Способ бестраншейной прокладки труб в грунте

 

СОЮЗ CGBETCHNX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д1) Е 02 Г 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71) 4136406/03 (22) 21.08.86 (46) 17.08.92, Бюл . М 29 (71) Институт горного дела

СО АН СССР (72) !0.Б. РейФисов, В.А. Григоращенко и В.П, Гилета (56) Авторское свидетельство ССГР

V 1664980, кл. Е 02 F 5/18, 1985.

Авторское свидетельство СССР (! 802464, кл. E 02 Г 5/18, 1979. (54) СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОИ ПРОКЛАДКИ

ТРУБ В ГРУНТЕ (57) Изобретение относится к горному и строительному производству и предназначено для прокладки кожухов из стальных труб для подземных инженерных коммуникаций. Цель изобретения повышение произв.-сти за счет разрушения грунтовой пробки (ГП) ударной наг рузкой (YH). Для этого в грунт погружают трубу с открытым передним торцом

Способ бестраншейной прокладки труб относится к горному и строительному производству и может быть ис" пользован при прокладке кожухов из стальных труб для подземных инженер-ных коммуникаций„

Цель изобретения - повышение про" изводительности за счет разрушения .. грунтовой пробки ударной нагрузкой.

На фиг. 1 показаны погружение тру бы в грунт и образование грунтовой

ЯЛ „1752883 Al

2 и удаляют из нее грунт посредством прикладываемой к трубе УН. Причем энергию УГ периодически изменяют. При образовании ГП энергию УН снижают до прекращения поступательного перемещения трубы. При этом пропорционально повышают частоту ударов, Затем по мс ре разрушения ГП энергию УН увели ивают до исходной величины. Исходную величину А щ энергии УН выбирают в соответствии с выражением А,„, ) 2f f(Q,p+

+ O ) -: g % ) - S где f — коэФфициент трения трубы о грунт; вес трубы; nk — вес керна грунта в трубе, В „ - упругий отказ трубы за один удар, При образовании ГП энергию

УН снижают до величины Ao Tp опреде- 3 ляемой по выражению А0т ="f (ОтР+

+ 0к) (2 2тр+ ><)) Supp ° Периодическое изменение величины УН позволяет C увеличить скорость погружения трубы и удаления грунта из нее, исключит ь" операцию стояорения трубы, т,е. повы" сить произв-сть. 2 з.п. @-лы, 2 ил. . ъ пробки; на фиг. 2 - транспортировани= . грунта из труб и ликвидация грунтовой пробки.

Бестраншейная прокладка труб предложенным способом выполняется в следующей последовательности..

Трубу 1 открытым передним торцом погружают в грунт ударным механизмом

2 с энергией удара А „„,. При этом труба погружается в грунт с высокой ско- ростью, а керн грунта 3 стремится пе2

3 7 7 7ЯЯ реместиться Ilo направлению ударной нагрузки, что вызывает образова>>ие грунтовой пробки 4 в передней части трубы ), Процесс образования грунтовой пробки начинается не одновреме»»о с началом погружения трубы, а несколько позже. В начале погружения трубы грунт, поступающий в нее через Открытый передний торец, под действием зна-10 копеременных динамических нагрузок, вызванных возвратно-поступательным характером движения трубы, теряет связность (происходит разрушение структуры грунта) и под действием гравитаци- g онных сил расплывается в трубе, перемещаясь в противоположном забивке направлении. По мере увеличения об>,е>ла поступившего в трубу грунта увеличивается подпор, создаваемый этим грунтом и препятствующий поступлени>о в трубу новых порций грунта. Начинается образование грунтовой пробки 4, и скорость погружения трубы начинает падать.

Однако до этого момента труба успе"-2 вает йереместиться на некоторое расстояние с высокой скоростью, Разрыв во времени между началом погружения тру- бы и началом образования грунтовой пробки (снижением скорости погружения) 3Ñ особенно существенно проявляется при прокладке труб большого (свыше 500 и>>) диаметра и для труб любого диаметра в малосвязных грунтах.

Как только начинается интенсивное уменьшение скорости погружения труб>ы, что свидетельствует о начале образова-ния грунтовой пробки, энергию удара снижают до прекращения остаточных перемещений трубы, т.е. до значения,я

А ми> = Аотр, При этОм труба 1 не дви"" жется вперед, а под действием ударного импульса и упругих сил грунта совершает колебательные движения с мак-симальной амплитудой. Р

Керн грунта 3 транспортируется из . трубы 1 с максимально возможной ско-ростью. Одновременно происходит интенсивное разрушение грунтовой пробк>л.

