Руководство

Fno проходке

горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций

центральный научно-исследовательский

И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ. МЕХАНИЗАЦИИ

И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ СТРОИТЕЛЬСТВУ (ЦНИИОМТП) ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОХОДКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ПРИ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКЕ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

МОСКВА СТРОИИЗДАТ 1982

Таблица 2

Наружный диаметр рабочего трубопровода, мм Наружный диаметр за-1 щитного кожуха, мм Толщина стенки защитного кожуха, мм при способе прокладки I Наружный диаметр рабочего трубопровода, мм Наружный диаметр защитного кожуха, мм Толщина стенки защит* ного кожуха, мм. при способе прокладки открытом бестраншейном открытом бестраишейном горизонтальное бурение поодавлива-ние, и прокалывание горизонтальное бурение продавлива-ние и прокалывание 159 325 8 8 9 630 820 10 10 12 219 377 9 9 10 720 920 10 10 12 273 426 9 9 11 820 1020 10 11 14 325 530 9 10 12 920 1220 10 И 14 426 630 10 10 12 1020 1220 10 11 14 530 720 10 10 12 1220 1420 11 12 14 1420 1720 16 16 16

При пересечении закрытой бестраншейной прокладкой полотна автомагистрали, трамвайных путей или железной дороги в материалах для проектирования должны быть данные по классности магистралей, интенсивности движения и др.

Глубину заложения защитных кожухов (футляров) определяют согласно главы СНиП 11-45-75 «Магистральные трубопроводы».

2.11. Защитные кожухи предназначены для предохранения рабочего трубопровода на переходах от воздействия внешних нагрузок, создаваемых движущимся транспортом, а также от агрессивного воздействия грунтовых вод и блуждающих электрических токов. Они должны предохранять земляное полотно дороги от разрушения в случае разрыва рабочего трубопровода. Кожухи позволяют при необходимости заменять или ремонтировать трубопроводы без нарушения интенсивности движения автомобильного или железнодорожного транспорта.

Для изготовления переходов магистральных трубопроводов используют стальные трубы:

бесшовные горячекатаные (ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78) — для трубопроводов диаметром до 273 мм;

сварные прямошовные (ГОСТ 10704-76, ГОСТ 10706-76) и сварные спиральношовные (ГОСТ 8696-74)—для трубопроводов диаметром 325 мм и более.

Кожухи под трубопроводы диаметром 1420 мм изготовляют из сварных спиральношовных двухслойных труб диаметром 1720 мм со стенками толщиной 16 мм.

Диаметр и толщину стенки стального кожуха рекомендуется принимать в зависимости от способа прокладки в соответствии с данными табл. 2 (по данным Мосгипротранса),

10

3. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО ПРОКЛАДКЕ ТРУБ (КОЖУХОВ) СПОСОБОМ ПРОКАЛЫВАНИЯ. МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Прокладка труб (кожухов) путем статического прокола грунта

3.1.    С целью снижения усилий, необходимых для продвижения трубы в грунте, на переднем ее конце, как правило, устанавливается наконечник.

Снижение сил тренця достигается тем, что диаметр наконечника принимают на 20—50 мм больше диаметра прокладываемой трубы для образования некоторого зазора между стенкой скважины и трубой.

Наибольшее применение находят конусные наконечники (рис. 1 ,а—д) и расширительные пояса с заглушками (см. рис. 1 ,р,ф).

При небольшой длине прокладки применяют прокалывание открытым концом. В этом случае труба не имеет наконечника (см. (рис. 1, к) или снабжается только расширительным кольцом, приваренным к трубе (см. рис. 1, л). При этом прокладываемая труба открытым концом вдавливается в грунт, который проникает во внутреннюю полость трубы, образуя плотную пробку. После окончания прокола конец трубы с грунтовой пробкой со стороны приемного котлована отрезают.

Применение заглушек для закрытия торца трубы (см. рис. 1 м, к, р_у ф) исключает образование грунтовой пробки. В некоторых случаях для прокладки труб прокалыванием в грунтах нормальной и повышенной влажности применяют конусные наконечники с отверстиями (см. рис. 1, е — з), которые предназначены для частичного проникания грунта в полость трубы. При этом уменьшается количество грунта, уплотняемого и сдвигаемого за пределы сечения скважины, что снижает сопротивление грунта прокалыванию.

Для прокладки труб в глинистых и лессовых грунтах с пониженной влажностью применяют конусный наконечник с отверстиями (см. рис. 1, и), через которые осуществляется предварительное увлажнение грунта в зоне прокола.

Наконечники с выступающей частью кольцевого расширителя (см. рис. 1, с) и с боковыми выступами (см. рис. 1, х) предусматривают снижение возможностей отклонения трубы при проколе от заданной глубины заложения.

