Материал: 2420
Под статическим проколом подразумевается прокол грунтового массива трубой-патроном, снабженной на забойном конце глухим конусным наконечником, при помощи статически приложенной нагрузки (рис. 9.1).
При вибрационном проколе на трубу-патрон кроме статической напорной силы действует знакопеременная возмущающая сила вибратора, а при ударном проколе – сила удара молота о трубу-патрон.
Метод прокола используется лишь в сжимаемых грунтах. Наиболее благоприятны глины, суглинки, рыхлые супеси. В песчаных грунтах из-за крайне незнач тельной сжимаемости прокалывание затруднено – требуются знач тельные наж мные усилия.
пособом прокола можно прокладывать стальные трубопроводы диа- |
|||
метром до 400 мм. Дл на проходки при этом составляет до 50 м. Полное |
|||
С |
|
|
|
сопрот влен е грунта проколу можно условно разделить на две состав- |
|||
ляющ е: лобовую |
оковую. |
|
|
и |
|
|
|
бА |
|||
3 |
1 |
4 |
2 |
Д Рис. 9.1. Сооружение перехода под железной дорогойИметодом статического
прокола при помощи гидродомкрата: 1 – труба-кожух; 2 – гидравлический домкрат; 3 – конусный наконечник; 4 – котлован
Лобовое сопротивление – это сопротивление грунта внедрению в него конусного наконечника. Величина этого сопротивления зависит от состояния грунта, близости свободной поверхности (дневной) формы и материала наконечника и величины напорной силы.
Боковое сопротивление – это сопротивление грунта при его взаимодействии с боковой поверхностью тела. Оно постоянно возрастает и в конце проходки достигает максимума.
96
Снизить силы сопротивления грунта проколу можно несколькими способами:
- уменьшить боковое сопротивление грунта, воспрепятствуя обжатию внешней поверхности трубы по всей ее длине;
- смазать поверхности погружаемой трубы и наконечника; С- увлажнить и размягчить прилегающий грунт;
- использовать проходку меньшей скважины и последующее ее расширение;
- сообщ ть погружаемому телу (трубе) такие ускорения, которые обес-
печили бы его срыв свободное перемещение. искривленДля пр менен я первого способа диаметр забойного наконечника де-
лают несколько больше диаметра трубы, что приводит к образованию зазора между трубой стенками скважины (20–50 мм). Чтобы предотвратить
е тру ы потерю продольной устойчивости (трубой-
патроном),бАее сна жают специальными направляющими хомутами, расположенными равномерно по ее длине.
Передачу пр ж мных усилий от домкратов при прокалывании можно осуществ ть при помощи хомутов, состоящих из двух разъемных половинок, стяг ваемых на тру е олтами. Для передачи давления через хомуты применяют два домкрата, штоки которых упираются в концы хомута. Недостаток этой конструкции – ольшая затрата времени на перестановку хомутов. Передаваемое давление от домкратов трубе через хомуты состав-
ляет 30–50 м.
Метод виброударного прокола заключается в проходке горизонтальных скважин путем радиального уплотненияДгрунта конусным наконечником под действием виброимпульсов, сообщаемых ему вибромолотом горизонтального действия.
Существует три схемы производства работ:
- проходка горизонтальной скважины с одновременной прокладкой
-разработка горизонтальной скважины Ипроходческим устройством (кротом) и прокладка в нее трубы;
-проходка горизонтальной скважины забойным проходческим устройством, центрируемым и направляемым трубой-патроном с передачей осевой напорной нагрузки через эту трубу.
Технико-экономическое сравнение применяемых механизмов при прокалывании представлено в табл. 9.1.
97
|
|
|
|
|
|
Таблица 9.1 |
|
|
|
Технико-экономическое сравнение прокалывания труб |
|||||
|
|
|
различными механизмами |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Механизмы для |
|
Средняя ско- |
Затраты труда |
Максимальная |
|
|
|
рость проход- |
на 1м проход- |
длина проходки, |
|
||
|
п/п |
прокалывания труб |
|
|
|||
|
|
ки, м/смену |
ки, чел.-ч |
м |
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
СибАДИ |
|
|
|||
|
|
Гидравлические дом- |
|
|
|
50 |
|
|
1 |
краты типа ГД |
5-12 |
2-4 |
|
|
|
|
|
170/1150 |
|
|
|
|
|
|
2 |
Г дравл ческ е про- |
30-40 |
0,6-0,8 |
45 |
|
|
|
водные прокалыватели |
|
|||||
|
3 |
В нтовые механ з ро- |
20-30 |
0,8-1,5 |
25 |
|
|
|
ванные прокалыватели |
|
|||||
|
4 |
В брац онные уста- |
40-60 |
0,6-1,0 |
30 |
|
|
|
новки |
|
|||||
9.3. Методы продавливания
Методы продавл вания заключаются в проходке путем вдавливания в грунт полого забойного элемента (это может быть полая труба, элементы в виде колец или прямоугольных секций) с последующей разработкой поступающего внутрь грунтового керна и его эвакуацей, т.е. удалением.