Уменьшение массы грунта, находящегося 50 в трубе, и раз рушение грунтовой пробки . снижают сопротивление движению трубы и она начинает двигаться вперед. Б: этот момент энергию удара вновь повышают до значения А», „, процесс тран-спортирования грунта прекращаетсл, а труба вновь начинает погружаться в грунт с максимальной скоростью до очередного образования грунтовой пробки, после чего энергию удара BwoBb поднимают и т.д. После погружения трубы на заданную длину энергию удара снижают до прекращения остаточных перемещений трубы и начинается интенсивныл процесс транспортировки из трубы оставшегося в ней грунта, По мере уменьшения веса керна в трубе грунта сопротивление перемещению трубы уменьшается, поэтому энергию удара периодически снижают, не допуская сколько-нибудь значительных остаточных перемещений трубы и поддерживая максимальную скорость самотранспортирования грунта. Ударные воздействия на трубу продолжают до полного удале IM>I грунта vl3 нее.

Пропорциональное повышенле частоты ударов при снижении энергии удара позволяет при неизменной мощности . ударного механизма повысить и»тенсив" ность разрушения грунтовой пробки и скорость удаления грунта из трубы, т,е. повысить производительность.

Сни.кение энергии удара до прекраще»ил остаточных переиещений после забивки трубы на требуемую длину обес-печивает удаление оставшегося 3 ней грунта без стопорения трубы и с мак" си ма л ь ной с корост bK> .

Трубу забивают ударной нагрузкой с энергией удара А „,удовлетворяющей ,ча кс, выра>кенлю а при возникновении грунтовой пробки энергию удара снижают до величины

А т, определяемой выражением

2 (РР+ О;,) от > Я + ц » ° (2>

- ..>р где C - коэ,">фицие>->т трения трубы о грунт; (?„-Р— вес трубы;

0I, - вес керна грунта в трубе;

S, — упругий отказ трубы за один удар °

Периодическое изменение величины ударной нагрузки позволяет увеличить скорости погружения трубы и удаления грунта из нее, исключить операцию сто-. ! порения трубы, т.е. повысить производительность. Предлагаемый способ позволяет использовать для погружения трубы ударный механизм с энергией уда" ормулаизобретения

1. Способ бестраншейной прокладки труб в грунте, согласно которому погружают в грунт трубу с открытым передним торцом и удаляют грунт из трубы посредством прикладываемой к трубе ч ударной нагрузки, о т л и ч а ю щ и ис я тем, что, с целью повышения производительности за счет разрушения грунтовой пробки ударной нагрузкой, энергию ударной нагрузки периодически изменяют, причем при образовании грунтовой пробки энергию ударной нагрузки снижают до .прекращения поступательного перемещения трубы, а затеи по мере разрушения пробки энергию ударной наг рузки увеличивают до исходной величи}ны.

). Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что исходную величину энергии ударной нагрузки А,чаек выби-рают в соответствии с выражением

А з» Я (От +О к)

МОКС ( тр где Е - коэффициент трения трубы о грунт; ! тр- вес трубы; к - вес керна грунта в трубе;

S „- упругий отказ трубы за,один удар °

3. Способпопп. 1и 2, отли" ч а ю шийся тем, что при снижении энергNN ударной нагрузки пропорционально повышают частоту ударов.

5 17 288

pR 3HBNHT8flbH0 превышающей значение энергии удара, при которой происходит транспортировка грунта из трубы под действием ударной нагрузки, Воздейст- . вие на труоу ударной нагрузки с большой энергией удара обеспечивает зна- . чительную скорость погружения трубы в грунт. Эта скорость остается практически неизменной в течение некоторого 19 промежутка времени, Грунт, поступающий внутрь трубы при высокой скорости ее погружения, постепенно уплотняется.

Это приводит к тому, что у переднего торца трубы начинает образовываться 15: грунтовая пробка и скорость погружения трубы резко понижается. Понижение энергии удара до прекращения остаточных перемещени". трубы приводит к тому, что под действием возвратно-поступа- 2О. тельных перемещений трубы керн грун" та в трубе интенсивно перемещается к заднему торцу трубы и удаляется из нее с максвмальной скоростью. ОдновременНо происходит интенслвное разрушение

25 грунтовой пробки. Удаление части грунтового керна из трубы и разрушение грунтовой пробки обеспечивают после увеличения энергии удара до первона" чальнол величины высокую скорость по" груженля трубы в грунт.

Таким образом, и погружение трубы и удаление грунта из нее происходит с высокими скоростями, превышающими соответствующие скорости при использо- р5 вании способа, принятого за прототип.

При работе в устойчивых грунтах выражения (1) и (2) позволяют установить значения, до которых периодически изменяют энергию удара. Правые части (О выражений (1) и (2} представляют собой границы диапазона энергии удара, в котором происходит одновременное погружение трубы и транспортирование грунта из нее под действием ударной нагрузки: Выражение (1) определяет в устойчивых грунтах верхний предел этого диапазона, когда скорость транспортиро" (/ !

3 6 вания грунта равна нулю„ но грунтовая пробка (уплотнение грунта в трубе) еще не образуется. а при образовании грунтовой пробки энергию ударной нагрузки ""íèæàþò до величины А тр, определяемой согласно выражению и я л,тр gq .i.q „ тр оаказ 2739 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при Г!(!1Т СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Редактор Т. !0рчикова

Составитель С. Робатень

Техред И.Моргентал Корректор Н.!(ешелн