Установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов
Изобретение относится к области строительной техники, в частности к установке для бестраншейной прокладки (замены) трубопровода под физическими препятствиями, и может быть использовано при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами, аэродромами, зданиями, реками. Технический результат - сокращение затрат и сроков при прокладке и замене трубопроводов, уменьшение объемов ручного труда, расширение диапазона диаметров и материалов прокладываемых и заменяемых труб. Установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов содержит жесткую раму, двумя опорными плитами, силовой блок, включающий гидроцилиндры, переднюю и заднюю траверсы, зажимной патрон и блок управления гидросистемой установки, рукава высокого давления для соединения с питающим гидроагрегатом. Установка снабжена ключом для свинчивания или развинчивания и поворота штанг, опорными элементами пространственной ориентации, причем рама выполнена в виде жестко связанных с опорными плитами нижней и верхней парами соединительных шпилек с муфтами. Передняя и задняя траверсы связаны между собой посредством соединительных и направляющих шпилек. Ключ для свинчивания или развинчивания и поворота штанг, зажимной патрон для захвата и фиксации разборных штанг и опоры для пространственной ориентации установки выполнены с гидроприводом, а соединительные и направляющие шпильки между передней и задней траверсами служат направляющими подвижного гидравлического ключа. Для обеспечения возможности монтажа установки в стесненных условиях пространства типового водопроводного или канализационного колодца стандартного размера, установка выполнена из собираемых-разбираемых модулей, включая, соответственно, опорные плиты с элементами пространственной ориентации и нижние соединительные шпильки с муфтами; траверсу переднюю в сборе с зажимным патроном; гидроцилиндры; соединительные и направляющие шпильки; траверсу заднюю; гидравлический ключ; площадку оператора с блоком управления гидросистемой установки, верхние соединительные шпильки с муфтами. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области строительной техники, в частности к устройствам для бестраншейной прокладки трубопроводов под препятствиями, и может быть использовано при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами, зданиями, сооружениями, реками, т.е. объектами, под которыми невозможно или экономически нецелесообразно проведение работ открытым способом. Установка может быть использована также для бестраншейной замены проложенных в грунте устаревших и изношенных трубопроводов на новые. Задачи, решаемые с помощью предлагаемого изобретения, являются актуальными в связи с состоянием сетей водоснабжения и канализования в России, многие из которых находятся в эксплуатации с 30-50 годов прошлого века, практически исчерпали свой срок службы и требуют постоянных ремонтно-восстановительных работ или замены.
Известны российские патенты на устройства для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов RU кл. E02F 5/18: №2189422, №2103445, №2231600, №2160341, №2044840. Указанные аналоги предлагаемого изобретения содержат жесткую раму, опорную плиту, траверсу, установленную с возможностью перемещения вдоль продольной оси рамы, механизмы захвата секций прокладываемого трубопровода или наборных штанг, используемых для протягивания прокладываемого трубопровода, гидроцилиндры, установленные симметрично относительно продольной оси рамы и соединенные с механизмами захвата с возможностью их перемещения.
Применение таких установок для прокладки и замены водопроводных и канализационных трасс, несмотря на их техническую эффективность, требует большого объема земляных работ по отрыву котлованов в месте монтажа установок вследствие их относительно больших продольных размеров - не менее 2 м. По той же причине невозможно их использование в типовых водопроводных и канализационных колодцах, имеющих размеры люка 600 мм и колец нижней камеры 1200-1500 мм. Кроме того, обслуживание этих установок требует больших затрат ручного труда при их пространственном ориентировании в котлованах относительно оси прокладываемого или заменяемого трубопровода и в случаях применения свинчиваемых секций прокладываемого трубопровода или наборных штанг.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов, содержащее: жесткую раму с продольными и поперечными балками; опорную плиту; силовой блок, включающий две траверсы, установленные с возможностью перемещения вдоль продольных балок рамы и фиксации в промежуточных положениях, смонтированные на каждой траверсе механизмы захвата (зажимные патроны) секций прокладываемого трубопровода, силовые гидроцилиндры, расположенные симметрично относительно продольной оси рамы и шарнирно соединенные с траверсами установки; питающий гидроагрегат; рукава высокого давления для соединения гидроагрегата с гидроцилиндрами, блок управления гидросистемой установки (см., например, патент RU №2128271, кл. E02F 5/18, опубл. 1999).