3.2.    Напорные усилия, необходимые для продвижения трубы в грунтовом массиве, создаются гидродомкратиыми установками, по-лиспастными системами и др. Гидродомкратные установки обычно состоят из одного, двух или четырех гидродомкратов ГД-170/1150 или ГД-170/1600, смонтированных на раме. Гидродомкраты приводятся в действие насосами высокого давления Н-403, Г-17 или ЗШ-НВД и развивают усилие до 1700 кН. Технические данные гидродомкратов приведены в табл. 3.

Передача усилий от гидродомкратов на торец прокладываемой стальной трубы осуществляется посредством нажимных торцевых заглушек, зажимных (винтовых, шарнирных и клиновых) хомутов, нажимных патрубков, штанг и шомполов.

3.3.    Для обеспечения необходимого направления прокладываемой трубы применяют вертикальные и горизонтальные направляю-

11

щие рамы, изготовляемые из деревянных брусьев, шпал и рельсов или профилированного проката (уголков и т. д.) Длина направляющих рам должна быть на 1—1,5 м меньше длины звеньев прокалы-ваемого кожуха. Размеры направляющих рам по данным Ленгипро-инжпроекта и Союзводокаиалпроекта приведены в табл. 4.

3.4.    Нажимные патрубки представляют собой отрезки труб того же диаметра, что и прокладываемая труба, но длиной 1, 2, 3 и 4 м с фланцами иа концах, что позволяет осуществить прокалывание трубы звеньями длиной до 10 м путем последовательной ус* тановки патрубков разной длины.

3.5.    Для монтажа прокалывающей установки на месте сооружения перехода по обе стороны производят отрывку рабочего и

а)    з)    р)

д—_в _ конусные; г —конусный с эксцентриситетом; д — конусный с направляющей иглой; е. ж —с щелевыми прорезями; з —с усеченным конусом; « — с отверстиями для подачи воды; к —открытый конец трубы: л — открытый конец трубы с кольцами; м, к — заглушки; л—т — кольцевые ножи; у, ф — серпообразные ножи; х —■ кольцевой нож со стабилизаторами

Таблица 3

Домкраты Показатель ГД-170/1150 ГД *170/1600 1 « и Усилие, развиваемое штоком, кН, при ходе: прямом 1700 1700 5000 обратном 880 490 — Рабочее давление жидкости, МПа 30 30 39 Ход штока, мм 1150 1600 600 Диаметр цилиндра, мм 273 270 260 , 350 Длина гидродомкрата, мм 1618 2320 980 Масса, кг 547 1070 990

приемного котлованов. Монтаж прокалывающей установки и направляющей рамы осуществляют в рабочем котловане.

6 зависимости от диаметра прокладываемой трубы, назначения прокладки, глубины ее заложения и конструкции горизонтальной направляющей рамы принимают размеры рабочего котлована по данным Союз водоканал проекта и Мосгипротранса, которые приведены в табл. 5.

Размеры приемного котлована по месту выхода прокладываемой трубы принимаются с учетом возможности проведения сварочных работ при соединении основной рабочей трубы с проколотой и конструкции уплотнительных сальников. Минимальная длина приемного котлована должна быть не менее 1—1,5, а ширина — 2,2—2,4 м.

Таблица 4

Наруж-ный диаметр кожуха, мм Рельсовые направляющие Уголковые направляющие расстояние между осями рельсов, мм расстояние от подошвы шпалы до центра кожуха, мм расстояние между уголками; мм длина стороны уголка, мм расстояние от подошвы до центра кожуха, мм 159 112 100 318 219 180 354 155 100 338 273 220 371 — — — 325 254 392 230 100 375 377 290 409 — — — 426 330 427 310 100 410

13

Таблица 5

Наруж- Размеры кот- Глубина котлована, м, при глубине заложения лована, м кожуха, м ный Диа метр про* кладывас- ^ 1 1 3 1 4 1 1 « 1 1 2 1 1 3 1 4 1 5 мых ко «в «в S жухов. мм X S Э о. Рельсовая направ- Уголковая направ* ч ч S 3 ляющая рама ляющая рама 159—325 10—13 2.2 2.25 3,25 4,25 5,25 2,7 3,7 4,7 5,7 377—426 10—13 2.4 2,1 3,1 4,1 5,1 2,4 3.4 4,4 5,4

Грунтопрокалывающие установки и устройства

3.6. Одна из наиболее распространенных схем проведения работ по прокладке труб (кожухов) способом прокалывания гидродом-кратной установкой с комплектом нажимных патрубков показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема производства работ по прокладке трубы (кожуха) способом прокалывания

/ — наконечник; 2, 3 — приямки; 4 — труба (кожух); 5 — шпалы; 6 — направляющая рама; 7 — нажимной патрубок; 8 — домкрат; 9 — опорный башмак; 10 — упорная стенка; 11 — насосная станция; 12 — трубопроводы; 13 — нажим* ная заглушка; 14, 16 — котлованы; 15 — обводной лоток

Подобные установки комплектуют, как правило, строительные организации.

