Способ изготовления трубопровода в грунте и устройство для его осуществления

 

L Способ изготовления трубопровода в грунте, включающий проходку скважины посредством рабочего органа с одновременной прокладкой внутренней защитной надувной оболочки и подачей связующего на наружную стенку этой оболочки, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности трубопровода, между наружной стенкой внутренней защитной оболочки и стенкой скважины размещают оплетку, при этом связующее подают в полость оплетки , а защитную надувную оболочку подают в полость оплетки через слой связующего . (Л С --л-- , .ly vt:--.-V ..-: iГ-..ххл уххлллд со Nut О 4; ос У/ //////////////// // // ////////////// фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3797410/29-03; 3797415/29-03;

3797413/29-03; 3797908/29-03 (22) 17.10.84 (46) 15.05.87. Бюл. № 18 (71) Трест «Южводопровод» (72) В. В. Шишкин, В. Н. Олейник

Н. Ф. Кряжевских и А. В. Андрианов (53) 621.643.002.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 89920, кл. E 02 F 5/10, 1940.

Патент США № 3422631, кл. 61 — 72, опублик. 1969. (51) 4 Е 02 F 5 10; F 16 1 1 02; Е 02 F 5 18 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА В ГРУНТЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ изготовления трубопровода в грунте, включающий проходку скважины посредством рабочего органа с одновременной прокладкой внутренней защитной надувной оболочки и подачей связующего на наружную стенку этой оболочки, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения прочности трубопровода, между наружной стенкой внутренней защитной оболочки и стенкой скважины размещают оп.петку, при этом связующее подают в полость оплетки, а защитную надувную оболочку подают в полость оплетки через слой связующего.

1310481

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед прокладкой оплетки и внутренней защитной надувной оболочки в скважину вводят дополнительную внешнюю защитную надувную оболочку.

3. Устройство для изготовления трубопровода в грунте, состоящее из базовой машины, на которой установлен рабочий орган герметичной камеры, в которой размешена катушка с защитной внутренней надувной оболочкой, конец которой вывернут наизнанку и закреплен в направляющей трубе, источника подачи рабочего агента в полость защитной внутренней надувной оболочки, патрубка для подачи связующего. отличающееся тем, что, с целью повышения прочности трубопровода, устройство снабжено механизмом для подачи оплетки, конец которой закреплен на направляющей трубе.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что механизм для подачи оплетки установлен на базовой машине, которая имеет стойку с каналом, при этом конец оплетки пропущен через канал в стойке.

5. Устройство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что механизм подачи опИзобретение относится к способам формирования трубопроводов непосредственно в грунте и может быть использовано также для ремонта трубопровода.

Целью изобретения является повышение прочности трубопровода.

На фиг. 1 изображен трубопровод; на фиг. 2 — первый вариант выполнения устройства; на фиг. 3 — второй вариант выполнения устройства; на фиг. 4— устройство с механизмом подачи оплетки в виде рулонов ленточного материала, третий вариант; на фиг. 5 — устройство с дополнительной внешней защитной надувной оболочкой, четвертый вариант.

Трубопровод состоит из рукава-оплетки в виде тканой оболочки 1, которая пропитана связующим 2. Внутренняя поверхность рукава-оплетки 1 покрыта защитной надувной оболочкой 3, которая жестко склеена связующим 2 с рукавом-оплеткой 1. Связуюн(ий состав 2 впрессован в грунт скважины и образует дополнительный прочный слой 4. Рукав-оплетка (тканая оболочка) может быть выполнена из прочных волокон, проволоки, стекловолокна, углеволокна или полимерных волокон. При возникновении в трубопроводе, выполненном

1О !

2О

25 летки выполнен в виде дополнительной катушки.

6. Устройство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что механизм для подачи оплетки выполнен в виде вязальной машины, на которой размещен патрубок для подачи связующего.

7. Устройство по пп. 3 — 5, отличающееся тем, что патрубок для подачи связующего сообщен с полостью направляющей трубы.

8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что механизм для подачи оплетки выполнен в виде размещенных на валу рулонов ленточного материала, при этом вал закреплен на рабочем органе.

9. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом для подачи дополнительной внешней защитной оболочки, который установлен на базовой машине, а механизм подачи оплетки выполнен в виде поршня с валом и размешенных на последнем рулонов ленточного материала, при этом поршень помещен в полость дополнительной внешней защитной оболочки, конец которой закреплен на направляющей трубе. из указанных материалов, разрыва распространение образованной щели быстро гаснет.

