Способ бестраншейной прокладки трубопровода в грунте

 

Изобретение относится к бестраншейной прокладке трубопровода в фунте. В способе трубную плеть, состоящую из соединенных между собой по торцам секций труб, погружают в грунт Погружение трубной плети осуществляют приложением к ее заднему торцу осевой ударной нагрузки По мере погружения трубной плети в грунт ее наращивают. При встрече переднего торца трубной плети с препятствием к заднему торцу трубной плети прикладывают ударную нагрузку, величина которой превышает величину критического усилия, под действием которого трубная плеть переходи; из устойчивого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия 3 зпф-лы, 4 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4929969/03 (22) 22.0491. (46) 30,11.93 Бюл. Йа 43-44 (71) Институт горного дела СО РАН (72) Ткач ХБ, (73) Институт горного дела СО РАН (54) CAOCOS БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ

ТРУБОПРОВОДА В ГРУНТЕ . (57} Изобретение относится к бестраншейной прокладке трубопровода в грунте. В способе трубную плеть, состоящую из соединенных между собой по (в) (и) 2003764 Cl (5Ц 5 K02F5 18

2 торцам секций труб, погружают в грунт. Погру)кение трубной плети осуществляют приложением к ее заднему торцу осевой ударной нагрузки. По мере погружения трубной плети в грунт ее наращивают.

При встрече переднего торца трубной плети с препятствием к заднему торцу трубной плети прикладывают ударную нагрузку, величина которой превышает величину критического усилия, под действием которого трубная плеть переходит из уст()йчивого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия. 3 зл.ф-лы, 4 ил.

2003764

Изобретение относится к строительству и предназначено для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций.

Широко известен способ забивки в грунт металлической плети, состоящей из труб, жестко соединенных по торцу сваркой (Ткач Х.Б., Климашка В.В., Григаращенко

В.А. и др. Бестраншейная прокладка городского, трубопровода. — Строительство трубопроводов, 1973, N 10). Способ состоит в ударном воздействии„осуществляемом пневмапрабойниками, на задний торец забиваемай трубы с последующим удлинением ее за счет приваривания в стык очередной трубы, присоединении к заднему торцу пневмапрабайника и повторением ударного воздействия на всю плеть, забивая ее в грунт. В зависимости ат длины перехода.трубы эти операции повторяются до тех пор, пока длина забитой плети не станет. равной длине перехода.

Недостатком этого способа является разрушение плети по стыковочному шву.

Эта связано с тем, чта в сварном шве прочность примерно на 207, ниже, чем в сплошной трубе. Кроме того, трубная плеть от воздействия осевых усилий совершает поперечные колебания, причинами чего являются несимметричное приложение вынужденных сил, несимметричное сопротивление са стороны грунта, потеря устойчивости плети, причем чем она длиннее, тем при.меньших усилиях возникает потеря устойчивости.

Известен способ забивки трубы в грунт (Минаев B.È. Машины для строительства магистральных трубопроводов. M. Недра, 1985, с.260, рис.3,64). заключающийся в том, чта трубу укладывают в траншею и к заднему ее торцу присоединяют вибромолот горизантального действия, при включении которого труба углубляется в грунт. Интенсивное воздействие ударнога импульса приводит к разрушению одного (наислабейшего) из стыковых сварных сое. динений (сварного шва). Проходка в этом случае прекращается и производится ремонт. При этом сложно удаление трубы из грунта и эта сложность возрастает в случае забивания трубы с открытым торцом, когда грунт поступает в трубу. Это приводит к малой надежности проходки и поэтому известный способ не находит промышленного применения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ бестраншейной проходки коммуникации (Руководство по проходке горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке. инженерных коммуникаций. M.:

Стройиздат, 1982, с.28-31), заключающийся в том, что к заднему торцу уложенной .в приямак трубы присоединяют пневмопробойник, с. помощью которого. создают ударные импульсы, забивающие в грунт трубу.

Если длина проходки превышает длину трубы, последние сварным швом соединяются в одну плеть.

Недостатком этого способа является низкая надежность соединения (стыков).