Установка состоит из гидродомкрата, соединенного трубопроводами с насосной станцией, расположенной на поверхности земли вблизи рабочего котлована 14. В комплект установки входят опорный башмак, упорная стенка, торцовая нажимная заглушка, набор нажимных патрубков, устанавливаемых между нажимной заглушкой и прокалываемой трубой (кожухом) с наконечником. Труба устанавливается на горизонтальную направляющую раму, которая через укороченные шпалы опирается на дно рабочего котлована. Для сварки звеньев при наращивании кожуха в передней части рабочего котлована имеется приямок 2, приямок 3 служит для стока грунтовых вод. Для отвода вод используется обводной лоток.

Прокладка кожухов гидродомкратной установкой осуществляется следующим образом. Подготовленное для прокладки первое звено кожуха с наконечником опускают на направляющую раму и продвигают вперед до упора в переднюю стенку рабочего котлована 14. На втором конце звена кожуха устанавливается торцовая нажимная заглушка, в которую упирается шток гидродомкрата. Нажимное усилие передается на торец прокладываемого кожуха, в результате чего он входит в грунт на часть своей длины, соответствующей ходу штока гидродомкрата. Наращивание кожуха звеньями до необходимой длины выполняется путем цикличного вдавливания в грунт кожуха с последовательной установкой в зазор между заглушкой и торцом кожуха нажимных патрубков из набора до получения их суммарной длины, равной длине звена. После этого нажимные патрубки заменяются очередным звеном кожуха, кото-торое сваривают с предыдущим. Порядок дальнейшей работы по проколу и наращиванию звеньев трубы повторяют до тех пор, пока лобовой конец первого звена с наконечником не выйдет в приемный котлован 16.

При передаче усилий стержнями или шомполами вместо комплекта нажимных патрубков разной длины используется специальная штанга-шомпол (рис. 3), представляющая собой стальную трубу б, диаметр которой равен 0,7—0,8 диаметра прокладываемой трубы 5, а длина равна длине продавливаемых звеньев трубы.

Особенность конструкции шомпола состоит в том, что в его стенках вырезают сквозные диаметрально противоположные отверстия круглого или четырехугольного сечения. Для усиления сечения шомпола в местах расположения отверстий приваривают накладки, изготовленные из трубы того же диаметра, но с утолщенной стенкой. Расстояние (по образующей) между смежными отверстиями выбирают исходя из длины рабочего хода гидродомкрата с учетом упругих деформаций грунта и упорной стенки Обычно это расстояние принимают на 100—200 мм меньше хода штока гидродомкрата. Для совмещения оси прокладываемой трубы с осью шомпола на его переднем конце в нижней части привариваются два ползунка под углом 90°. На торцовом конце шомпола приваривают три выступа под углом 120°, которые предназначены для замкового крепления нажимного направляющего патрубка. На выступающий из кожуха конец шомпола надевают нажимной фланец, который продвигают вперед до соприкосновения с торцом прокладываемой трубы. Диаметр отверстия нажимного фланца должен быть немного больше наружного диаметра шомпола с приваренными к нему накладками и выступами. На свободном конце шомпола монтируются съемный

15

направляющий патрубок, удерживаемый на шомполе выступами замкового соединения. В первое отверстие шомпола, считая от его торца, вставляют стальной стержень (палец). Опорой заднего конца шомпола служит фланец патрубка, а переднего — ползунки.

Подготовку рабочего и приемного котлованов, устройство упорной стенки и монтаж гидродомкратной установки и направляющих производят так же, как и при проколах с помощью нажимных патрубков. Под воздействием штока гидродомкрата направляющий нажимной фланец передает усилие шомполу, который в свою очередь через стержень и нажимной фланец передает его прокладываемому кожуху. При этом кожух под воздействием нажимного усилия перемещается вперед и внедряется в грунт. По завершении рабочего хода гидродомкрата его переключают на обратный ход и возвращают шток, направляющий фланец и шомпол в исходное положение. Для выполнения нового цикла прокладывания стержень переставляют из первых отверстий во вторые, которые в данном случае окажутся за пределами торца кожуха и нажимного фланца. При окончании прокладки первого звена кожуха шомпол вынимают и монтируют второе звено, подготовленное для наращивания первого. В дальнейшем процесс прокалывания происходит в такой же последовательности, как и при прокладке первого звена кожуха.