Устройство по первому варианту (фиг. 2) состоит из базовой машины 5, на которой расположен механизм подачи оплетки в виде сменной катушки 6 с намотанной на ней оплеткой 1 в виде рукава, которая пропущена через стойку 7 и канал 8 в рабочем органе-дренере 9. На базовой машине 5 также установлен радиоприемник 10, электрически связанный с движителем базовой машины 5. Радиоприемник 10 принимает электромагнитные сигналы от радиопередатчика 11, электрически связанного с электроманометром !2, который установлен в герметичной камере 13. В камере 13 также установлена сменная катушка 14 с намотанной на ней внутренней защитной надувной оболочкой 3, конец 15 которой вывернут наизнанку и закреплен на внутренней стенке направляющей трубы 16. Конец 17 оплетки 1 соединен с наружной поверхностью направляющей трубы 16.

Система 18 подачи клеящего состава (связующего) соединена с полостью трубы 16, расположенной перед концом 15 надувной оболочки 3. Система 19 подачи рабочего

1310481 агента соединена с герметичной камерой 13.

Электроманометр 12 электрически связан с системой 19 подачи рабочего агента. Стойка 7 скреплена рычагом 20 с базовой машиной 5.

В устройстве по второму варианту (фиг. 3) на базовой машине 5 установлен механизм 2! изготовления тканой оболочки (оплетки), например круглая основовязальная машина, которая закреплена с возможностью вращения на барабане 22.

В механизме 21 изготовления тканой оболочки 1 на подшипниках установлена труба 23, которая сообщена с системой 18 подачи связующего.

Устройство работает следующим образом.

Базовая машина 5 начинает движение, при этом дренер 9 образует скважину в грунте. Тканая оболочка 1 (оплетка) начинает сматываться со сменной катушки 6 и укладывается в образованной. скважине. В это время включают систему 18 подачи связующего и закачивают в тканую оболочку 1 необходимое его количество. После этого включают систему 19 подачи рабочего агента. Внутренняя надувная защитная оболочка

3 начинает перемещаться внутри тканой оболочки 1, поджимая ее к грунту, при этом она перемещает перед собой связующее, которое пропитывает тканую оболочку 1 и частично за счет давления впрессовывается в грунт. При этом связующее давит на дренер 9, увеличивая его продольное усилие. В случае прорыва надувной оболочки 3 рабочий агент выходит из надувной оболочки 3 через скважину в вертикальную щель в грунте и отверстие 8. Давление в корпусе 13 падает и электроманометр 12 подает сигнал на радиопередатчик 11, который подает сигнал приемнику 10. Радиоприемник 10 подает сигнал на движитель базовой машины 5, которая останавливается.

После ликвидации прорыва вновь начинают процесс изготовления трубопровода.

Механизм 21 изготовления выполняет оболочку из волокна, которая уходит в отверстие 8 в дренере 9. При сходе тканой оболочки 1 с механизма 21 в нее из трубы 23 от системы 18 поступает клеящий состав (связующее) .

При изменении рельефа местности механизма 21 изготовления оболочки 1 проворачивается в барабане 22. В остальном устройство работает так же, как и в первом варианте.

Пример. Изготовляют трубопровод диаметром 70 мм и длиной 100 м. С помощью трактора «Кировец» делают прокол в грунте диаметром 75 мм. Во время образования прокола в отверстие укладывают пожарный рукав (оплетку) 1 — 75 мм, разматывая его с барабана, установленного на тракторе. После этого со свободного конца пожарного рукава (оплетки) в него закачивают 140 кг клея «Спрут». Затем

1О

55 закрепляют в конце свободного пожарного рукава полимерный рукав D — 72 мм из пленки ПХВ. Рукав из пленки выворачивают наизнанку и в отогнутые края рукава подают под давлением 0,1 МПа сжатый воздух. После укладки полимерного рукава трубопровод герметизируют и выдерживают под давлением 0 1 МПа 36 ч, в течение которых клей «Спрут» полимеризуется, соединяя рукава между собой.

Устройство по третьему варианту (фиг. 4) состоит из базовой машины 5, на которой установлен (рабочий орган) прокол 9 со стойкой 7, в которой выполнен канал 8, сообщенный с системой 18 подачи связующего состава.

Рабочий орган 9 соединен с расширителем 24, в пазу 25 цилиндрической части 26 которого установлены две торовые эластичные камеры 27 и 28, соединенные через гидрораспределитель 29 с гидравлической системой 30.

На торцовой части расширителя 24 размещен механизм 6 подачи оплетки, выполненный в виде вала 31 с установленными на нем рулонами 32 и ЗЗ лент 34 и 35, концы которых закреплены на направляющей трубе 16.

Труба 16 сообщена с герметичной камерой 13, в которой размещена сменная катушка 14 с намотанной на ней внутренней защитной оболочкой 3, конец 5 которой вывернут наизнанку и закреплен на внутренней поверхности трубы 16.

Система 19 подачи рабочего агента сообщена с герметичной камерой !3.

Устройство по третьему варианту работает следующим образом.

Перемещают базовую машину 5, которая передвигает прокол 9 в грунте с помощью продольного ножа.

