Grävningsfri läggning och restaurering av rörledningar

I den här artikeln: vad är orsaken till behovet av dikenfri teknik; typer av dikenfri teknik; horisontell riktningsborrningsteknik; vibrationsborrningsteknik; hydraulisk sprickteknologi.

Inläggning och reparation av underjordiska verktyg, i många av oss, förknippas med en allvarlig mängd arbete – gräva diken, lägga rör i dem, sedan blockera dem med jord, fylla och komprimera en grusplatta, asfaltering eller betong. På sommaren och våren är damm och lera och slush integrerade egenskaper för grävläggning, för att inte tala om den fullständiga omöjligheten att använda vägbanorna i arbetsplatsens område. Däremot kan diken kaos med alla dess attribut undvikas helt genom att använda HDD-borrning (horisontell riktning).

Trenchless teknik

Industrialiseringstiden har förändrat jordens städer – deras utvidgning åtföljdes av utvecklingen av ett komplext system med kommunikation ovan jord och underjordiska. Och om övergångar över marken kunde repareras och ersättas med minimal skada, skulle underjordiskt arbete med utbyte av rör kunna utföras på något annat sätt än genom diken. För 70 år sedan var problemet med reparation och restaurering av läckande metall- och gjutjärnrör, som fungerar som övergångar för varmt och kallt vatten, naturgas, avlopp, etc., mindre akut än idag.

Eftersom problemet med massivt kritiskt slitage av underjordiska verktyg kunde förutsägas, skapades National Association of Sewerage Services (NASSCO) 1976 i USA, vars mål var medlemmar var att hitta och utveckla tekniska lösningar inom grävlös reparation av underjordiska verktyg. Med tiden skapades liknande föreningar i ett antal länder och 1986 slogs de samman till International Society for Trenchless Technologies (ISTT), med huvudkontor i London (UK). Bland ISST-deltagarna finns också ett ryskt representativt kontor – NPO ”ROBT”, bildat 1996 och reformerat 2003.

Som regel utförs gränslös läggning av kommunikation med följande metoder:

• vibrationer (pneumatiska stansar). Det används både vid konstruktion av nya rörledningar och för återuppbyggnadsarbete (förstöring av gamla rör och utbyte av dem med nya). Villkoret för att använda denna utrustning är tillåtet för vibrationsbelastningar på marken;
• horisontell riktningsborrning. Utrustning av denna typ används endast för att lägga nya rörledningar;
• hydraulisk förstörelse. Oftast används denna teknik för reparation av sliten kommunikation.

Därefter kommer vi att överväga mer detaljerade produktionsmetoder och utrustning för grävlöst arbete..

Horisontell riktningsborrning

Med denna metod kan du skapa underjordiska rörledningar med en längd på flera meter till många kilometer, den tillåtna maximala rördiametern är över 1200 mm, de kan vara tillverkade av både stål och lågtryckspolyeten (HDPE).

Den horisontella riktningsborrmaskinen består av en metallram och kaross, ett hjul- eller larvchassi. Kroppen innehåller en hydraulstation, en dieselmotor, en borrvagn, ett stångmatningssystem och en maskinens kontrollpanel. HDD-maskiner skiljer sig åt mellan den största dragkraften hos stångsträngen (uppmätt i ton), stavsträngens böjning (radien ges) och hastigheten för bentonitlösningen (uppmätt i l / min).

HDD-borrning inkluderar följande steg: borrberedning; borrning av en pilotbrunn; ökning av brunnens diameter; dra rörledningen genom brunnen; sista verk.

Borrförberedelse. Studier av jordens sammansättning och egenskaper, ett diagram över befintliga underjordiska verktyg genomförs, nödvändiga dokument utarbetas. För att välja den mest optimala banan för brunnpassagen undersöks arbetsområdet på flera ställen, när det gäller närheten till underjordiska rörledningar läggs gropar.

Borra en pilot väl. Borrhuvudet, utrustat med ett skärverktyg, installeras på hårddiskmaskinen. Lokalsystemets sond, placerad inuti huvudet, gör det möjligt att spåra dess position, och skäret på skärverktyget – för att utföra kontrollerad borrning. Under arbetet tas signaler från sondgivaren av lokaliseringsenheten och visas på monitorn hos operatören som styr den horisontella riktningsborrmaskinen – data om borrhuvudets djup och lutning visas med hänvisning till tid. Dessutom övervakas borrhuvudets position av en operatör med en handhållen lokaliseringsanordning, som följer borrningen genom området. Om borren avviker från den beräknade banan, stoppar riggoperatörens stavers rotation och korrigerar vinkeln på borrhuvudet.

