднюю опорные плиты, передающие полезную нагрузку на стенки котлована или колодца. Конструктивно опорные плиты выполняются плоскими или радиусными (в соответствии с внутренним радиусом колодца). Контроль работы силовых гидроцилиндров, патрона и ключа выполняется блоком управления, установленным непосредственно на силовом блоке.
Гидроагрегаты установок типов АС и АСР выполняются с автономным приводом от ДВС или с электроприводом от городской электросети.
В комплект поставки установок типа АС и АСР кроме пилотных штанг и опорных плит входят расширители-разрушители, сменные разрезающие ножи, наконечники и переходники для штанг.
Для установок типов АС и АСР обычно применяются (более компактные сплошные пилотные штанги. Однако, по заказу возможна поставка установок с полыми штангами, позволяющими при использовании лазерных систем наведения обеспечить высокоточную прокладку прямолинейных участков трубопроводов, например, для самотечной канализации.
Конструкции расширителей-разрушителей обусловлены такими факторами, как материалы и размеры новых и разрушаемых труб, характеристики грунта, условия размещения установки. Соответственно, разрушитель может выполняться в виде отдельного снаряда, шарнирно соединенного с расширителем, оснащенного разрезающими ножами. В стесненных условиях колодца или шахты применяют более компактные конструкции расширителей-разрушителей со съемными ножами, установленными непосредственно на конусах расширителей. Крепление прокладываемых труб к расширителям производится с помощью радиальных штырей, устанавливаемых в отверстиях расширителя и переднего конца трубы, вставленной в кольцевую щель в задней части расширителя. Для труб диаметром 400 мм и более соединение расширителя-разрушителя с передней пилотной штангой выполняется в виде шарнира.
В качестве примера приведем использование колодезной установки АСР-240 при замене сливного коллектора в Брюсовом переулке г. Москвы (июнь 2007 г.). Длина заменяемого участка 60 м, глубина заложения 3,5 м. Старый коллектор представлял собой бетонную трубу с отверстием овальной формы (размеры по осям 600 х 420 мм), с толщиной стенки 150 мм. Вместо него проложена новая труба ПНД диаметром 500 мм, собранная из модулей длиной 1150 мм. Для размещения установки была обустроена шахта размером в плане 2000 х 2000 мм. Модули прокладываемой трубы подавались в приемный колодец стандартного размера. Средняя скорость прокладки нового коллектора с одновременным разрушением старого составила 1,4 м/ч.