Способ возведения трубопровода с минитоннелем в его составе

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения подземных сооружений, и может быть использовано при строительстве трубопроводов различного назначения с минитоннелями в их составе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях, в том числе, при наличии обводненных грунтов в основании тоннеля. Способ возведения трубопровода с минитоннелем в его составе включает выполнение минитоннель путем последовательного продавливания в грунте и/или в насыпи с одновременной подачей тиксотропного раствора, по крайней мере, двух соединяемых по мере продавливания между собой и с прилегающими секциями трубопровода полых железобетонных секций, каждую из которых выполняют с открытыми с торцов концевыми участками, один из которых выполняют с наружной стороны с открытым с торца кольцевым пазом, в котором устанавливают выступающую за торец секции металлическую обечайку толщиной, не превышающей глубины паза, полость которой совместно с внутренней полостью концевого участка секции образует уступообразный раструб, а другой концевой участок секции выполняют ступенчато сужающимся к торцу с образованием втулочной части с одним уступом под обечайку раструба смежной секции и не менее, чем с одним уступом под кольцевую уплотнительную прокладку из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, плотно прилегающую одной стороной к поверхности уступа, а другой - к внутренней поверхности обечайки, при этом уступы втулочной части выполняют в пределах обращенной наружу половины толщины стенки секции, причем смежные секции располагают с зазором между их торцами, в котором устанавливают концентрично расположенные в зазоре между торцами стенок смежных секций компрессионное кольцо и примыкающие к нему снаружи дополнительное уплотнительное кольцо из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, примыкающее наружной боковой поверхностью к внутренней поверхности обечайки и торцевыми поверхностями к торцам смежных секций, при этом длину втулочной части концевого участка секции выполняют больше длины выступающей за торец смежной секции части металлической обечайки, при этом концевые участки прилегающих к минитоннелю секций трубопровода выполняют ответными смежным с ними концевым участкам минитоннеля или используют переходные секции и/или вставки, при этом объединение трубопровода с минитоннелем производят после продавливания в грунте и/или в насыпи последней из секций минитоннеля. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в сокращении трудо- и материалозатрат и сроков строительства, при одновременном повышении долговечности возводимого под существующей транспортной магистралью в насыпи и/или грунте подземного сооружения и повышение экономичности его эксплуатации. 7 з.п. ф-лы, 16 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения подземных сооружений, и может быть использовано при строительстве трубопроводов различного назначения с минитоннелями в их составе под действующими транспортными магистралями без перерыва движения по ним в сложных горно-геологических условиях, в том числе, при наличии обводненных грунтов в основании тоннеля.

Известен способ возведения трубопровода с минитоннелем в его составе (Федоров Н.Ф. Веселов С.Ф., Городские подземные сети и коллекторы, Москва, Стройиздат, 1972, с.261). Однако известный способ является достаточно трудоемким и материалоемким.

Задачей настоящего изобретения является сокращение сроков строительства, снижение материалоемкости и трудоемкости возведения, повышение экономичности эксплуатации, а также повышение долговечности возводимого в насыпи и/или грунте под существующей транспортной магистралью участка трубопровода.