При возникновении больших усилий (при проходке длинных скважин или:при встрече с неуплотняемым включением) происходит разрушение трубной плети по стыкам, которые являются наименее прочными. В итоге необходимо извлекать трубную плеть для ремонта либо оставлять ее в грунте и осуществлять новую проходку.

Целью изобретенйя является повышение эффективности прокладки трубопрово20 дов в грунтах с. Tâåðäûìè включениями.

Это достигается за счет того, что при встрече переднего торца трубной плети с . препятствием к заднему торцу трубной плети прикладывают нагрузку, величина которого превышает величину критического усилия, пад действием которога трубная плеть переходит из устойчивого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия, Такие операции создают в плети синусоидальное распределение деформации в поперечном направлении, при этом уменьшается амплитуда колебаний в стыках и уменьшается в них напряжение, что исключает разрушение

35 плети по стыкам, Целесообразно к заднему торцу плети при встрече последней с препятствием прикладывать ударную нагрузку, величина которой в 9 раз превышает величину

4О критическогаусилия, поддействием которого трубная плеть переходит из устойчивого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия. Выполнение Такай операции позволяет

45. уменьшить амплитуду поперечных колебаний трубной плети за счет того, что плеть совершает колебания с двумя палуволнами, . а стыки плети размещаются в узловых точ: ках синусоидальнага распределения поперечной деформации.

Целесообразно к заднему торцу трубной плети при.встрече последней с препятствием прикладывать ударную нагрузку, величина которой в 16 раз превышает вели55 чину критического усилия, пад действием которого трубная плеть переходит из устойчивога положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия. Такое выполнение операции позволяет . в большей степени уменьшить поперечные

2003764

30

55 колебания трубной плети, так как последняя совершает поперечные колебания с тремя полуволнами, что повышает прочность стыковочных соединений.

Целесообразно к заднему торцу трубной плети при встрече последней с препятствием прикладывать ударную нагрузку, величина Которой в 25 раэ превышает величину критического усилия, под действием которого трубная плеть переходит иэ устойчивого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равновесия, Такое выполнение операции. создает поперечные колебания с четырьмя полуволнами, что обеспечивает минимизацию амплитуды поперечных колебаний уменьшает нагружение стыковочных соединений плети.

Совокупность и каждый из предложен.ных признаков из известных технических . решений не известны.

На фиг.1 показана плеть без нагрузки, состоящая их двух соединенных между собой труб; на фиг.2 — плеть под нагрузкой, деформируемая в поперечном направлении с потерей продольной устойчивости, когда стык не попадает в узел распределения деформации; на фиг.3 — плеть под нагрузкой, когда стык попадает в узел распределения деформации; на фиг.4 — плеть под нагрузкой; когда образуются две полуволны на участке одной секции плети (распределение поперечной деформации, при которой на участке одной секции плети образуется синусоида).

Сущность предлагаемого способа показана на примере конкретного использования.

Плеть состоит из двух секций 1 и 2, соединенных между собой торцовой сваркой 3 (вазможно и иное соединение, так как практически любое стыковое соединение по прочности уступает сплошному сечению), В качестве секций плети обычно используются трубы, на эта не исключает использование и стержней са сплошным сечением. При воздействии на один из.тарцав плети (упругий торец ее упирается в забой или иное препятствие, когда используется плеть, например, для пробивки пробок в каналах) в плети возникает напряжение. Если усилие мало (меньше эйлеравскай силы Рз) плеть сохраняет продольную устойчивость (фиг.1).

Однако при этом производительность процесса мала (при забивке плети в грунт речь идет о скорости забивания). Поэтому целе- . сообразно прикладывать к торцу плети большую силу. Однако в этом случае плеть теряет продольную. устойчивость.

Деформация распрел ляется влаль ппети в виде полуволны синусаи,п (фиг.2). В

3ТоМ случае максимальная стрела прогиба ( будет в месте соединения (стыке) соседних секций плети. Для уменьшения напряжения в стыке необходимо распределить деформацию вдоль плети в виде двух или более палуволн, при этом стыки между соседними секциями плети будут размещены в узловых точках (или близко от них) синусаидального распределения деформации, На фиг.3 показана форма плети. возникшей при воздействии силы, равной 9РЭ.

