Способ вскрытия трубопровода и вскрышная машина для его осуществления

Изобретение относится к строительству и используется при ремонте магистральных трубопроводов. Снимают верхний слой грунта, разрабатывают боковые траншеи с удалением грунта в боковые отвалы. Разработку боковых траншей осуществляют поэтапно: вначале ниже горизонтальной осевой плоскости трубопровода не более чем на четверть его наружного диаметра. На вскрытый трубопровод монтируют вскрышную машину, углубляют боковые траншеи рабочими органами вскрышной машины ниже нижней образующей трубопровода и непрерывно вскрывают трубопровод одноковшовыми экскаваторами и вскрышной машиной при поступательном ее перемещении с разработкой боковых траншей и удалением грунта в боковые отвалы с помощью транспортирующих устройств вскрышной машины, которая содержит раму с ходовыми тележками, захваты за трубопровод, опорные элементы и механизм поступательного перемещения. Рабочие органы симметрично размещены по сторонам вертикальной оси машины и каждый из них выполнен в виде вертикально расположенного снабженного приводом вращения ротора, рама которого закреплена на раме машины, а устройство для удаления грунта в боковой отвал выполнено в виде транспортера. С внутренней и наружной сторон ротора установлены откосообразователи, внутренние из которых - с возможностью удаления грунта с поверхности трубопровода перед ходовой тележкой, а наружные - с возможностью регулирования угла наклона в вертикальной плоскости. Повышает эффективность вскрышных работ. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области ремонта линейной части магистральных трубопроводов, а именно к способам и оборудованию для вскрытия нефте(газо)трубопроводов в трассовых условиях

Из описания к патенту РФ №2163320 "Способ производства вскрышных работ", МПК F 16 L 1/026 опубл. Бюл. из №5, 2001 известен способ вскрытия нефтепровода, при котором верхний слой грунта вскрывают экскаватором, а разработку скальных или мерзлых грунтов осуществляют с помощью взрывогенераторной установки (ВГУ) с применением жидких взрывчатых смесей (ЖВС). Описанный способ предназначен для вскрытия нефтепроводов проложенных в скальных и мерзлых грунтах.

Известен способ вскрытия нефте(газо)трубопроводов и устройство для его осуществления из патента Германии №19514052, МПК F 16 L 1/026, опубл. 19.10.95, при котором на ремонтируемом участке снимают верхнюю часть грунта на глубину до плоскости, касательной к наружной поверхности трубопровода с образованием вертикальных стенок траншеи. После этого с помощью машины на гусеничном ходу с симметрично установленными цепными рабочими органами с устройствами для транспортировки грунта в отвал разрабатывают боковые траншеи на глубину, достаточную для использования подкапывающего фрезерного рабочего органа. Далее под трубопровод заводят фрезерный рабочий орган и разработку боковых траншей осуществляют одновременно с подкопом при непрерывном перемещении гусеничной машины.

Однако описанные способ и устройство имеют ряд недостатков: машина сложна в изготовлении, не исключает повреждение трубопровода.

Наиболее близким к заявляемому способу является существующий в настоящее время в РФ способ вскрытия магистральных нефтепроводов, описанный в РД 39-00147105-015-98 "Правила капитального ремонта магистральных нефтепроводов", Уфа, ИПТЭР, 1998, стр.7-8 (п.2.3.3), 163 (рие.Б.15), 164-165 (гр.1,2, п.п.2, 3, 4, 6) (прототип прилагается) и "Машина для удаления грунта из-под магистрального нефте(газо)трубопровода" по патенту №2146784 (прототип), МПК F 16 L 1/028, опубл. бюл. из №8, 20 03.2000.

В соответствии с описанным способом при вскрытии трубопровода вначале снимают верхний плодородный слой грунта с помощью бульдозера, далее с помощью одноковшового экскаватора разрабатывают боковые траншеи глубиной ниже нижней образующей трубопровода, симметричные относительно продольной оси трубопровода, вручную удаляют грунт непосредственно у трубопровода, а удаление грунта из-под трубопровода производят устройством для подкопа.

Однако такой способ вскрытия ограничивает темп линейных работ производительностью двух одноковшовых экскаваторов, т.к. одновременно большее количество одноковшовых экскаваторов для вскрытия трубопровода применить невозможно. Применение машин непрерывного действия для увеличения темпов работ ограничено рельефом местности и грунтовыми условиями.