Задача решается за счет того, что согласно изобретению в способе возведения трубопровода с минитоннелем в его составе, минитоннель выполняют путем последовательного продавливания в грунте и/или в насыпи с одновременной подачей тиксотропного раствора, по крайней мере, двух соединяемых по мере продавливания между собой и с прилегающими секциями трубопровода полых железобетонных секций, каждую из которых выполняют с открытыми с торцов концевыми участками, один из которых выполняют с наружной стороны с открытым с торца кольцевым пазом, в котором устанавливают выступающую за торец секции металлическую обечайку толщиной, не превышающей глубины паза, полость которой совместно с внутренней полостью концевого участка секции образует уступообразный раструб, а другой концевой участок секции выполняют ступенчато сужающимся к торцу с образованием втулочной части с одним уступом под обечайку раструба смежной секции и не менее чем с одним уступом под кольцевую уплотнительную прокладку из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, плотно прилегающую одной стороной к поверхности уступа, а другой - к внутренней поверхности обечайки, при этом уступы втулочной части выполняют в пределах обращенной наружу половины толщины стенки секции, причем смежные секции располагают с зазором между их торцами, в котором устанавливают концентрично расположенные в зазоре между торцами стенок смежных секций компрессионное кольцо и примыкающие к нему снаружи дополнительное уплотнительное кольцо из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, примыкающее наружной боковой поверхностью к внутренней поверхности обечайки и торцевыми поверхностями к торцам смежных секций, при этом длину втулочной части концевого участка секции выполняют больше длины выступающей за торец смежной секции части металлической обечайки, при этом концевые участки прилегающих к минитоннелю секций трубопровода выполняют ответными смежным с ними концевым участкам минитоннеля или используют переходные секции и/или вставки, при этом объединение трубопровода с минитоннелем производят после продавливания в грунте и/или в насыпи последней из секций минитоннеля.

При расположении минитоннеля в теле насыпи продавливание полых железобетонных секций могут производить с использованием микрощитового комплекса вслед за щитом, для чего вначале с обеих сторон насыпи, в теле которой возводят минитоннель, выполняют со стартовой и приемной сторон крепление откосов насыпи, со стартовой стороны монтируют домкратную станцию на портальной опоре с опиранием на сваи, на которые передаются усилия от домкратной станции, платформу для поддержки полых секций, средства гидромеханизации, а с приемной стороны - площадку для приема щита, и производят поочередное продавливание полых железобетонных секций в насыпи с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом с транспортировкой в отстойник, который располагают у основания откоса насыпи, при этом после продавливания очередной полой железобетонной секции присоединяют к ней следующую подлежащую продавливанию полую железобетонную секцию, и процесс продавливания повторяют.

При возведении минитоннеля в грунте продавливание полых железобетонных секций могут производить с использованием микрощитового комплекса вслед за щитом путем образования со стартовой и приемной сторон соответственно стартового и приемного котлованов, причем в стартовом котловане монтируют домкратную станцию на портальной опоре с опиранием на сваи, на которые передаются усилия от домкратной станции, платформу для поддержки полых секций, средства гидромеханизации, при этом, по крайней мере, со стороны задавливания полых железобетонных секций производят крепление стен стартового котлована металлическими трубами с затяжкой досками, а разработку грунта стартового котлована выполняют, последовательно выбирая грунт на глубину, необходимую для установки микрощита, причем продавливание полых железобетонных секций производят последовательно с соединением их между собой, а после продавливания последней секции минитоннеля нижнюю часть стартового котлована до уровня последней продавленной секции засыпают, при этом разработку грунта приемного котлована и его крепление производят аналогично разработке грунта стартового котлована и его креплению.

Армирование полых железобетонных секций могут выполнять, по крайней мере, одним каркасом, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм. Обечайку могут крепить, по крайней мере, к расположенному у внешней поверхности полой железобетонной секции каркасу посредством стержней с отгибами и дополнительно заанкеривают в тело секции анкерными элементами.

Уплотнительную кольцевую прокладку могут выполнять переменной толщины, уменьшающейся в направлении к ее концевым участкам с образованием на обращенной к обечайке поверхности, по крайней мере, одного, преимущественно, криволинейного гребня.

Компрессионное кольцо могут выполнять утопленным относительно внутренней поверхности стенок секции с образованием кольцевого паза, который заполняют герметиком до внутренней поверхности стенок секций.