Нефиг,4 показана форма плети, возникшей при силовом воздействии, равном 16Р (т > f )>Т2). Если в этих случаях стык размещается в узловой точке. синусоидальнагс распределения деформации вдоль плети, та при P = 25Ps образуются три l0Rувалны, и хотя стык не попадает в узел распределения деформации, но ан не размещается и в месте максимальной деформации, что предопределяет уменьшение напряжения в стыке.

Наибольший эффект достигается, когда стык попадает в узел р спределения деформации. Однако не всегда эта достижимо и можно ограничиться меньшим эффектам, Применение предложенного способа забивки плети, состоящей иэ соединенных между собой секций, позволяет примерно в

1,5 раза уменьшить максимальные напряжения в стыках плети и примерна втэком же соотношении повысить надежность забивки, 35 Наиболее целесообразно применение предлагаемого способа в случае проходки в неоднородном грунте с наличием твердых неуплатняемых включений. При этом продвижение трубной плети в грунте резко уменьшается и она испытывает большое сопротивление са стороны переднего торца. Б итоге трубная плеть с обеих торцов сжимается, что приводит к патере продольной устойчивости плети и увеличению нагрузок на стыковочные элементы труб плети. Использование предложенных операций позволяет разгрузить стыки трубной плети за счет управления поперечной деформацией, т.е. обеспечить такую поперечную деформацию плети, при которой стыки Hàходились бы в узловых точках или близка к ним.

Применение предложенного сп -;:îáã бестраншейнай прокладки трубапра ада в грунте позволяет примерна в 1.! аазэ уменьшить напряжения в стыках i !!(ти l< примерно в таком же саатнашен ; пав.. сить надежность проходки в неадi:с;"„",!nì грунте с наличием твердых неуп ioã .: . ых включений.

2003764 (56) Минаев В.И. Машины для строительства магистральных трубопроводов. M.: Недра, 1905, с.260, рис.3.64.

Руководство по проходке горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций. M.: Стройиздат. 3982, с,28-33.

cD ор мул а изобретен ия . критического усилия,.под действием кото1 СПОСОБ БЕСТрдНщЕИНОИ Про- рого трубная плеть переходит из Устойчи

ММКИтруБОПРОводдвгрунтЕ, с вого положения упругого равновесия в неустойчивое положение упругого равногласно которому трубную плеть, состоя- весия. щую из соединенных между собой по торцам секций труб, погружают в грунт 3. Способ по п.1, отличающийся тем, приложением к ее заднему торцу осевой что к заднему торцу трубной плети при ударной нагрузки, а по мерв погружения: :встрече последней с препятствием приклапереднего торца трубной плети в грунт дывают ударную нагрузку, величина кото:гь осуществляют наращивание трубной плети ро" в 36 Раз превышает величийу путем приварки к ее заднему торцу секции критического усилия, под действием кототрубы, отличающийся тем, что при встрече рого трубная плеть переходит из устойчипереднего торца трубной плети с препят- вого положения упругого равновесия в ствием к заднему торцу трубной плети «Н «« ое положение упругого равно20 прикладывают ударную нагрузку,. величина которой превышает величину критического 4. Способ по пЛ, отличающийся тем, усилия, под действием которого трубная что к заднему торцу трубной плети при плеть переходит из устойчивого положе- 25 встрече последней с препятствием приклания упругого равновесия в неустойчивое .дывают ударную нагрузку, величина,, котоположение упругого равновесия. рой в 25 раз превышает .величину

2. Способ по п,1, отличающийся тем,: критического усилия, под действием коточто к заднему торцу трубной плети при рого трубная плеть переходит из устойчивстрече последней с препятствием приклй- lg0 aor0 положения упругого равновесия в дывают ударную нагрузку, величина кото- неустойчивое положение упругого равнорой в 9 раз превышает величину весия.

2003764

Составитель Х; Ткач

Редактор M. Стрельникова Техред М.Моргентал: Корректор Н. Кешеля

Заказ 3312

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатейта

113035, Москва, Ж-35, Раушскав наб., 4/5

Производственно-издательский комбинаТ ":Патент.",.г. Ужгород; ул. Гагарина, 101