При прокладке кожухов прокалыванием передачу нажимных усилий от штоков гидродомкратов к кожуху можно осуществлять также с помощью зажимных хомутов. Принцип действия зажимных хомутов состоит в том, что между хомутами и зажатым ими кожухом возникают силы трения, пропорциональные сжимающим усилиям. Эти силы обеспечивают передачу кожуху усилий, развиваемых гидродомкратами. После осуществления цикла прокалывания на длину рабочего хода домкрата хомут разжимают и переставляют на другое место для нового захвата кожуха. Существует несколько конст-

Рис. 3. Штанга-шомпол

7 —направляющий патрубок; 2 — выступы; 3 — палец; 4 — нажимной фланец; о — прокладываемая труба; 5 —отрезок трубы (шомпол); 7 — накладки; а —

ползунок

рукций зажимных хомутов: стяжные, шарнирные и клиновые. Наиболее простыми по принципу действия и изготовлению являются стяжные и шарнирные хомуты. Они позволяют передавать кожуху нажимные усилия не более 500 кН. Эти хомуты требуют симметричного расположения двух гидродомкратов. Более надежны в работе клиновые хомуты, которые позволяют передавать кожуху усилия свыше 1000 кН.

3.7. Грунтопрокалывающая установка ГПУ-600 (рис. 4) предназначена для бестраншейной прокладки стальных труб диаметром 100—600 мм методом прокола.

Производство работ по проколу трубы (кожуха) установкой ГПУ-600 начинают с устройства котлована для размещения установки и монтажа задней упорной стенки. Установку монтируют краном грузоподъемностью 5 т.

Перед установкой первого звена прокладываемой трубы все подвижные узлы приводят в исходное положение. Один конец звена зажимают в нажимной плите четырьмя раздвижными кулачками, другой конец опирают на ролики фиксатора.

Техническая характеристика грунтопрокалывающей установки ГПУ-600

Условный диаметр прокладываемых

труб, мм............. 100—600

Длина прокола, м.........до    80

Масса    установки,    т........ 6

Скорость прокладки, м/смена .... до 24 Максимальное    нажимное усилие, кН . 3000

Производительность насосной станции,

л/мин............. 35

Мощность привода насосной станции, кВт.............. 10

Установка работает следующим образом. При включении мас-лостанции гидродомкраты, упираясь в зафиксированный подвижной упор, продвигают подвижную нажимную плиту с прокладываемой трубой на длину хода штока домкратов, равную 1200 мм. Усилие, развиваемое при продавливании трубы через упор, передается на 8аднюю стенку котлована и через поперечины, приваренные к нижней части рамы, —на дно котлована. После окончания рабочего цикла подвижной упор освобождают и обратным ходом домкратов подтягивают его вслед за прокладываемой трубой. Использование принципа «шагающих домкратов» позволяет значительно сократить время рабочего цикла.

Указанные операции повторяют до полного внедрения в грунт одного звена прокладываемой трубы. Затем подвижной упор, салазки с домкратами и нажимную плиту возвращают в исходное положение, после чего монтируют следующее звено трубы и цикл работ повторяют.

Установка разработана Львовским политехническим институтом, внедрена во Львовском управлении механизации Na 1 треста ЛьвовпромстроЙ.

ЗД С помощью прокольной установки Главмосстроя (рис. б) можно выполнять прокол грунта I IV категорий независимо от его влажности. Прокол производится трубами диаметром 200—400 мм на длину до 45 м.

2—214

Труба, прокалывающая грунт, оснащается наконечником. Применение наконечника обеспечивает снижение сил трения на 30— 40 % и сохранение проектного положения трубы.

Производство работ по проколу трубы начинается с устройства котлована для размещения установки и монтажа упорной стенки.

При длине звена прокалывающей трубы 3 м длина котлована понизу должна равняться 7, а ширина 1,6 м; при длине трубы 6 м длина котлована — 9,5 м.

Дно котлована должно быть спланировано и располагаться ниже оси трубы на 0,35 м.

Увеличение размеров котлована не рекомендуется.

Грунтовая стенка забоя котлована при однородных грунтах должна быть строго вертикальна. В случае неоднородных грунтов рекомендуется подготовить отверстие для захода в него лидирующего устройства. Это позволяет более точно выдерживать заданное направление прокола.

Установка работает, как и установка ГПУ-600, по принципу «шагающих домкратов». При включении маслостанции гидродомкрат, упираясь в зафиксированный подвижный упор, подает вперед нажимную пяту, а через нее и прокладываемую трубу (кожух) на величину хода штока домкрата (1000 мм).

Усилие отдачи через упор и раму воспринимается упорной стенкой. После окончания рабочего цикла тележку с домкратом перекатывают вслед за прокладываемой трубой, подвижный упор фиксируют на кулаках рамы, и цикл повторяется до полного внедрения в грунт звена прокладываемого кожуха. После этого подвижной си- ¹

Рис. 4. Схема грунтопрокалывающей установки ГПУ-600

JIMMM4444444WI4444'444^TT^TPl¹l¹l¹l^r!¹¹¹¹¹¹

контур прикладываемой трубы

ЫЕГ~

W II 12    ю    9

Рекомендовано к изданию решением секции технологии и механизации производства НТС ЦНИИОМТП Госстроя СССР.