Методы продавливания делят на статические, вибрационные и виброударные. Проходка методом продавливания осуществима в мягких грунтах, чрезвычайно затруднена в глинистых грунтах и невозможна в крупнообломочных и скальных грунтах (рис. 9.2). Методы продавливания целесообразны при проходке труб диаметром от 630 до 3600 мм более.
Рис. 9.2. Прокладка труб способом продавливания (прокалывания): 1 – упорная стенка; 2 – насос высокого давления; 3 – домкратная установка; 4 – нажимная заглушка;
5 – нажимной патрубок; 6 – направляющая рама; 7 – рабочий котлован; 8 – прокладываемая труба (кожух); 9 – нож; 10 – приемный котлован
Метод статического продавливания подразумевает прокладку труб открытым концом при помощи статически приложенной напорной силы от
98
гидравлического домкрата. Под действием этой силы труба-патрон или кольцо врезается в грунтовой массив забойным кольцом, снабженным кольцевым наконечником. Грунт поступает внутрь трубы. Грунт в трубе уплотняется по мере продвижения кольца. Продвижение керна грунта прекращается, когда забойный конец оказывается забитым плотной грунтовой
Сдиаметрении прокладываемой трубе продольных или вращательных колебаний, создаваемых в братором, жестко присоединенным к наружному концу.
пробкой. Необходимо извлекать грунт и затем продолжать продавливание. Извлечение грунта производят вручную либо с помощью специальных механизмов. Максимальная длина грунтового керна 2 м. При этом напорная сила превышает 300 кН. Отличительная особенность вибрационного мето-
да продавл ван я от статического заключается в дополнительном сообще-
Рабоч органы разра отки грунта в установках статического продавливан я могут быть выполнены в виде резцовых головок или экскаваторных ковшей с г дропр водом. Первые могут быть смонтированы в забойной части трубы патрона практически при любом диаметре, а вторые – при
не менее 1000–2000 мм.
Проходку ручной разра откой и эвакуацией грунта можно допускать в крайн х случаях. При этом диаметр трубы патрона должен быть не менее
1000–2000 мм. |
|
Для проходки |
диаметром менее 1000–2000 мм целесообразно |
труб |
|
применять резцовую головку в сочетании с ленточным транспортером ли- |
|
бо совковыми питателями. |
|
Особое место занимают питатели в виде полых цилиндров с открытым |
|
передним торцом. |
|
Совковый питательАканатом подается к забойному концу, внедряется в |
|
грунт при помощи вибромолота, забирает основную часть грунта и кана- |
|
том извлекается на поверхность. ПодДдействием вибромолота грунт через окна в питателе высыпается на поверхность. После опорожнения питателя цикл повторяется, т.е. снова включают вибромолот установки, перемещая ее вперед и набирая новую порцию грунтового керна, который затем снова эвакуируют в траншею и извлекают на поверхность. Процесс продолжает-
ся до выхода забойного кольца трубы-патрубка в приемный котлован. В |
|
трубу-патрон протаскивают трубопровод по частям с помощью лебедки. |
|
9.4. Метод горизонтального бурения |
И |
Метод горизонтального бурения или метод проходки с лидирующей разработкой грунта может быть использован только в связных грунтах, так как в противном случае возникает опасность образования непредвиденных полостей под насыпью с последующей осадкой дорожного полотна.
99
С |
|
Р с. 9.3. Схема установки горизонтального бурения ГБ (УГБ) |
|
На более ш роко |
метод горизонтального бурения с разра- |
боткой грунта резцовой головкой диаметром, большим, чем диаметр тру- |
|
применяют |
|
бы-кожуха, с эвакуац ей грунта шнековым транспортером или желонкой |
|
совкового т па (р с. 9.3). Длина проходки достигает 60 м. |
|
Для горизонтальной проходки используют установки ГБ и УГБ, кото- |
|
рые снабжаютсябАна ором сменного оборудования для прокладки защитных кожухов в виде труб-кожухов диаметрами 327–377 мм, 426–630 мм и 820–1420 мм. Тру у-кожух прокладывают постепенным наращиванием звеньями труб длиной по 6 м.
Установки УГБ предназначеныДдля бестраншейной проходки магистральных трубопроводов диаметром 325–1420 мм. Скорость проходки составляет 19–25 м/смену.
В рабочий котлован на роликовые опоры укладывают звено прокладываемой трубы с режущей головкой и шнеками. К валу шнека присоединяют машину, которая во время монтажа и работыИнаходится в подвешенном состоянии на крюке трубоукладчика. В рабочем котловане у начала скважины укрепляют упорный брус с блоками полиспаста. Продвижение трубы вперед осуществляют лебедкой, которая наматывает трос полиспаста.
Во время работы при движении трубы вперед трубоукладчик передвигается в том же направлении, поддерживая машину. На режущей головке установлены усиленные твердым сплавом резцы, в силу чего машина может разрабатывать твердые породы грунтов. Режущая головка снабжена откидными лопастями, которые позволяют увеличивать диаметры скважины на 30–40 мм больше диаметра прокладываемой трубы. Вынимают шнеки и головку через трубу при складывании лопастей и вращении головки в обратную сторону.
100