En flexibel stötdämpare, en stångsträng med borrhuvud, utför två uppgifter – det minskar belastningen på stavarna och hjälper till att styra borrsträngen. Munstyckena, som borrhuvudet är utrustat med, är utformade för att tillhandahålla bentonitlösning av en speciell komposition – under borrning matas det in i brunnen genom de ihåliga stavarna under tryck. De viktigaste uppgifterna för bentonitlösningen är: borttagning av berg från borrhålet; kylning och smörjning av borrsträngen och huvudet; föra och underhålla berget i upphängning; markstabilisering runt stavsträngen; markerosion (hydroövervakning).

Borrning av pilotbrunnen slutar med borrhuvudets utgång vid designpunkten.

Öka borrhålets diameter. Vid utgångspunkten lossas borrhuvudet, i stället fästs ett reamerhuvud med större diameter, även utrustat med munstycken för utmatning av bentonitlösning, som tillförs kontinuerligt under utvidgningen av brunnen. Genom rotation och dragkraft dras reamer längs borrhålet i motsatt riktning, samtidigt som den ökar sin diameter till den erforderliga – den slutliga diametern för borrhålen bör vara 30% större än diametern på rörledningen som kommer att införas i den. Stegen med borrning och dragning av borraren upprepas flera gånger, med varje nytt steg ökar huvudenas diameter.

Dra i rörledningen. Rören avsedda för rörledningen svetsas samman i förväg. Efter borrhuvudets efterbehandling (borrhålet utvidgas till önskad diameter) istället för ett expansionshuvud, en svivel (en anordning som gör att du kan undvika överföring av rotation från strängen till röret), en fjädel (ansluter svängen med en gripare) och en gripare till röret installeras i tur och ordning på stavsträngen. När den är klar startas hårddiskenheten och går in i rörledningen i den förberedda borrhålet.

I det sista steget förbereder och överför entreprenören dokumentationen som innehåller planschemat för rörledningens position i flera plan med hänvisning till landmärken på arbetsplatsen.

Fördelarna med horisontell riktningsborrning:

• lägga och reparera rörledningar under valfri terräng, i alla typer av jord (inklusive flottörer och stenar), i olika säkerhetszoner, under svåra stadsförhållanden;
• en betydande minskning av antalet tillstånd och villkoren för att få det, eftersom det finns inget behov av att stoppa trafiken på motorvägar under hela arbetet.
• användningen av moderna borranläggningar gör det möjligt att minska arbetsvillkoren;
• kräver inte inblandning av tung utrustning och ett stort antal arbetare som krävs för grävning.
• autonomi för hårddiskmaskiner, dvs. de behöver inte externa energikällor;
• grundvattennivån påverkar inte färdigställandetiden;
• minimal påverkan på den ekologiska balansen och landskapet på arbetsplatsen.

Nackdelar med hårddiskarbete:

• om rörledningsavståndet är mindre än 2 m, kommer användningen av denna borrmetod att vara dyr;
• kontroll av hårddiskmaskinen och borrprocessen kan endast utföras av proffs – alla misstag ökar kostnaden för arbete dramatiskt;
• processen för grävlöst arbete med HDD-teknik kan inte påskyndas – arbetet kan endast utföras vid uppskattad tid.

Vibrationsborrning

För borrning med vibrationer används ett speciellt verktyg – en pneumatisk stans, som möjliggör stansning av både horisontella och lutande brunnar med en viss diameter i jorden. Vibrationsborrning används vid läggning av brunnar på avstånd upp till 15 m och en borrhålsdiameter på högst 203 mm – de används till exempel för att skapa punkteringar under vägar, utan att öppna vägbanan och utan att stoppa trafiken.

