Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ФУТЛЯРОВ ПОД АВТОМОБИЛЬНЫМИ И ЖЕЛЕЗНЫМИ ДОРОГАМИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Изобретение относится к прокладке трубопроводов под автомобильными и железными дорогами с использованием энергии управляемого взрыва.

Прокладку магистральных трубопроводов под автомобильными и железными дорогами, как правило, выполняют с исключением открытых земляных работ. При этом все трубопроводы, проходящие под дорогами, заключаются в футляры.

Известен способ прокладки футляров трубопроводов под автомобильными и железными дорогами путем использования установок горизонтального бурения типа УГБ в грунтах I и III группы (Технологические карты основных строительно-монтажных работ по сооружению газопроводов в сельской местности. Саратовский институт «ГИПРОНИГАЗ» ГП «Росстройгазификация», 1993, стр. 39). Установка горизонтального бурения обеспечивает прокладку футляров диаметром от 425 до 1020 мм.

Указанный способ бестраншейной прокладки футляров трубопроводов обладает существенными недостатками. Установка горизонтального бурения имеет высокую стоимость и ограниченный выпуск отечественной промышленностью. Затраты на ее приобретение не окупаются из-за ограниченного времени ее эксплуатации. Кроме того, она не может использоваться при необходимости прокладки футляра диаметром более 1020 мм.

Известен способ бестраншейной прокладки футляров под автомобильными и железными дорогами при строительстве магистральных трубопроводов (патент RU №2216670, F16L 1/028, 16.11.2001), заключающийся в том, что готовят рабочую и приемную траншеи, тщательно выравнивают дно рабочей траншеи, укладывают на него направляющую раму, на последнюю укладывают футляр с коническим наконечником большего диаметра, чем трубопровод, и вдавливают футляр домкратом. При этом первой вдавливают в грунт трубу, диаметр которой в 10-30 раз меньше диаметра футляра, а процесс прохода грунта ведут с привариванием новой трубы до выхода первой трубы в приемную траншею. После этого заполняют образовавшую прокол трубу линейным взрывчатым веществом (ВВ), а на внешнюю часть дороги укладывают пенополиуретановые маты или металлические экраны и подрывают удлиненный заряд ВВ, а в образовавшийся канал вводят футляр.

Недостатком данного способа являются многочисленные повреждения изоляции футляра при установке его в канал под дорогой раздробленными и вдавленными в его стенки остатками трубы после взрыва удлиненного заряда ВВ.

Известен способ бестраншейной прокладки футляров под автомобильными и железными дорогами при строительстве магистральных трубопроводов (патент RU №2362080, F16L 1/028, 20.07.2009), заключающийся в том, что подготавливают рабочую и приемную траншеи, тщательно выравнивают дно рабочей траншеи и укладывают направляющую раму. Затем изготавливают направляющий канал малого диаметра, обеспечивающий точность продвижения прокола к цели. Для этого продавливают в грунт шпур по оси заданного расположения футляра, помещают в него линейное маломощное взрывчатое вещество, которое после подрыва образует направляющий канал. В полученный канал малого диаметра вводят трубу с вставленным коническим наконечником, которая в 2-31 раз меньше диаметра футляра. С целью обеспечения точности прокола в более твердой породе коническая часть наконечника содержит заостренные перекрестные пластины. Процесс прокола грунта ведут привариванием отрезков труб до выхода наконечника в приемную траншею. Потом извлекают трубу из грунта и в образовавшийся канал протягивают линейное взрывчатое вещество. Далее подрывают заряд взрывчатого вещества и вводят в образовавшийся канал футляр. Для исключения искривления в породе труб малого диаметра при проколах большой протяженности под автомобильными и железными дорогами перед сваркой отрезка наращиваемой трубы и вдавленной в грунт в них плотно вставляют равными частями отрезки армирующей трубы.

Недостатками данного способа являются продолжительность времени центрации отрезков (1,3-1,5 м) и сварки труб, а корень, образуемый при сварке отрезков труб, мешает армированию труб по всей длине, что приводит к искривлению труб, образующих канал.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ бестраншейной прокладки футляров под автомобильными и железными дорогами при строительстве магистральных трубопроводов (патент RU №2580235, F16L 1/028, 10.04.2016), заключающийся в том, что подготавливают рабочую и приемную траншеи, тщательно выравнивают дно рабочей траншеи, укладывают на него направляющую раму, размещают на ней трубу с коническим наконечником, при этом предварительно изготавливают направляющий канал малого диаметра, помещают в него линейное маломощное ВВ, подрывают его, а затем в полученный направляющий канал большего диаметра вставляют трубу с коническим наконечником, которая в 2-31 раз меньше диаметра футляра, прокол грунта ведут привариванием отрезков труб до выхода конического наконечника в приемную траншею, после чего извлекают трубу из грунта и в образовавшийся канал протягивают линейное ВВ и подрывают его, после чего вводят в образовавшийся канал футляр, при этом для достижения поставленного технического результата в направляющем канале большего диаметра, образующемся после подрыва линейного маломощного ВВ, размещают направляющую трубу длиной 2,0-2,5 м, ось которой совпадает с траекторией прокола, в которую предварительно вставляют трубу с коническим наконечником, а прокол канала проводят большими отрезками труб до выхода конического наконечника в приемную траншею, после чего извлекают направляющую трубу и трубу с коническим наконечником из грунта, в образовавшийся канал протягивают расчетный заряд линейного ВВ, подрывают его, а в образовавшийся канал устанавливают футляр.

Недостатками данного способа являются невозможность завершения процесса прокола, вследствие смятия приваренного отрезка трубы при проталкивании ее в скважину из-за большой протяженности прокола и твердости суглинистого грунта, в результате чего происходит прихват трубы разуплотняющимся грунтом.