Руководство по проходке горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций/ ЦНИИОМТП Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1982. —96 с.

Разработано к главам СНиП Ш-29-76 и ПЬЗО-74.

Рассмотрены основные способы устройства бестраншейных переходов: прокол (статический и с применением пневмопробойников), продавливание, горизонтальное бурение и др. Показаны основные факторы, влияющие на выбор способа и средств устройства бестраншейных переходов инженерных коммуникаций. Освещены вопросы технологии и организации работ по устройству переходов.

Приведены описания и технические характеристики наиболее эффективных и распространенных машин и оборудования, применяемых при строительстве бестраншейных переходов.

Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

Табл. 21, ил. 38.

Продолжение

металлическая

Устройство для сохранения трубой заданного направления . . , . . . усеченный конусный наконечник с ребрами

Наибольшая масса элемента (рама)

Положение установки при монтаже и положение первого звена трубы проверяет маркшейдер (геодезист), а в дальнейшем — мастер или бригадир.

При проколе грунта трубами следует соблюдать расстояние, обеспечивающее сохранность близлежащих подземных коммуникаций.

При стыковке звеньев прокладываемой трубы необходимо проверить их соосность и качество сварки.

Котлован, в который должна выйти прокалывающая грунт труба, должен быть не менее 2,5 м по длине и 1 м по ширине.

3.9. Нажимное усилие (Я), необходимое для продвижения в грунте прокалываемой трубы, может быть ориентировочно определено по формуле

nRio,

где /?_с— радиус сечения скважины, см;

вувл—коэффициент сопротивления грунта уплотнению, МПа; U₀— пористость грунта до прокалывания;

?_т— масса 1 м трубы (кожуха), кг;

L—длина проходки, м; f—коэффициент трения стали в грунте.

Расчетные величины l/_0l f, о_Упл приведены в табл. 6.

Таблица 6

Грунт и0 / °упл. МПа Песчаный 0,35—0,5 0,6—0,6 5—6 Глинистый 0,3—0,6 0,5—0,75 1,5—2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций применяется в основном под естественными и искусственными препятствиями; автомобильными и железными дорогами, городскими улицами, существующей сетью коммуникаций и др. Пересечения прокладываемых коммуникаций с препятствиями получили наименование переходов.

При их возведении наиболее трудоемким и сложным является процесс прокладки защитной трубы-кожуха, в качестве которого в большинстве случаев используется стальная труба.

Бестраншейная прокладка трубы-кожуха заключается в устройстве горизонтальной или с требуемым уклоном скважины с одновременной ее обсадкой стальной трубой. Проходка горизонтальных скважин с последующей обсадкой применяется крайне редко в связи с возможностью обвала стенок скважины

Известно, что при строительстве в городских условиях и реконструкции промышленных предприятий одной из важных задач является развитие сетей водопровода, канализации, электро- и газоснабжения на территориях существующей застройки. Проведение работ по устройству коммуникаций открытым способом влечет за собой прекращение движения транспорта, повреждение зеленых насаждений, мешает благоустройству, что требует значительных средств на восстановление. Большое количество пересечений проложенных ранее трубопроводов и кабелей с вновь строящимися коммуникациями является препятствием для ведения работ открытым способом с применением высокопроизводительной землеройной техники Повышенными затратами и сложностью ведения работ отличается открытая прокладка коммуникаций также в зимнее время, когда требуется разрыхлять большие объемы мерзлого грунта вблизи существующих сооружений и действующих коммуникаций.

Целесообразность бестраншейной прокладки коммуникаций связывают в этом случае обычно только с необходимостью преодоления препятствий в виде дорог, сооружений, зеленых зон, но не учитывают глубину заложения и фактор удорожания разработки мерзлого грунта. В то же время известно, что при прокладке труб диаметром 200 мм и выше на глубине 3—4 м в условиях промерзания грунта на 1,5 м бестраншейный способ более экономичен даже в сравнении с экскаваторной разработкой грунта. При бестраншейной прокладке труб объемы земляных работ снижаются в 6—10 раз.

Возросшие объемы работ по бестраншейной прокладке коммуникаций, высокие требования к темпам и качеству сооружения бестраншейных переходов требуют дальнейшего совершенствования специальной техники и технологии производства работ.

Разработкой этих вопросов в СССР занимаются различные министерства, ведомства и организации. Единой организации, обобщающей опыт бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций, не имеется. Выпуск средств механизации для этих работ не централизован. Глава СНиП III-29-76 «Газоснабжение. Внутренние устройства. Наружные сети и сооружения» и глава СНиП 111-30-74 «Водоснабжение, канализация и теплоснабжение. Наружные сети и сооружения» дают общие рекомендации по возможности применения закрытой проходки (перечень способов и методов).

