1. Класифікація
інженерних комунікацій.
Інженерними
мережами називають трубопроводи для подачі під тиском питної і технічної води,
повітря, газу, нафти і інших промислових продуктів і матеріалів, відводу
(самопливом) зливових, побутових та виробничих стоків, а також високовольтні і
слабострумові кабелі і повітряні лінії електропередач і зв'язку.
Трубопровідні
комунікації класифікують:
• за призначенням;
• за місцем
прокладки;
• за характером
роботи;
• за тиском та ін.
За призначенням
розрізняють трубопроводи:
• водопровідні;
• газопровідні;
• нафтопровідні;
• продуктопровідні.
За місцем
прокладки:
• зовнішні;
• внутрішні.
За характером
роботи:
• магістральні
(транзитні);
• розподільчі.
За
тиском:
• високого тиску —
більше 0,3 МПа;
• середнього тиску
- від 0,005 до 0,3 МПа;
• низького тиску -
до 0,005 МПа.
2. Способи
прокладання трубопроводів комунікацій.
Складність ремонту
інженерних комунікацій в багатьох випадках залежить від способу прокладки
трубопроводів.
За способом
прокладання трубопровідні комунікації поділяються на надземні і підземні.
Надземне або
відкрите прокладання трубопроводів здійснюється по існуючих або спеціально
виконаних будівельних конструкціях (опори, естакади, прохідні канали,
колектори, галереї. Надземне прокладання застосовується для опалення,
газопостачання.
Підземне
прокладання трубопроводів виконується в каналах і без каналів. Канали бувають
прохідні або тунелі, напівпрохідні і непрохідні.
В каналах
прокладають труби опалення, гарячого водопостачання, газопостачання.
Для великої частини
трубопроводів (водопровід, каналізація) застосовують безканальне прокладання.
Прокладання
комунікацій в траншеях і непрохідних каналах називається скритим прокладанням.
Доступ до труб в цьому випадку можливий тільки після розкриття траншеї або
каналу.
Закритими способами
труби прокладають без розкриття ґрунту: проколювання, продавлений,
горизонтальне буріння, щитова прохідка. Застосовується, коли доступ до труб,
після їх укладання, неможливий або трудний (в болоті, під водою, під існуючими
будівлями і спорудами та ін.).
3. Способи
з'єднання труб при ремонті комунікацій.
Швидкість усунення
пошкоджень і дефектів при ремонті комунікацій в багатьох випадках залежить від
способу прокладки та з'єднання труб.
З'єднання труб
бувають нероз'ємні (зварні і розтрубні) і роз'ємні (фланцеві і муфтові).
Зварні з'єднання
дають високоміцні, щільні, жорсткі стики. Зварюванням з'єднують стальні, скляні
і пластмасові труби.
Розтрубними
виконують з'єднання чавунних (водопровідних і каналізаційних) керамічних
безнапірних, залізобетонних напірних і безнапірних, а також пластмасових труб.
На фланцях
(насувних і приварних) болтами з'єднують різні труби. Між фланцями вставляють
прокладки із листових матеріалів - гуми, пароніту та ін.
На муфтах
(сталевих, чавунних, алюмінійових, залізобетонних, азбестоцементних і
пластмасових) з'єднують, металеві і неметалеві труби. Застосовують також
розтрубні муфти. Залізобетонні труби з'єднують в "чверть" (фальцеве
з'єднання) на цементному розчині або на мастичних джутах із бітумних полімерних
матеріалів.
4.Технологія
ремонту трубної комунікації.
Як приклад,
розглянемо технологію ремонту канальної трубної комунікації.
До початку ремонту
необхідно встановити причину пошкодження комунікації (опалення, водопостачання
та інші) і відключити пошкоджену ділянку. Визначити довжину пошкодженої ділянки
(якщо це можливо).
Розглянемо процес
ремонту пошкодженої комунікації при скритому канальному прокладанні (найбільш
поширене).
Розкриття каналу
(екскаватор), знімання плит перекриття (автомобільний кран або вручну),
видалення пошкодженої ланки трубопроводу (автомобільний кран або вручну),
установлення нової труби і її кріплення (автомобільний кран), випробування
комунікації (компресор), виконання ізоляційних робіт, установлення плит
перекриття каналу (автомобільний кран або вручну), пуск комунікації, зворотне засипання
відремонтованої комунікації.
Виконання
післяремонтних опоряджувальних робіт. Здача відремонтованої комунікації.
5.Технологія заорювання з проштовхуванням трубопроводів до ґрунту.
