Современные методы прокладки инженерных сетей
Бестраншейные технологии подземного строительства
Бестраншейные технологии представляют собой вариант выполнения работ по подземному строительству без вскрытия грунта. При использовании бестраншейных технологий более 90 % всех работ проводится под землей, что исключает:
♦ необходимость восстановления дорожного покрытия;
♦ нарушение существующих коммуникаций;
♦ перекрытие транспортных магистралей;
♦ нарушение привычного ритма жизни города;
♦ уничтожение зеленых насаждений;
♦ снос элементов благоустройства;
♦ нарушение земляного покрытия и т. д.
Бестраншейные технологии являются экономически более выгодными (в 2,5–3 раза) по сравнению с традиционным методом, это объясняется экономией средств, которые при открытом способе прокладки коммуникаций шли на обустройство траншей, восстановление вскрытых дорог и т. д. Кроме того, бестраншейные методы прокладки коммуникаций сокращают время производства работ и количество рабочего персонала, значительно повышают уровень безопасности работ (отсутствие траншей и механизмов на трассе прокладки), а также не наносят ущерба окружающей среде.
Можно выделить три традиционных метода бестраншейной прокладки трубопроводов: продавливание, горизонтальное бурение и прокалывание. При продавливании прокладываемая труба вдавливается в грунт открытым концом, снабженным ножевым устройством. Поступающий в полость трубы грунт разрабатывается и удаляется из забоя вручную или механизированным способом.
В настоящее время появляются новые технологии бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола. Существуют установки для бестраншейной прокладки трубопроводов с реверсивным ходом собранного из штанг штока. В данной установке используется принцип постепенного расширения прокалываемого канала путем последовательного увеличения диаметра оконечных конусов (при каждом следующем проходе канала). Главное преимущество данной технологии: не требуется единовременное создание значительного толкающего усилия. Теоретически, именно благодаря пошаговому увеличению сечения канала в грунте с помощью весьма малогабаритной и мобильной установки можно подготовить канал для труб довольно больших диаметров.
Подземная прокладка коммуникаций
Этап I
Горизонтально направленное бурение (рис. 2.6) осуществляется с помощью породоразрушающего инструмента – буровой головки со скосом в передней части со встроенным излучателем. Контроль за местоположением буровой головки производится с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика. На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне, азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой головки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риски излома рабочей нити.
Рис. 2.6. Строительство пилотной скважины
Этап II
Расширение (рис. 2.7) осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением расширитель протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 20–30 % превышать диаметр трубопровода.
Рис. 2.7. Предварительное расширение
Этап III
На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода (рис. 2.8). К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие шарниром (вертлюгом) и расширителем. Шарнир позволяет вращаться буровой колонне и расширителю и в то же время не передает вращательное движение на затягиваемый трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть трубопровода до проектных отметок.
Рис. 2.8. Протягивание трубопровода
Бестраншейные методы в России
Бестраншейные методы восстановления и прокладки новых подземных коммуникаций используются в наши дни все чаще.
Основные бестраншейные методы, которые получили наибольшее распространение в России за последнее десятилетие, следующие:
♦ горизонтальное направленное бурение;
♦ продавливание и микротоннелирование;
♦ управляемый прокол;
♦ безлюдная инспекция внутренней поверхности трубопроводов с помощью телекамер;
♦ восстановление трубопроводов методами CIPP и Sliplining;
♦ местный ремонт трубопроводов с помощью робототехники, включая установку бандажей;
♦ перекладка трубопроводов методом «взламывания» (технология Pipe Bursting);
♦ безлюдная очистка и зачистка трубопроводов путем нанесения на их внутренние поверхности покрытия из специальных растворов.
Для экономичного использования технологии бестраншейной прокладки трубопроводов решающее значение имеет детальное изучение свойств и состава грунта. Геофизические исследования позволяют провести послойное вертикальное или горизонтальное изучение грунтов на предмет выявления «препятствий», таких как трубопроводы, трубы, шахты и т. д.
Глава 3. Методы устройства свай и фундаментов
Устройство фундаментов методом вибропогружения
Для погружения свай используют вибропогружатели низкочастотные с частотой примерно 800 колебаний в минуту, но с большой амплитудой колебаний. Для погружения стальных свай и шпунта применяют высокочастотные вибропогружатели, совершающие более 1000 колебаний в минуту. Вибрационное извлечение шпунта происходит при скорости примерно 3 м/мин в песчаных и 1 м/мин в глинистых грунтах.
Рис. 3.1. Шпунтовое ограждение
Шпунтовое ограждение – это сплошная шпунтовая стенка (рис. 3.1), образованная стальными сваями (шпунт типа «Ларсен», плоский шпунт, Z-образный профиль) методом вибропогружения, забивки или вдавливания. Шпунтовое ограждение служит водонепроницаемой преградой и удерживает грунт от обрушения при возведении конструкций.
Ударный метод погружения шпунтовых свай (Junttan PM25) применяется в различных грунтах, но существуют ограничения при работе в условиях плотной городской застройки.
«Стена в грунте»
«Стена в грунте» – сплошное бетонное ограждение по периметру котлована, исключающее доступ грунтовых вод и сползание в котлован окружающих зданий.
Гидравлическая фреза способна разрабатывать все типы мягких и твердых грунтов, при этом обеспечивается высокая геометрическая точность до 1 см в плане, а поверхность «стены в грунте» после откопки котлована остается довольно ровной и готовой под облицовку.
Комплекс гидрофрезерного оборудования позволяет выполнять «стену в грунте» из монолитного железобетона глубиной до 35 м, шириной 0,6–0,8 м.
Технология «стена в грунте» надежно зарекомендовала себя при строительстве подземных сооружений (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Шпунтовое ограждение
Технология «полого шнека» (CFA)
Метод «полого шнека» (CFA) диаметром 600/450 мм глубиной до 28 м.
Буронабивные сваи технологии «полого шнека» (рис. 3.3) получили очень широкое распространение в связи с их высокой несущей способностью, технологичностью и надежностью. Метод незаменим на площадках с неравномерным напластованием грунтов с песчаными или глинистыми прослоями.
Рис. 3.3. Метод «полого шнека»
По технологии CFA сваи изготавливаются с помощью единого проходного шнека. После погружения шнековой колонны на проектную глубину по внутренней трубе шнека бетононасосом подается бетон при одновременном извлечении шнековой колонны из скважины. После заполнения скважины бетоном,