По крайней мере, часть внутренней и/или внешней поверхности секции могут выполнять с защитным покрытием.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в сокращении трудо- и материалозатрат и сроков строительства, при одновременном повышении долговечности возводимого под существующей транспортной магистралью в насыпи и/или грунте участка трубопровода и повышение экономичности эксплуатации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен возводимый заявленным способом трубопровод с минитоннелем в его составе, расположенным в теле насыпи, продольный разрез;

на фиг.2 - то же, расположенным в грунте, продольный разрез;

на фиг.3 - стыковое соединение полых железобетонных секций минитоннеля продольный разрез;

на фиг.4 - уплотнительная кольцевая прокладка, вид с торца секции;

на фиг.5 - разрез по А-А на фиг.4;

на фиг.6 - узел Б на фиг.4;

на фиг.7 - концевой участок секции с расположенной на нем обечайкой, продольный разрез;

на фиг.8 - втулочная часть концевого участка секции со ступенчатой стыковой поверхностью, продольный разрез;

на фиг.9 - секция с двойным арматурным каркасом, продольный разрез;

на фиг.10 - то же, вид по В-В на фиг.9;

на фиг.11 - узел Г на фиг.10;

на фиг.12 - арматурный каркас, вид сбоку;

на фиг.13 - вид по Д-Д на фиг.12;

на фиг.14 - концевой участок обечайки, вид сбоку;

на фиг.15 - то же, вид с торца секции;

на фиг.16 - узел Е на фиг.15.

В способе возведения трубопровода 1 с минитоннелем 2 в его составе, минитоннель 2 выполняют путем последовательного продавливания в грунте 3 или в насыпи 4 с одновременной подачей тиксотропного раствора, по крайней мере, двух соединяемых по мере продавливания между собой и с прилегающими секциями 5 трубопровода 1 полых железобетонных секций 6, 7, каждую из которых выполняют с открытыми с торцов 8, 9 концевыми участками 10, 11, один из которых 10 выполняют с наружной стороны с открытым с торца 8 кольцевым пазом 12, в котором устанавливают выступающую за торец 8 секции 6 металлическую обечайку 13 толщиной, не превышающей глубины паза 12, полость 14 которой 13 совместно с внутренней полостью 15 концевого участка 10 секции 6 образует уступообразный раструб, а другой концевой участок 11 секции 7 выполняют ступенчато сужающимся к торцу 9 с образованием втулочной части 16 с одним уступом 17 под обечайку 13 раструба смежной секции 6 и не менее, чем с одним уступом 18 под кольцевую уплотнительную прокладку 19 из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, плотно прилегающую одной стороной 20 к поверхности 21 уступа 18, а другой 22 - к внутренней поверхности 23 обечайки 13. Уступы 17, 18 втулочной части 16 выполняют в пределах обращенной наружу половины толщины стенки 24 секции 6 или 7, причем смежные секции 6, 7 располагают с зазором 25 между их торцами 8, 9, в котором 25 устанавливают концентрично расположенные в зазоре 25 между торцами 8, 9 стенок 24 смежных секций 6, 7 компрессионное кольцо 26 и примыкающее к нему снаружи дополнительное уплотнительное кольцо 27 из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, примыкающее наружной боковой поверхностью 28 к внутренней поверхности 23 обечайки 13 и торцевыми поверхностями 29 к торцам 8, 9 смежных секций 6, 7. Длину втулочной части 16 концевого участка 11 секции 7 выполняют больше длины выступающей за торец 8 смежной секции 6 части 30 металлической обечайки 13. Концевые участки 31 прилегающих к минитоннелю 2 секций 5 трубопровода 1 выполняют ответными смежным с ними концевым участкам 10, 11 минитоннеля 2 или используют переходные секции (на чертежах не показано) и/или вставки (на чертежах не показано), при этом объединение трубопровода 1 с минитоннелем 2 производят после продавливания в грунте 3 и/или в насыпи 4 последней из секций 6, 7 минитоннеля 2.