Технический результат предлагаемого способа - повышение надежности и точности выполнения прокола большой протяженности в суглинистом грунте, ускорение и удешевление работ, простота реализации способа, повышение качества канала для установки футляров любых диаметров.

Технический результат достигается тем, что подготавливают рабочую и приемную траншеи, тщательно выравнивают дно рабочей траншеи, укладывают на него направляющую раму, размещают на ней трубу с коническим наконечником, при этом предварительно изготавливают направляющий канал малого диаметра, помещают в него линейное маломощное ВВ, подрывают его, а затем в полученный направляющий канал большего диаметра размещают направляющую трубу длиной 2,0-2,5 м, ось которой совпадает с траекторией прокола, в которую предварительно вставляют трубу с коническим наконечником, а прокол проводят большими отрезками труб до прихвата трубы суглинистым грунтом, что не позволяет продолжить операцию прокола, при этом, для достижения поставленной цели технического результата в трубе, осуществляющей прокол, размещают по всей длине линейное маломощное ВВ и производят сотрясательное взрывание, а прокол продолжают освобожденной от прихвата грунтом трубой до выхода конического наконечника в приемную траншею, после чего извлекают направляющую трубу и трубу с коническим наконечником из грунта, в образовавшийся канал протягивают расчетный заряд линейного ВВ, подрывают его, а в образовавшийся канал устанавливают футляр.

Пример осуществления способа

Для прокладки футляра под дорогой диаметром 530 мм были подготовлены рабочая и приемная траншеи. Рабочая траншея должна иметь длину на 5000 мм больше, чем длина трубы футляра. Глубина прокладки футляра определяется проектом, но не должна быть менее 2500 мм от подошвы рельса или дорожного покрытия до верха футляра (Технологические карты основных строительно-монтажных работ по сооружению газопроводов в сельской местности. Саратовский институт «ГИПРОНИИ ГАЗ» ГП «Росстройгазификация», 1993, стр. 42). На первый отрезок трубы диаметром 76 мм с толщиной стенки 4,5 мм крепят конический наконечник. Затем по месту проектного расположения оси футляра предварительно в грунте изготавливают канал длиной 2 м. В канал вставляют два отрезка линейного маломощного ВВ-ДШУ - 33М (33 г гексогена на 1 п.м.), снаряженные ЭД-24. После их подрыва в грунте образовывался канал идеальной цилиндрической формы диаметром 88-90 мм. Для исключения люфта 76 мм трубы в образованном канале диаметром 88-90 мм используют трубу диаметром 89 мм с толщиной стенки 5,5 мм длиной 2,0 м. В указанную трубу вставляют трубу диаметром 76 мм длиной 2,5-3,0 м с коническим наконечником. По траектории расположения выступающей в канале трубы диаметром 76 мм с коническим наконечником в рабочей траншее устанавливают направляющую раму. Затем указанные трубы вставляют в канал и вдавливают в грунт с помощью бульдозера. На первый отрезок трубы 76 мм с коническим наконечником приваривают аналогичный отрезок 76 м трубы, торец которой закрывают металлической пробкой и вдавливают в грунт, оставляя отрезок для сварки с новой трубой. Процесс прокола продолжают до смятия приваренного отрезка трубы (38 м), так как из-за большой протяженности прокола (45 м) в твердом суглинистом грунте, происходит мощный прихват трубы, который не позволяет завершить процесс прокола. Для освобождения трубы от прихвата грунтом в трубе, осуществляющей прокол, по всей ее длине размещают два отрезка линейного маломощного ВВ-ДШУ - 33М. После подрыва линейных зарядов происходит многократное отражение продуктов взрыва от стенок металлической трубы, которая под их действием взаимодействует с грунтом, в результате чего образуется зазор до 2-х мм. Далее прокол продолжают, пока конец трубы с коническим наконечником не выйдет в приемную траншею. Точность прокола длиной 45 метров была с отклонением по высоте 45 мм, а время прокола сократилось на 25-30%. Указанное отклонение прокола сравнимо с погрешностью топографической съемки.

После этого трубы извлекают бульдозером из канала и в образованное отверстие с помощью заранее протянутой проволоки затягивают расчетный заряд ВВ-линейного шнурового кумулятивного заряда (ШКЗ-4) с навеской ВВ 290 г на 1 п.м. Для увеличения диаметра скважины в грунте под футляр диаметром 530 мм в канал протаскивают заряд из трех отрезков линейного заряда ШКЗ-4, который рассчитывают согласно патенту №2362936, МПК F16L 1/08, приоритет от 19.11.2007 г., «Способ бестраншейной прокладки футляров под автомобильными и железными дорогами при строительстве магистральных трубопроводов с использованием энергии управляемого взрыва». Вес компоновочного заряда составил 870 г на 1 п.м. Предварительно отрезки линейного шнурового кумулятивного заряда ВВ-ШКЗ-4 прижимают и стягивают липкой лентой до образования правильной формы. Заполнение канала производят, отступив от устья канала на 100-150 мм. Такое расположение заряда при взрыве предотвращает обрушение породы возле конца канала. В результате взрыва расчетного линейного шнурового кумулятивного заряда образован канал диаметром 538-545 мм. Грунт вокруг канала был уплотнен в радиусе 1000 мм от оси отверстия. После установки футляра в течение дня грунт сошелся вокруг футляра за счет разуплотнения. Тем самым обеспечивается точность прокола большой протяженности в твердом грунте. Способ позволяет повысить надежность и точность выполнения прокола большой протяженности в суглинистом грунте, ускорить и удешевить работы, упростить реализацию способа, улучшить качество канала для установки футляров любых диаметров.

Все вышеперечисленные признаки, характеризующие способ, обеспечивают достижение поставленной технической задачи.