3

Поэтому, как показывает практика, строительные организации при необходимости выполнения работ по бестраншейной прокладке коммуникаций не имеют возможности обеспечить обоснованный выбор оборудования и технологии с учетом конкретных условий строительства и обеспечить эффективное и безаварийное производство этих работ.

Имеющаяся информация по бестраншейной прокладке труб-кожухов разрознена и не в полной мере отражает фактическое состояние вопроса.

Для восполнения этого пробела был обобщен опыт ряда производственных, проектных и научно-исследовательских организаций по бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций и на этой основе разработано данное Руководство. В него включена техническая информация о методах бестраншейной прокладки, о необходимой для этого техники, рациональной технологии, а также вопросы подготовки и контроля указанных работ.

Руководство разработано Центральным научно-исследовательским и проектно-экспериментальным институтом организации, механизации и технической помощи строительству Госстроя СССР, Институтом горного дела СО АН СССР, Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ Минмонтажспецстроя СССР, ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР, трестом Оргтехстрой Главновосибирскстроя, трестом Ленорг-инжстрой и СКТБ Главмосинжстроя.

При подготовке Руководства использованы материалы Всесоюзного научно-исследовательского института по строительству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ), СКВ Газстроймашина, НИИ Мосстроя, Центрального научно-исследовательского и проектно-конструкторского института (ЦНИИподземмаш) МУП СССР, Отраслевой научно-исследовательской лаборатории сооружения трубопроводов Московского института нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина и др.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СПОСОБАХ ПРОКЛАДКИ ПЕРЕХОДОВ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

1.1. Из известных способов бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций в настоящем Руководстве рассматриваются только основные (в соответствии с главами СНиП II1-29-76 и II1-30-74), получившие применение при устройстве переходов диаметром до 1720 мм:

бестраншейная прокладка труб без извлечения грунта — прокол:

путем статического внедрения (гидравлическими домкратами, полиспастными системами и др.);

с применением ударных устройств (пневмопробойников и др.); бестраншейная прокладка труб с разработкой и извлечением грунта — продавливание:

с опережающей разработкой грунта перед прокладываемой трубой (транспортирование грунта по трубе шнеком, конвейером идр.); путем извлечения грунтового керна из продавливаемой трубы. Применение того или иного способа зависит от конкретных условий строительства переходов инженерных коммуникаций.

Таблица I

Способ прокладке Факторы, влияющие на выбор средств и способа прокладки диаметр скважин, мм длина скважин, м грунтовые условия 1 Статический прокол Прокол пневмопро 1 До 400 40—50 Глинистые и песчаные грунты I—IV категорий любой влажности. Лучшие результаты в глинистых и суглинистых грунтах. В песчаных грунтах требуются большие усилия прокола бойниками 63—400 До 60 То же Прокол с применением вибрационной техники 270—426 До 50 Продавливание с опережающей разработкой грунта 400—1720 30—80 Любые необводненные грунты I—IV категорий, устойчивые Любые грунты I—IV категорий Продавливание путем извлечения грунтового керна из продавливаемой трубы 800—1720 25—60 Продавливание с применением пневмопробойников 300—600 25—40 То же

5

1.2. Основными факторами, влияющими на выбор способа и средств устройства бестраншейных переходов инженерных комму* никаций, являются:

диаметр и длина прокладываемой трубы (кожуха); грунтовые и гидрогеологические условия;

назначение и техническое состояние наземных сооружений по трассе перехода;

эксплуатационные требования к сооружаемому переходу (точность прокладки, требования к изоляции и др.); возможность размещения оборудования; время года, климатические условия;

экономическая целесообразность применения того или иного способа (при наличии нескольких вариантов).

На практике влияние этих факторов определило предпочтительные условия применения указанных способов бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций (табл. 1).

Область применения, технические и технологические особенности способов и средств бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций

1.3.    Прокол широко применяется для прокладки труб малых диаметров. При этом способе массив грунта прокалывают без удаления грунта из скважины. Для этого требуются значительные усилия подачи труб в забой, что ограничивает диаметр прокладываемых труб до 400 мм, а длиьу — до 60 м.

Лучшие результаты этот способ дает в глинистых и суглинистых (связных) грунтах. Наличие гравия в грунтах не является препятствием для прокола. При наличии крупных валунов применять этот способ нецелесообразно. В песчаных грунтах способ требует приложения больших усилий подачи трубы и поэтому менее эффективен.

При статическом проколе можно вести прокладку труб диаметром 350—400 мм, длиной до 50 м в грунтах I—IV категорий независимо от их влажности. Для статического прокола грунта стальными трубами применяются домкраты, насосы, направляющие установки и др. Наиболее эффективными из них являются проколь-ная установка Главмосстроя, разработанная НИИМосстроя, и установка ГПУ-600, разработанная Львовским политехническим институтом.