Stansen består av en konformad metallkropp, inuti den finns mekanismerna för slag, reversering och luftfördelning. Tryckluft tillförs den pneumatiska stansen från kompressorn via en flexibel luftslang med en diameter på 25 mm. Längden på slangen motsvarar avståndet vid vilket borrhålen är genomborrad, och stanskroppens diameter motsvarar brunnens diameter. Pneumatiska stansar med kapseldiameter från 44 till 203 mm produceras.

Arbetssätt under vibrationsborrning: beredning av gropar; borrning; placering av kommunikationer i en färdig brunn; avslutat arbete.

Beredning av grundgropar. Innan du börjar stansa ett hål med en pneumatisk stans är det nödvändigt att gräva start- och mottagningsgropen – i det första kommer kapseln på den pneumatiska stansen att installeras, i den andra kommer den att komma ut efter att ha stansat hålet. Om den erforderliga längden på brunnen överstiger 15 m, kommer det att vara nödvändigt att öppna mellanliggande gropar var 15: e meter – de flesta modeller av pneumatiska stansar arbetar inom detta avstånd. Djupen på groparna bör vara tio gånger diametern på hålet som ska borras, dvs med en nödvändig diameter på 44 mm bör djupet för varje grop vara 440 mm eller mer.

Borra en brunn (okontrollerbar punktering). En styrning läggs i botten av startgropen mot den mottagande (mellanliggande) gropen, en pneumatisk stans installeras på den, luftslangar är anslutna till dess kropp, ansluter kapseln med kompressorn. Efter att riktningen har ställts in startar kompressorn och den pneumatiska stansen, under tryck av tryckluft, påbörjar en impulsrörelse till mottagningsgropen med en hastighet av cirka 300 mm / min och rör sig parallellt med markytan. Stanskapseln kan inte avvika i någon riktning från den inställda kursen – dess design förhindrar den. Efter att ha passerat brunnen kommer den pneumatiska stansen ut i mottagningsgropen, varefter kompressorn stannar, tryckluften släpps och slangarna kopplas bort från kapseln, dämpas och dras genom brunnen i riktning mot startgropen.

Kommunikationslinjer föras in i den förberedda brunnen, för vilka det var avsett – kablar eller rör, vars diameter bör vara 25-30% mindre än brunnens diameter.

I slutfasen en brunn med verktyg planeras på planen med hänvisning till landmärken i detta område.

Fördelarna med vibrationsborrning:

• säkerställer skapandet av en underjordisk horisontell brunn (punktering) utan att skada ytbeläggningar och kommunikationsvägar;
• arbetskostnaderna är mycket lägre än med grävmetoden;
• betydligt lägre arbetskostnader och fullständig frånvaro av behovet av att locka till sig tung utrustning;
• ingen stödvägg krävs för driften av utrustningen;
• den lilla storleken på utrustningen gör det möjligt att använda den i källare i byggnader;
• användning i mjuka jordar och flottörer är tillåtet.
• under driften av den pneumatiska stansen kan riktningen för dess rörelse inte ändras;
• begränsad borrhålslängd (högst 15 m) och dess borrhålsdiameter (203 mm);
• behovet av start, mellanliggande och mottagande gropar.

Förutom att skapa nya brunnar, används pneumatiska stansar för att ersätta rör i befintlig stadskommunikation. Den pneumatiska stansens kapsel är installerad i startbrunnen, förankringsanordningen installeras i mottagningsbrunnen, en stålkabel dras från den genom kommunikationsröret och fixeras på kapseln på den pneumatiska stansen. Under tryckluftsverkan och kabelns spänning rör sig kapseln längs det slitna röret, förstör den och expanderar brunnen, samtidigt som de nya polyetenrören, som är byggda upp till varandra med en gängad anslutning i startbrunnen, dras åt. Med hjälp av en pneumatisk stans kan du starta ett nytt rör av polyeten inuti ett slitet rör – naturligtvis måste diametern för det nya röret vara mindre än diametern på det befintliga röret.

Hydrauliskt brott

Med användning av hydrauliska anordningar utförs två typer av arbete – tvinga stålhöljen och bryta rör med utbyte med nya. Den första typen av arbete involverar cyklisk stansning av rör med hjälp av ett hydraulsystem. Huvudbandet på det första röret är utrustat med en konisk kniv som skär genom jorden, vars utgrävning utförs genom den ihåliga trumman som bildas av stångrören. Med denna metod kan du punktera i marken för rör med en diameter på 1-1,4 m och en längd på upp till 50 m, oavsett hinder som ligger ovanför borrplatsen.