Метод безтраншейного заорювання (плужний метод) ланок трубопроводу з муфтовими з’єднанням за допомогою спеціального плугу розроблений та впроваджений німецькими спеціалістами у 1999 році. Плужний метод є найбільш прийнятним для прокладання трубопроводів діаметром до 300 мм при глибині закладання до 1,8 м. Технологія заорювання безпечна для навколишнього середовища навіть у тих випадках, коли прокладання трубопроводу здійснюється під дзеркалом ґрунтової води.
Суть методу полягає у повільному переміщені плуга та проштовхування прикріплених до нього ланок трубопроводу. Переміщення плуга здійснюється за допомогою тягача, з яким плуг поєднаний за допомогою сталевого тросу, що намотаний на барабан лебідки. Модернізована конструкція плуга дозволяє заорювати не тільки пластикові труби, але й ланки чавунних трубопроводів з муфтовим з’єднанням, що мають тяговий замок з поздовжнім силовим замиканням TIS-K. При цьому ця сила тяги, що діє на замок, не повинна перевищувати 100кН, а швидкість проштовхування трубопроводу – 6-10 м/хв.
Для прокладання трубопроводу на лемеші плуга монтується спеціальна головка, що розширюється, до якої послідовно на спеціальному замку кріпляться окремі ланки трубопроводу. У стартовому колодязі, що улаштований з відпорними укосами стінок, який забезпечує допущення люфту муфтового з’єднання, ланка чавунної труби затягується до зони протяжки пліті трубопроводу та поміщується на певну глибину укладання. Завдяки зусиллю на канатній лебідці леміш плуга витісняє своєю головкою, що розширюється, грунт уздовж траси протягування. Таким чином створюється порожнина, до якого поступово затягується пліть. Вилучений на поверхню місцевості грунт вирівнюється землерийною машиною або віброкотком.
Для зменшення сил тертя ланок трубопроводу
та гранта та заповнення порожнини між ґрунтом та зовнішньою стінкою
трубопроводу використовується бентонітова суспензія (матеріал на основі глини).
Суспензія виготовляється у автоцистерні, що пересувається паралельно з плугом.
Закачування бентонітової суспензії до порожнини між стінкою труби та ґрунтом
здійснюється насосом, що розташований в автоцистерні. При використанні
Закачивание бентонитовой суспензии в полость между грунтом и стенкой трубы
производится насосом, размещенным в автоцистерне. При использовании
бентонитовой суспензии остання створює своєрідну оболонку навколо трубопроводу
завтовшки 1-1,5 см.н
6.Проштовхування трубопроводів на місця вилучених старих з попереднім руйнуванням.
У випадку неможливості реабілітації шляхом нанесення внутрішніх оболонок трубопроводи підлягають руйнуванню за допомогою спеціальних пристроїв – пнемоударних машин. Після зруйнування на місце старого трубопроводу проштовхується новий, як правило, гнучкий трубопровід.
Заміна труб методом руйнування
має наступні переваги порівняно з іншими методами. Він більш дешевий по
відношенню до інших, та при його реалізації не порушується транспортний рух, а
саме він може застосовуватися в умовах щільної міської забудови. Збільшення
діаметру призведе до підвищення перепускної здатності трубопроводу. При
реалізації методу може використовуватися поліетиленовий трубопровід, що не має
стикових з’єднаннь, витримує великі навантаження та має термін експлуатації
502-100 років. Метод може застосовуватися у нестабільних ґрунтових умовах.
Порівняно з відкритими способами прокладання трубопроводів метод дає менший
ризик пошкодження існуючих комунікацій. Ущільнення ґрунтів відбувається у
меншому ступені, ніж при використанні інших методів прокладання. Остання
особливість методу – мінімальна розробка гранта при реконструкції мереж та
споруд.
7.Прокладення трубопроводів шляхом проштовхування на місце вилучених старих. Дана технологія широко використовується у Франції для реновації водопровідних вводів та розводящих мереж. Необхідність у цьому з’явилася після заборони у 1995 році на використання свинцевих трубопроводів у системах внутрішнього та зовнішнього водопроводу на об’єктах, що будуються та реконструюються. Починаючи з 1966 року на діючих системах міського водопостачання проводиться кампанія що до заміни свинцевих труб на труби з інших матеріалів. Але на сьогоднішній день у жилому секторі ще залишається приблизно 3,9 млн одиниць свинцевих вводів та підводячих трубопроводів, що підлягають заміні.
Ситуація, що склалася, та посилення санітарних норм потребують інтенсифікації робіт що до заміни свинцевих трубопроводів з використанням нових економічних нетрадиційних для даного випадку методів безтраншейного оновлення труб.