В последние годы широкое распространение получили пневмопробойники (самодвижущиеся пневматические машины ударного действия), особенно СО-144, ИП-4605, СО-134, ИП-4603. Разработаны установки, действующие по принципу ударно-вибрационного воздействия на грунт при проколе (УВВГП-400 конструкции ВНИГС и УВГ-51 конструкции МИНХ и ГП им. И. М. Губкина).

1.4.    Продавливание с опережающей механизированной разработкой грунта и одновременным внедрением прокладываемой трубы применяется для прокладки кожухов диаметром 420—1720 мм.

При этом способе (горизонтальное бурение) ведется опережающая разработка грунта в забое с образованием скважииы несколько большего диаметра (на 10—50 мм), чем прокладываемая труба.

6

Основной операцией является разработка грунта в забое, в от* личие от прокола, где скважины образуются вследствие уплотнения грунта без выдачи его на дневную поверхность. Расход энергии на проталкивание труб в готовую скважину здесь сравнительно небольшой. Поэтому подача труб осуществляется лебедками через систему полиспастов или домкратами небольшой мощности (80—500 кН). Диаметр скважин при этом доходит до 1720 мм, а длина продавли-вания до 70—80 м. Прокладку можно вести в грунтах любой крепости (даже скальных). Однако этот способ недостаточно эффективен в обводненных и сыпучих грунтах, где зазоры между трубой и стенками скважин не сохраняются длительное время.

В настоящее время разработано, изготовлено и применяется большое количество различных по конструкции машин горизонтального бурения. В Руководстве приводятся лишь некоторые из них, получившие наибольшее распространение в строительстве (прил. 2).

1.5.    Продавливание путем извлечения грунтового керна из продавливаемой трубы заключается в том, что прокладываемые трубы-кожухи открытым концом, снабженным кольцевым ножом, вдавливают в массив грунта. Образующийся грунтовый керн разрабатывают и удаляют. Это позволяет вести безопасную проходку даже в сильно увлажненных грунтах.

Указанные способы закрытой проходки и средства механизации используются для переходов диаметром до 1720 мм, длиной до 100 м.

1.6.    При необходимости устройства переходов большего диаметра и большей длины применяются другие технологические способы и оборудование:

продавливание с помощью специальных установок железобетонных конструкций диаметром до 3000 мм и более;

щитовой способ, обеспечивающий проходку выработки требуемых размеров с помощью специальных проходческих щитов с устройством обделки из сборных элементов;

горные способы (штольневые) с механизированной разработкой и транспортированием грунта.

При продавливании железобетонных конструкций используется комплекс оборудования, включающий ножевую секцию, соединенную с головным звеном железобетонного тоннеля, или щит, конвейер-перегружатель, специальную основную (а в некоторых случаях и промежуточную) домкратную установку большой мощности, средства горизонтального транспортирования разрабатываемого грунта, а также систему нажимных патрубков и грузоподъемное оборудование. Проходка этим способом осуществляется обычно на длину до 30—70 м.

В настоящее время создаются комплексы для продавливания, в которых предусматривается использование в ножевой секции или щите экскаваторного оборудования. Проходку намечается вести с использованием промежуточных домкратных установок и с созданием вокруг продавливаемого тоннеля «тиксотропной рубашки», что позволит существенно повысить длину продавливания.

Наибольшей универсальностью обладает щитовой способ, позволяющий прокладывать каналы (тоннели) практически на любую длину и в любых грунтовых условиях. Уже в настоящее время значительное число тоннелей строится этим способом.

Что касается горных (штольневых) методов, то они ввиду их высокой трудоемкости в последнее время при прокладке каналов

7

практически не применяются. Устройство подземных переходов большого диаметра и длины регламентируется главами СНнП ИМ 1-77 «Подземные горные выработки» и СНнП Ш-44-77 «Тоннели железнодорожные» автодорожные и гидротехнические. Метрополитены» и выполняется специализированными трестами горнопроходческих работ.

2. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО УСТРОЙСТВУ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ПЕРЕХОДОВ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИИ

2.1.    Рекомендации настоящей главы распространяются на производство и приемку работ при строительстве инженерных коммуникаций» а именно участков» сооружаемых бестраншейной прокладкой в виде горизонтальных скважин способами прокола, продавливания и горизонтального бурения.

2.2.    Земляные, свайные и другие виды работ, связанные с прокладкой инженерных коммуникаций, предшествующие и сопутствующие бестраншейной прокладке отдельных участков, устройству рабочих и приемных котлованов, должны производиться с учетом требований соответствующих глав СНиП или других документов, утвержденных Госстроем СССР.

2.3.    Очередность и способы производства работ по бестраншейной прокладке должны быть взаимно увязаны с работами по строительству инженерных коммуникаций в целом (как вновь прокладываемых, так и существующих), строительством подъездных дорог и другими работами.