В торовые камеры 27 и 28 последовательно закачивается жидкость. Торовые камеры 27 и 28, расширяясь, увеличивают диаметр отверстия. Грунт при увеличении отверстия закрывает продольную щель, возникшую от движения продольного ножа. Через канал 8 в полость скважины постоянно закачивается клей (или цемент) .

Ленты, сползая с рулонов 32 и 33, укладываются к стенкам отверстия в грунте.

Количество лент может быть любым. Навивка в рулоны может быть правая или левая, или смешанная.

Системой 19 в эластичный рукав 3 подают сжатый воздух, который начинает перемешать по виткам лент 34 и 35, прижимая их к стенкам отверстия в грунте.

Зазоры между лентами 34 и 35 заполняются клеем.

После полимеризации клея получается прочный трубопровод.

Пример. Проколом в грунте изготавливаюг отверстие диаметром 100 мм, которое расширяют до диаметра 200 мм путем

1310481 раздувания эластичных камер, закачивая в них под давлением 12 МПа масло.

На стенку отверстия в шахматном порядке укпадывают три винтовых слоя металлической ленты толщиной 0 3 мм. Пространство между слоями лент заполняют клеем

«Спрут». Толщина слоя клея 0,5 мм.

После этого в оплетку из лент вводят эластичный рукав, выполненный из полиэтиленовой пленки толщиной 1 мм. В трубопроводе создают давление воздуха 1,2 МПа.

Трубопровод выдерживают под давлением в течение 20 ч до полимеризации клея.

Устройство по четвертому варианту (фиг. 5) состоит из базовой машины 5, на которой установлен рабочий орган (ротор) 9 и транспортер 36.

За базовой машиной 1 следует вибрационный каток 37.

Один конец дополнительной внешней защитной надувной оболочки 38 намотан на барабан 39 и закреплен на направляющей 2( трубе 16. Герметичная камера 13 с катушкой 14, на, которой намотана внутренняя защитная оболочка 3, соединенная с трубой 16. Конец внутренней защитной оболочки 3 вывернут наизнанку и закреплен в трубе 16.

В полости внешней защитной оболочки 38 установлены рулоны 32 и 33 с лентами

34 и 35, концы которых закреплены на направляющей трубе 16. Рулоны 32 и 33 закреплены на валу 31 поршня 40.

Герметичная камера 13 сообщена с системой 19 подачи рабочего агента.

В полости оплетки 1, образованной лентами 34 и 35, между поршнем 40 и внутренней оболочкой 3 закачан клей.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Ротором 9 базовой машины 5 выкапывают траншею, в которую укладывают дополнительную внешнюю защитную надувную оболочку 38. 40

Системой 19 в трубу 16 закачивают рабочий агент.

Поршень 40 вместе с рулонами 32 и 33 и клеем начинают перемещаться по оболочке 38 под действием раздувающейся внутренней оболочки 3.

Ленты 34 и 35 смачиваются клеем и укладываются винтовыми рядами в оболочке 38. Внутренняя поверхность лент 34 и 35 покрывается защитной оболочкой 3. После полимеризации клея получается прочный трубопровод.

По мере продвижения базовой машины 5 грунт, разрабатываемый ротором 9, транспортером 36 подается в траншею и уплотняется вибрационным катком 37.

Пример. Ротором изготавливают траншею глубиной 2 м и шириной 500 мм. В дне траншеи выполняют полуцилиндрическое уплотнение диаметром 500 мм. В траншею укладывают оболочку 38 диаметром 500 мм из пленки ПВХ толщиной 1 мм и раздувают сжатым воздухом под давлением

0,03 МПа. Траншею засыпают грунтом и грунт уплотняют. После этого давление в оболочке 38 повышают до 0,1 МПа.

В оболочке 38 укладывают четыре винтовых ряда стальной ленты 34 и 35 толщиной 0,1 мм и шириной 400 мм. Направление винтовой укладки в рядах чередуют (правая, левая) . Зазоры между лентами 34 и 35 и оболочкой 38 заполняют клеем «Спрут», путем перемещения по рукаву пробки из клея.

На поверхность лент укладывают внутреннюю защитную оболочку 3 диаметром

494- мм пленки ПВХ толщиной 1 мм.

Внутри образованной трубы создают давление сжатого воздуха, равное 0,6 МПа.

Трубопровод под давлением выдерживают

24 ч до полимеризации клея. После этого трубопровод эксплуатируют.

Использование изобретения позволяет в автоматическом режиме укладывать трубопровод в грунте, при этом наружную и внутреннюю поверхности трубопровода изолируют.

Совокупность надувной оболочки, вокруг которой размещена тканая оболочка, пропитанная связующим составом, позволяет повысить прочность трубопровода и исключает образование лавинообразного разрушения, поскольку тканая оболочка гасит энергию давления трубопровода, так как состоит из переплетения нитей, поэтому распространение продольного разрушения в таком трубопроводе невозможно.

1310481

1310481 фиг 5

Составитель О. Робатень

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 1756/28 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж--35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4