Суть методу полягає в тому, що
безтраншейна заміна старого трубопроводу на поліетиленовий високої щільності
здійснюється з повним вилучення першого з підземного простору вздовж вісі
прокладення та збереження у сплющеному вигляді. Оригінальність методу полягає у
введенні до трубопроводу, що підлягає реновації, тросу з міцно закріпленим на
ньому конічними ексцентриками, що, проникаючи на деяку глибину на внутрішньої
поверхні труби, забезпечують при вилученні трубопроводу з ґрунту рівномірний
розподіл тягового навантаження по всій його довжині. Технологія реалізації
методу потребує улаштування лише одного котловану для установки лебідки з
барабаном, на який намотується вилучений з ґрунту старий трубопровод. При
операціях вилучення та намотування на барабан металева труба трохи сплющується
та використовується як вторинна сировина у інших галузях техніки.
8.Горизонтальне спрямоване буравлення.
Горизонтальне спрямоване буріння. Суть методу полягає у використанні бурових станків (бурів, штанг), що здійснюють попереднє (пілотне) буріння за завчасно розрахованою траєкторією з подальшим розширенням свердловини (за допомогою набору розширювачів та бурових головок, що омиваються буровим розчином) та проштовхуванням до створеної порожнини трубопроводу. Більшість установок горизонтального спрямованого буріння працює з буровим розчином, який є необхідним для змазування створюваної свердловини, її стабілізації, виведення відходів буріння та охолодження бурової головки та її коронки. В якості бурової головки може застосовуватись вода, але у більшості випадків використовуються розчини на основі бентоніту або полімерів. Бурові розчини, як правило, підлягають очистці та повторному використанню.
В останні роки більш використовуються установки сухого спрямованого буріння, у тому числі для скельних ґрунтів, що працюють без використання бентоніту.
Іншим різновидом апаратів спрямованого буріння є установки горизонтального шнекового буріння, що забезпечують одночасне буріння свердловини та задавлювання трубопроводу, як правило, сталевого, діаметром 200-1400 мм. Установки мають міцну конструкцію, що дозволяє вести безперервне буріння у найскладніших геологічних умовах та при різних щільностях інженерних споруд та комунікацій.
Найбільше застосування для про
проштовхування трубопроводів з поліетилену та сталі (при товщині стінки не менш
2% від діаметру труби) діаметром до 300 мм та довжиною до 50 м знаходять малі
установки спрямованого буріння з тяговим зусиллям до 4 тс. Середні установки
спрямованого буріння з тяговим зусиллям до 30 тс дозволяють здійснювати
прокладання комунікацій діаметром до 500 мм на відстань до 400 м, а великі
здатні прокладати трубопроводи діаметром до 1400 мм та довжиною до 2000 м (в
основному, це підводні переходи магістральних трубопроводів.
9.Мікротунелювання.
Суть методу полягає у будівництві тунелю (з подальшим прокладанням у ньому труб) за допомогою щиту, що керується дистанційно, діаметром до 2 м. Мікротунельний щит розміщується у завчасно підготовленому стартовій шахті (котловані) та пересувається у заданому прямолінійному або криволінійному напрямку. Виїмка щиту проводиться з фінішної шахти (котловану). Відстань між стартовою та фінішною шахтами складає 100-120 м. За особливою необхідністю відстань може бути збільшена у декілька разів шляхом використання спеціального додаткового обладнання – проміжних пресових станцій.
Вслід за щитом продавлюються труби з різних матеріалів (сталь, залізобетон), у тому числі перспективні полімербетонні (ПБ) зі спеціальними склопластиковими муфтами, що чинить незначний опір під час протяжки труб в утвореній свердловині. Полімер бетон є штучним каменеподібним матеріалом, що складається з мінеральних заповнювачів (піску, гранітного або мармурового щебеню та ін.) та полімерного зв’язуючого. У якості останнього можуть бути використані епоксидні, поліефірні, фуранові та інші смоли. Використання полімербетонних труб забезпечує довговічність каналізаційних мереж не менш ніж 50 років. Для продавлювання при безтраншейному прокладанні можуть використовуватись й керамічні труби.
Мікротунелювання використовується при будь-яких ґрунтових умовах (у тому числі при наявності в ґрунтовому масиві вздовж траси проходки грунтів з включеннями гравію, гальки, щебеня як у вигляді прошарків, так і валунів) та будь-якого ступеню вологості грунтів. Однак технологія мікротунелювання найбільш ефективна у піщаних, у тому числі водонасичених грунтах (глинах, суглинках, супісках) при проходці в однорідному забої.
Під час реалізації методу мінімальна глибина закладання верха трубопроводу (щелиги) відносно ґрунтової поверхні повинна бути не менш 1,5-2 діаметрів трубопроводу. Зазор між трубопроводом, що прокладається, та розташованими в грунті підземних комунікаціями повинен складати не менш 1 м.