2.4.    Работы по бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций, а также устройству приемных и рабочих котлованов без проектов производства работ запрещаются. Проект производства работ разрабатывается на основе общего проекта и проектной документации по организации строительства и производству работ.

Состав проекта производства работ определяется СНиП и соответствующими инструкциями.

При составлении проекта производства работ должны использоваться имеющиеся типовые проекты и технологические карты на основные виды работ по бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций.

Проект на бестраншейную прокладку защитного кожуха (футляра) должен содержать следующие материалы:

план перехода с расположением и привязкой всех размеров рабочего и приемного котлованов и расстояния между ними;

поперечный профиль перехода и полосы отвода с указанием всех насыпей, выемок, водоотводов, лесопосадок, линий и кабелей связи, высотных отметок рабочего и приемного котлованов, а также рабочего трубопровода и кожуха;

данные по основным инженерно-геологическим характеристикам грунтов;

данные по конструкции, креплению, обустройству котлованов и упорной стенки;

данные по обеспечению работ системами электроснабжения;

схемы производства работ с указанием мероприятий по обеспечению безопасности движения транспорта и производства работ.

На плане и разрезах участка работ должны быть указаны все

8

существующие и проектируемые сооружения и близлежащие под* земные коммуникации.

При привязке типового проекта диаметр кожуха принимается в зависимости от диаметра рабочего трубопровода, способа его про-кладки и длины перехода. Затем на выбранной типовой схеме перехода указываются диаметр кожуха и глубина его заложения.

Все эти данные должны быть нанесены на соответствующие схемы типового проекта.

Проект производства работ должен быть согласован с заказчиком, а также владельцами пересекаемых и близлежащих подземных коммуникаций. Приступать к работе по несогласованным проектам категорически запрещается.

2.5.    На применяемые машины (установки) строительная организация должна иметь инструкции по уходу и эксплуатации.

2.6.    Строительная организация обязана вести по каждому объекту бестраншейной прокладки переходов инженерных коммуникаций специальный журнал (прил. 1).

2.7.    Работы должны производиться в соответствии с требованиями главы СНиП II1-4-80 «Техника безопасности в строительстве» при соблюдении правил Госгортехнадзора, технической инспекции, правил производства работ при прокладке и переустройстве подземных сооружений, благоустройстве городских территорий в устройстве дорожных покрытий, а также положения об охране подземных и надземных инженерных сооружений.

2.8.    Во время бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций под железнодорожными путями или автомобильной дорогой, зданиями и сооружениями, а также в грунтах с особыми свойствами (просадочных, насыпных, мерзлых и др.) необходимо осуществлять постоянный геодезический надзор за их состоянием и осадками земной поверхности. Методика геодезических наблюдений устанавливается в проекте с учетом затрат, необходимых для устройства реперов и марок и осуществления наблюдений.

2.9.    Применяемые при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций металлические трубы, материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта, соответствующих государственных стандартов н технических условий.

2.10.    Материалы инженерно-геологических изысканий участка, на котором предусматривается бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций в защитном кожухе (футляре), должны содержать следующие данные: удельный вес и объемную массу, пористость и влажность грунтов, глубину залегания и характеристики водоупо-ра, предел прочности грунтов на одноосное сжатие, угол внутреннего трения, коэффициенты фильтрации грунтов, статические напоры грунтовых вод, степень и состав их минерализации и агрессивности.

Инженерно-геологические изыскания, выполненные для проектирования полного комплекса прокладки инженерных коммуникаций, должны быть дополнены в содержать более подробные сведения в пределах участка бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций.

Материалы изысканий должны содержать данные об обследовании и состоянии всех существующих наземных н подземных сооружений, расположенных в зоне и вблизи зоны бестраншейной прокладки защитного кожуха (футляра) для пропуска инженерных коммуникаций.

9

1

— упорная стенка; 2 — подвижной упор; 3 — домкраты; 4 — нажимная плита; б — направляющая рама; € — консоли; 7 — насосная станция; 8 — фиксаторы

Рис, 5, Установка Главмосстроя для прокладки труб способом прокола

/ — упорная стенка; 2 — подпорка; 3 —упор; 4 — домкрат; 5 — пята; € — выступы; 7 — рама; 3 — ребро; .9 — кулаки; 10 — подставки; // — насосная станция; 12 — тележка

ловой агрегат возвращают в исходное положение, монтируют на раме следующее звено трубы, сваривают его с предыдущим, и цикл работ повторяется.

труб, мм........... 200—400

Длина прокола, м....... 20—45

Скорость прокладки, м/смена ...    25

Гидравлический домкрат:

ход, мм........... 1000

усилие, кН.......... 1700

скорость перемещения штока,

м/мпп........... 0,5

Насосная станция:

тип насоса .......... Н-401

число насосов........ 2

19