Den andra typen av arbete – hydraulisk förstörelse – kommer att övervägas mer detaljerat. Till skillnad från kapslarna med pneumatiska stansar som används vid vibrationsborrning, är den förstörande stansen (”mol”) utrustad med specialknivar och drivs av en hydraulisk pumpstation. Stansens största diameter är 1200 mm, passagens maximala längd är 50 m.

Arbetsfaser: beredning av grundgropar; utrustning installation; förstörelse av ett befintligt slitat rör; installation av ett nytt rör tillverkat av lågtryckspolyeten.

Beredning av grundgropar. Start- och mottagningsgropen rivs av till djupet för kommunikationen som måste bytas ut. De totala måtten på mottagargropen bör vara tillräckliga för att säkerställa den fria rörelsen för det installerade röret, måtten på startgropen – för att säkerställa den fria installationen av hydraulbrytaren och inloppet av stängerna. Väggarna och botten på startgropen måste vara noggrant jämnade – centreringen av stansen i förhållande till röret som ska förstöras måste vara så exakt som möjligt. En grusplatta hälls i botten av startgropen eller en strandpromenad läggs – en åtgärd för att undvika att det förstörande huvudet avviker vid översvämning av gropen.

Utrustning installation. Rivningsstansen, installerad på en metallbädd, läggs i gropen och centreras inuti den med en kran. För att stansramen inte ska röra sig mot det förstörda röret krävs ett vertikalt stopp av en stålplatta 1200 mm med 2500 mm, minst 15 mm tjock, – anordningens bakre tryckkraft är mer än 50 ton och i frånvaro av ett starkt stopp kommer det oundvikligen att dra sig själv i marken … Basplattan är på ena sidan försedd med ett smalt snitt framför röret som ska förstöras och bytas ut. Efter installationen är slangar från en hydraulstation placerad utanför gropen anslutna till stansen.

Förstörelse av ett gammalt rör. I detta skede är skärhuvudet inte installerat, endast stänger införs i kanalen i det gamla röret, som förlängs med nya sektioner tills dess ände visas i mottagningsgropen. Stängernas flexibilitet möjliggör 20 ° böjningsvinkel på rörledningskanalen, men inte längre.

Installera ett nytt rör. Efter att stavarna har gått ut i mottagargropen, är ett skärhuvud fäst vid deras ände, vars diameter motsvarar ytterdiametern för det nya röret, med ett spännaggrepp, är ett rör som ersätter det gamla fästet på huvudet. Stansdrift för stansen växlas till motsatt, ett stålstopp installeras. I rörelseprocessen förstör huvudet det gamla röret och pressar dess fragment in i kanalens väggar. Processen med att byta ut rör fortsätter tills slutet av det nya röret kommer ut i startgropen, varefter stopppanelen tas bort, stavarna demonteras och slangarna i det hydrauliska systemet kopplas bort, sedan tas stansen från gropen. Det återstår bara att ansluta det nya röret till kommunikationsnätverket och rörledningens integritet återställs.

Fördelarna med grävfria hydraulverktyg:

• produceras utan att skada vägbanan;
• läggning av ett nytt rör utförs i den gamla kanalen;
• engångsbyte av rör med betydande diameter (upp till 1200 mm) på en sektion på mer än 50 m;
• möjliggör en ökning av rörledningens diameter i förhållande till den gamla kanalens diameter;
• i jämförelse med grävningsarbeten, som kräver inblandning av ett stort antal utrustningar och en betydande arbetskraft, utförs arbeten med hydraulisk förstöringsteknik med mindre ansträngning och på mycket kortare tid;
• – kräver inte preliminär spolning av den gamla rörkanalen;
• – det finns ingen vibration under arbetet;
• – arbetet åtföljs inte av miljöskador.
• – beredning av grundgropar är nödvändig;
• – högre arbetskostnader jämfört med grävning.

I slutet

Med hänsyn till nästan 90% av försämringen av befintliga verktyg i Ryssland och OSS-länderna, är dunfri teknik den enda vägen ur denna situation. Den oändliga plåstret av läckande rörledningar med den grävningsmetod som vanligtvis används av verktyg har länge överlevt dess användbarhet..