Для проходки мікротунелів
використовуються щити різного оснащення та компонування. Силове обладнання
агрегату може розташовуватися як в середині щита, так і на поверхні землі. В
залежності від категорії грунта змінюється вид та твердість ріжучих кромок
робочого органу. Для транспортування породи з тунелю на поверхню
використовуються щити зі шнековим пристроєм, що забезпечує транспортування
відробленої породи на поверхню (при водоненасиченому грунті) та щити з
гідронавантаженням (при водонасиченому грунті).
10.Розкочування свердловин
Розкочування свердловин являє собою безперервний процес утворення в середині ґрунту циліндричної порожнини шляхом деформації та ущільнення ґрунту спеціальним механізмом або раскатчиком.
Раскатчики складається з конічних катків, які встановлені на підшипниках качання один за одним на валу. Вісі катків розгорнуті у поперечній та зміщені у повздовжній плоскості відносно вісі пристрою таким чином, що при його обертанні катки переміщуються вздовж гвинтової лінії та раскатчик укручується в грунт, створюючи свердловину.
Під час обертання та осьовій подачі валу катки обертаються навколо своїх забоїв та формують стінку свердловини. Кожний наступний коток входить до ділянки свердловини, створеної попереднім катком, збільшуючи її діаметр. При цьому грунт витискується у радіальному напрямку та навколо свердловини утворюється ущільнена зона діаметром, що дорівнює 3-4 діаметра свердловини. Формування свердловини раскатчиком можна порівняти з ущільненням ґрунту на поверхні землі, коли використовується група катків, з яких кожен наступний важчий ніж попередній.
Необхідно відмітити, що порівняно з іншими способами прокладення проходки свердловин, в яких зруйнована порода виноситься на поверхню, раскатчики під час проходки у грунтах, що стискаються, задавлюють її у стінки свердловини, ущільнюючи їх. Це дозволяє отримати стійку циліндричну порожнину, до якої можна прокладати комунікації різноманітного призначення. Але міцне ущільнення ґрунтового масиву навколо свердловини уздовж траси може негативно впливати на інженерні комунікації, що прокладені паралельно та розташовані у безпосередній близькості від напрямку руху раскатчика.
Раскатчик зберігає свою робото здатність у будь-яких ґрунтах, що стискаються (до 4ї категорії включно) з твердими включеннями (розміром до 1/3 діаметру раскатчика), які вдавлюються ним до стінок свердловини під час її створювання. Технологічний процес створювання горизонтальних свердловин методом розкочування та протягування трубопроводу складається з декількох послідовних етапів:
установки бурового блоку у стартовий приярок та його орієнтація за проектною віссю буріння;
зашнековки забою на глибину не менш 2/3 довжини раскатчика;
заміни конічного шнеку замены на раскатчике та установки його в забої;
під’єднання раскатчика к вращателю бурового блоку через штангу, ввімкнення його та механізму подачі бурового блока через штангу, включения его и механизма подачи;
нарощування приводних штанг по мірі просування раскатчика до грунту;
від’єднання від приводних штанг після його виходу до фінішного приярку;
під’єднання раскатчика- розширювача та трубопроводу до бурових штанг ут стартовому приярку;
розкочування свердловини великого діаметру зворотнім ходом механізму подачі бурового блоку та затягування трубопроводу з одночасним демонтажем бурових штанг.
Перевагами методу порівняно з горизонтальним спрямованим бурінням та проколом є відсутність необхідності ви користування пересувних насосних установок (для подачі води до бурового інструменту) або компресора (для подачі стислого повітря до пнемопробійника). Окрім цього при застосуванні раскатчиков повністю виключається присаджування ґрунтів на поверхні.
При використанні для утворювання свердловин использовании раскатчиков порівняно з машинами горизонтального спрямованого буріння собівартість робіт знижується у 2-2,5 рази.
Однак раскатчики уступають пробійникам тим, що вони не можуть застосовуватися у щільних умовах насиченого комунікаціями підземного простору міста: при наявності паралельних комунікацій на трасі проходки може трапитись їх деформація з-за різкого ущільнення гранта.
11.Ударно-імпульсний та статичний прокол.
Суть методу полягає у проходці або розширенні горизонтальних свердловин та затягуванні до них труб (діаметром до 400 мм) за допомогою пробійників (пневмопробійників, гідро пробійників) або забивки в грунт сталевих трубопроводів діаметром 400-1400 мм за допомогою пневмоударних машин. Пневмопробійники мають обтічний циліндричний корпус, у якому розміщені ударник та повітророзподільний механізм. Ударник під дією