При расположении минитоннеля 2 в теле насыпи 4 продавливание полых железобетонных секций 6, 7 производят с использованием микрощитового комплекса (на чертежах не показано) вслед за щитом (на чертежах не показано), для чего вначале с обеих сторон 32, 33 насыпи 4, в теле которой возводят минитоннель 2, выполняют со стартовой 32 и приемной 33 сторон крепление откосов 34, 35 насыпи 4, со стартовой стороны 32 монтируют микрощитовой комплекс с домкратной станциией (на чертежах не показано) на портальной опоре 36 с опиранием на сваи 37, на которые передаются усилия от домкратной станции, платформу (на чертежах не показано) для поддержки полых секций, средства гидромеханизации (на чертежах не показано), а с приемной стороны 30 - площадку для приема щита (на чертежах не показано), и производят поочередное продавливание полых железобетонных секций 6, 7 в насыпи 4 с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом (на чертежах не показано) с транспортировкой в отстойник 38, который располагают у основания 39 откоса 35 насыпи 4, при этом после продавливания очередной полой железобетонной секции 6 присоединяют к ней следующую подлежащую продавливанию полую железобетонную секцию 7, и процесс продавливания повторяют.

При возведении минитоннеля 2 в грунте 3 продавливание полых железобетонных секций 6, 7 производят с использованием микрощитового комплекса (на чертежах не показано) вслед за щитом (на чертежах не показано) путем образования со стартовой 32 и приемной 33 сторон соответственно стартового 40 и приемного 41 котлованов, причем в стартовом котловане 40 монтируют домкратную станцию (на чертежах не показано) на портальной опоре 36 с опиранием на сваи 37, на которые передаются усилия от домкратной станции (на чертежах не показано), платформу (на чертежах не показано) для поддержки полых секций 6 или 7, средства гидромеханизации (на чертежах не показано), при этом, по крайней мере, со стороны 32 задавливания полых железобетонных секций 6, 7 производят крепление стен 42 стартового котлована 40 металлическими трубами 43 с затяжкой досками (на чертежах не показано), а разработку грунта стартового котлована 40 выполняют, последовательно выбирая грунт на глубину, необходимую для установки микрощита, причем продавливание полых железобетонных секций 6, 7 производят последовательно с соединением их между собой, а после продавливания последней секции 7 минитоннеля 2 нижнюю часть 44 стартового котлована 40 до уровня последней продавленной секции 7 засыпают, при этом разработку грунта приемного котлована 41 и его крепление производят аналогично разработке грунта стартового котлована 40 и его креплению.

Армирование полых железобетонных секций 6 или 7 выполняют, по крайней мере, одним каркасом 45, и/или отдельными стержнями (на чертежах не показано), и/или сетками (на чертежах не показано), и/или с включением прокатных профилей (на чертежах не показано), и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм (на чертежах не показано). Обечайку 13 крепят, по крайней мере, к расположенному у внешней поверхности 46 полой железобетонной секции 6 или 7 каркасу 45 посредством стержней 47 с отгибами 48 и дополнительно заанкеривают в тело секции 6 или 7 анкерными элементами 49.

Уплотнительную кольцевую прокладку 19 выполняют переменной толщины, уменьшающейся в направлении к ее концевым участкам 50 с образованием на обращенной к обечайке 13 поверхности 23, по крайней мере, одного, преимущественно, криволинейного гребня 51.

Компрессионное кольцо 26 выполняют утопленным относительно внутренней поверхности 52 стенок 24 секции 6 или 7 с образованием кольцевого паза 53, который заполняют герметиком 54 до внутренней поверхности 52 стенок 24 секций 6 или 7.

По крайней мере, часть внутренней 52 и/или внешней 46 поверхности секции выполняют с защитным покрытием (на чертежах не показано).