Задача изобретения - повысить темпы вскрышных работ путем применения новой технологии и машины для реализации этой технологии.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем снятие верхнего слоя грунта с помощью бульдозера, разработку боковых траншей с удалением грунта в боковые отвалы с помощью одноковшовых экскаваторов, разработку боковых траншей осуществляют поэтапно: вначале ниже горизонтальной осевой плоскости трубопровода - не более чем на четверть его наружного диаметра - с помощью одноковшовых экскаваторов, затем на вскрытую часть трубопровода монтируют вскрышную машину, углубляют боковые траншеи рабочими органами вскрышной машины ниже нижней образующей трубопровода и продолжают непрерывное вскрытие трубопровода одноковшовыми экскаваторами и вскрышной машиной при поступательном ее перемещении с разработкой боковых траншей и удалением грунта в боковые отвалы с помощью транспортирующих устройств вскрышной машины.

Для осуществления способа использована вскрышная машина, содержащая раму с ходовыми тележками, снабженными захватами за трубопровод, опорными элементами и механизмом поступательного перемещения, рабочие органы, симметрично размещенные по обе стороны от вертикальной оси машины, в которой каждый рабочий орган выполнен в виде вертикально расположенного ротора, имеющего раму, закрепленную на раме машины, снабженного приводом вращения, устройством для удаления грунта в боковой отвал, выполненным в виде транспортера, и откосообразователями, установленными с внутренней и наружной сторон ротора, причем внутренние откосообразователи установлены с возможностью удаления грунта с поверхности трубопровода перед ходовой тележкой, а наружные - с возможностью регулирования угла наклона в вертикальной плоскости.

Кроме того, для исключения повреждения трубопровода при установке машины на трубопровод рама с торцов снабжена симметрично размещенными вертикальными телескопическими опорными штангами с возможностью фиксации их положения, при этом расстояние между ними не менее диаметра трубопровода.

Для очистки внутренней поверхности ковшей рабочий орган машины снабжен приводным очистным устройством.

Преимущества способа и вскрышной машины для его осуществления, ее конструктивные особенности изложены ниже и поясняются чертежами, где:

- на фиг.1 изображена схема вскрытия трубопровода применяемым в настоящее время способом (прототип);

- на фиг.2 изображена схема вскрытия трубопровода предлагаемым способом;

- на фиг.3 - вид спереди на машину, установленную на трубопровод;

- на фиг.4 - вид сбоку на машину (роторный рабочий орган условно прозрачен).

Применяемый в настоящее время способ вскрытия трубопровода изображен на фиг.1 и включает: снятие верхнего плодородного слоя (зона I) бульдозером, далее верхний слой и боковые траншеи (зона II) разрабатывают одноковшовыми экскаваторами с удалением грунта в отвал на глубину ниже нижней образующей трубопровода, достаточную для размещения под трубопроводом подкапывающей машины (или устройства для подкопа) и грунта, удаляемого из-под трубопровода, удаляют вручную грунт непосредственно у трубопровода и под трубопроводом (зона III) - подкапывающей машиной (или устройством для подкопа).

Предлагаемый способ (фиг.2) и работа по вскрытию трубопровода при его использовании заключается в следующем.

Как и в принятом в настоящее время способе, вначале снимают верхний (плодородный) слой с помощью бульдозера (зона I), далее разработку боковых траншей осуществляют поэтапно: вначале ниже горизонтальной осевой плоскости трубопровода - не более чем на четверть его наружного диаметра - с помощью одноковшового экскаватора (зона II). Указанная глубина разработки необходима для размещения захватов вскрышной машины. Далее боковые траншеи разрабатывают монтируемой на вскрытую часть трубопровода вскрышной машиной с приводом поступательного перемещения по трубопроводу (зона IIа), оснащенную роторными рабочими органами, углубляющими боковые траншеи ниже нижней образующей трубопровода. После этого продолжают непрерывное вскрытие трубопровода одноковшовыми экскаваторами и вскрышной машиной, при котором вскрышная машина перемещается по трубопроводу и разрабатывает боковые траншеи. Удаление грунта в боковые отвалы осуществляют транспортирующим устройством роторного рабочего органа вскрышной машины. Оставшийся под трубопроводом грунт (зона III) разрабатывают и удаляют известным способом и устройством.

Вскрышная машина для реализации способа вскрытия трубопровода содержит раму 1, снабженную опорными элементами - ползунами 1, механизм 3 поступательного перемещения машины по трубопроводу 4 с ходовыми тележками 5. Ходовые тележки 5 снабжены захватами 6 за трубопровод 4. На ходовых тележках 5 установлен электрогидропривод 7. Вскрышная машина имеет рабочие органы - вертикально расположенные роторы 8 с приводом вращения 9, размещенные по обе стороны относительно вертикальной оси машины. Каждый из роторов снабжен рамой 10. Рамы 10 роторов связаны с рамой 1 машины.