1. Способ возведения трубопровода с минитоннелем в его составе, характеризующийся тем, что минитоннель выполняют путем последовательного продавливания в грунте и/или в насыпи с одновременной подачей тиксотропного раствора, по крайней мере, двух соединяемых по мере продавливания между собой и с прилегающими секциями трубопровода полых железобетонных секций, каждую из которых выполняют с открытыми с торцов концевыми участками, один из которых выполняют с наружной стороны с открытым с торца кольцевым пазом, в котором устанавливают выступающую за торец секции металлическую обечайку толщиной, не превышающей глубины паза, полость которой совместно с внутренней полостью концевого участка секции образует уступообразный раструб, а другой концевой участок секции выполняют ступенчато сужающимся к торцу с образованием втулочной части с одним уступом под обечайку раструба смежной секции и не менее чем с одним уступом под кольцевую уплотнительную прокладку из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, плотно прилегающую одной стороной к поверхности уступа, а другой - к внутренней поверхности обечайки, при этом уступы втулочной части выполняют в пределах обращенной наружу половины толщины стенки секции, причем смежные секции располагают с зазором между их торцами, в котором устанавливают концентрично расположенные в зазоре между торцами стенок смежных секций компрессионное кольцо и примыкающее к нему снаружи дополнительное уплотнительное кольцо из податливого герметизирующего газоводонепроницаемого материала, примыкающее наружной боковой поверхностью к внутренней поверхности обечайки и торцевыми поверхностями к торцам смежных секций, при этом длину втулочной части концевого участка секции выполняют больше длины выступающей за торец смежной секции части металлической обечайки, при этом концевые участки прилегающих к минитоннелю секций трубопровода выполняют ответными смежным с ними концевым участкам минитоннеля или используют переходные секции и/или вставки, при этом объединение трубопровода с минитоннелем производят после продавливания в грунте и/или в насыпи последней из секций минитоннеля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при расположении минитоннеля в теле насыпи продавливание полых железобетонных секций производят с использованием микрощитового комплекса вслед за щитом, для чего вначале с обеих сторон насыпи, в теле которой возводят минитоннель, выполняют со стартовой и приемной сторон крепление откосов насыпи, со стартовой стороны монтируют домкратную станцию на портальной опоре с опиранием на сваи, на которые передаются усилия от домкратной станции, платформу для поддержки полых секций, средства гидромеханизации, а с приемной стороны - площадку для приема щита, и производят поочередное продавливание полых железобетонных секций в насыпи с разработкой грунта в забое скважины гидроразмывом и удалением пульпы из забоя насосом с транспортировкой в отстойник, который располагают у основания откоса насыпи, при этом после продавливания очередной полой железобетонной секции присоединяют к ней следующую подлежащую продавливанию полую железобетонную секцию, и процесс продавливания повторяют.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при возведении минитоннеля в грунте продавливание полых железобетонных секций производят с использованием микрощитового комплекса вслед за щитом, путем образования со стартовой и приемной сторон соответственно стартового и приемного котлованов, причем в стартовом котловане монтируют домкратную станцию на портальной опоре с опиранием на сваи, на которые передаются усилия от домкратной станции, платформу для поддержки полых секций, средства гидромеханизации, при этом, по крайней мере, со стороны задавливания полых железобетонных секций производят крепление стен стартового котлована металлическими трубами с затяжкой досками, а разработку грунта стартового котлована выполняют, последовательно выбирая грунт на глубину, необходимую для установки микрощита, причем продавливание полых железобетонных секций производят последовательно с соединением их между собой, а после продавливания последней секции минитоннеля нижнюю часть стартового котлована до уровня последней продавленной секции засыпают, при этом разработку грунта приемного котлована и его крепление производят аналогично разработке грунта стартового котлована и его креплению.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что армирование полых железобетонных секций выполняют, по крайней мере, одним каркасом, и/или отдельными стержнями, и/или сетками, и/или с включением прокатных профилей, и/или с использованием стержневых конструкций типа плоских или пространственных ферм.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что обечайку крепят, по крайней мере, к расположенному у внешней поверхности полой железобетонной секции каркасу посредством стержней с отгибами и дополнительно заанкеривают в тело секции анкерными элементами.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что уплотнительную кольцевую прокладку выполняют переменной толщины, уменьшающейся в направлении к ее концевым участкам с образованием на обращенной к обечайке поверхности, по крайней мере, одного, преимущественно, криволинейного гребня.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что компрессионное кольцо выполняют утопленным относительно внутренней поверхности стенок секции с образованием кольцевого паза, который заполняют герметиком до внутренней поверхности стенок секций.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что, по крайней мере, часть внутренней и/или внешней поверхности секции выполняют с защитным покрытием.