Внутри роторов 8 закреплены устройства для удаления грунта в отвал, предпочтительно в виде транспортеров 11. С внутренней и наружной сторон роторов 8 установлены откосообразователи 12 и 13. Внутренние откосообразователи 12 закреплены с возможностью контакта с трубопроводом 4 и его очистки перед ходовой тележкой 5, а наружные 13 закреплены с возможностью регулирования угла наклона в вертикальной плоскости для получения соответствующего профиля траншеи в зависимости от грунтовых условий.

Рама 1 вскрышной машины с торцов снабжена симметрично размещенными вертикальными опорными штангами 14, расстояние между которыми не менее наружного диаметра трубопровода 4, что исключает возможность повреждения трубопровода 4 при установке и заглублении машины. Штанги 14 выполнены телескопическими с возможностью регулирования их длины по вертикали и фиксации в нужном положении.

С целью исключения налипания грунта в ковшах роторы 8 снабжены приводными очистными устройствами (не показаны).

Работает вскрышная машина по описанному выше способу следующим образом.

После вскрытия трубопровода 4 одноковшовыми экскаваторами на глубину, необходимую для размещения захватов 6 вскрышной машины за трубопровод 4, а именно ниже его горизонтальной осевой плоскости не более чем на четверть его наружного диаметра, монтируют вскрышную машину на трубопровод 4 с включенными приводами транспортеров 11 и роторов 8. При этом выдвинутые штанги 14 исключают повреждение трубопровода 4 роторами 8. До установки машины на ползуны 2 с фиксацией штанг 14 включают привод захватов 6 за трубопровод 4 и привод механизма 3 поступательного перемещения машины по трубопроводу 4, продолжая вскрытие трубопровода 4 с разработкой боковых траншей до глубины ниже нижней образующей трубопровода 4. Наклон наружных откосообразователей 13 устанавливается в зависимости от плотности грунта.

Из ковшей роторов 8 грунт выгружается на транспортеры 11 и направляется в отвал. Очистное устройство внутри роторов 8 удаляет оставшийся в ковшах грунт, который ссыпается в ковши и выгружается на транспортеры 11.

Вскрышная машина обеспечивает непрерывную разработку боковых траншей. Грунт из-под трубопровода удаляется известной подкапывающей машиной, устанавливаемой вслед за вскрышной.

Применение вскрышной машины описанной конструкции позволяет увеличить темп вскрытия трубопровода за счет уменьшения объема работ, выполняемых малопроизводительными одноковшовыми экскаваторами, а также за счет сокращения цикла копания.

1. Способ вскрытия трубопровода, включающий снятие верхнего слоя грунта с помощью бульдозера, разработку боковых траншей с удалением грунта в боковые отвалы с помощью одноковшовых экскаваторов, отличающийся тем, что разработку боковых траншей осуществляют поэтапно: вначале ниже горизонтальной осевой плоскости трубопровода не более чем на четверть его наружного диаметра с помощью одноковшовых экскаваторов, затем на вскрытую часть трубопровода монтируют вскрышную машину, углубляют боковые траншеи рабочими органами вскрышной машины ниже нижней образующей трубопровода и продолжают непрерывное вскрытие трубопровода одноковшовыми экскаваторами и вскрышной машиной при поступательном ее перемещении с разработкой боковых траншей и удалением грунта в боковые отвалы с помощью транспортирующих устройств вскрышной машины.

2. Вскрышная машина для осуществления способа по п.1, содержащая раму с ходовыми тележками, снабженными захватами за трубопровод, опорными элементами и механизмом поступательного перемещения, рабочие органы, симметрично размещенные по обе стороны от вертикальной оси машины, отличающаяся тем, что каждый рабочий орган выполнен в виде вертикально расположенного ротора, имеющего раму, закрепленную на раме машины, снабженного приводом вращения, устройством для удаления грунта в боковой отвал, выполненным в виде транспортера, и откосообразователями, установленными с внутренней и наружной сторон ротора, причем внутренние откосообразователи установлены с возможностью удаления грунта с поверхности трубопровода перед ходовой тележкой, а наружные - с возможностью регулирования угла наклона в вертикальной плоскости.

3. Вскрышная машина по п.2, отличающаяся тем, что ее рама с торцов снабжена симметрично размешенными вертикальными телескопическими опорными штангами с возможностью фиксации их положения, при этом расстояние между ними не менее диаметра трубопровода.