Известное устройство частично, но в недостаточной степени, устраняет недостаток описанных выше аналогов в отношении габаритов посредством выполнения U-образных выемок на поперечных балках рамы и траверсах. К недостаткам известного устройства можно отнести: большие продольные размеры и, как следствие, невозможность его применения в типовых колодцах и большой объем земляных работ при отрыве котлованов; большие затраты ручного труда при пространственном ориентировании установки в котловане, фиксации траверс после каждого цикла их перемещения, свинчивания секций прокладываемого трубопровода или наборных штанг. Кроме того, наличие в известном устройстве только одной опорной плиты затрудняет или делает невозможным извлечение трубопровода из грунта и его протягивание с помощью наборных штанг при больших тяговых усилиях, например, при протягивании нового трубопровода с одновременным разрушением устаревшего или изношенного трубопровода.
Целью предлагаемого изобретения является создание такой установки для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов, которая обеспечивала бы исключение или максимальное сокращение работ, связанных с вскрытием грунта, в т.ч. работу в типовых водопроводных и канализационных колодцах, с одновременным сокращением затрат ручного труда при монтаже и эксплуатации установки и улучшением ее тяговых характеристик.
Достигаемый технико-экономический эффект при использовании предлагаемого изобретения заключается в значительном сокращении затрат и сроков при прокладке и замене трубопроводов, уменьшении объемов ручного труда, расширении диапазона диаметров и материалов прокладываемых и заменяемых труб за счет улучшения тяговых характеристик.
Сущность изобретения состоит в том, что установка снабжена ключом для свинчивания или развинчивания и поворота штанг, опорными элементами пространственной ориентации, второй опорной плитой, причем рама выполнена в виде жестко связанных с опорными плитами нижней и верхней парами соединительных шпилек с муфтами, ключ для свинчивания-развинчивания и поворота штанг, зажимной патрон для захвата и фиксации наборных штанг и опоры для пространственной ориентации установки снабжены гидроприводом, а конструктивно установка выполнена из собираемых-разбираемых модулей, включая: опорные плиты и нижние соединительные шпильки с муфтами; траверсу переднюю в сборе с зажимным патроном; гидроцилиндры; соединительные и направляющие шпильки для сборки траверс с гидроцилиндрами; траверсу заднюю; гидравлический ключ; площадку оператора с блоком управления гидросистемой установки; верхние соединительные шпильки с муфтами. Опорные плиты, в зависимости от конфигурации нижней камеры колодца или стенки котлована, могут быть плоскими или выпуклыми.
Таким образом, в предлагаемом изобретении габаритные ограничения преодолены путем применения конструкции установки, состоящей из быстро собираемых и разбираемых модулей, размеры каждого из которых обеспечивают их спуск и сборку в стесненных условиях типового водопроводного или канализационного колодца.
Суть предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов в сборе, в исполнении с выпуклыми (радиусными) плитами, на фиг.2-10 даны изображения составных частей установки - модулей и установки на последовательных этапах сборки, в т.ч., на фиг.2 - жесткая разборная рама, на фиг.3 - модуль 1 силового блока, включающий переднюю траверсу и зажимной патрон, на фиг.4 - модуль 1 и гидроцилиндры, на фиг.5 - модуль 1 в сборе с гидроцилиндрами и комплект соединительных и направляющих шпилек, на фиг.6 - составные части, показанные на фиг.5, в сборе и задняя траверса, на фиг.7 - составные части силового блока, показанные на фиг.6, в сборе и гидравлический ключ, на фиг.8 - блок управления гидросистемой установки с площадкой оператора, на фиг.9 - общий вид сбоку, а на фиг.10 - общий вид в плане установки для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов в сборе с размерами модели АСР-240 с тяговым усилием 2000 кН.
На фиг.11 показан вид сбоку установки, закрепленной в колодце, в момент продавливания в грунте канала для новой трассы.
На фиг.12 показан вид сбоку установки, закрепленной в колодце, в момент протягивания в грунте нового трубопровода.
На фиг.13 показан вид в плане установки, закрепленной в колодце, в момент протягивания в грунте нового трубопровода с разрушением старой трубы.
Силовой блок установки для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов включает переднюю траверсу 1, гидроцилиндры 2 и зажимной патрон 3, установленные в расточках траверсы 1 таким образом, что ось зажимного патрона 3 совпадает с продольной осью установки, а оси штоков 4 гидроцилиндров 2 параллельны этой оси и расположены симметрично относительно нее. Посредством соединительных и направляющих шпилек 5 и гаек 6 гидроцилиндры 2 жестко закреплены между передней траверсой 1 и задней траверсой 7. Зажимной патрон 3 также жестко закреплен на передней траверсе 1 шпильками 8. Штоки 4 гидроцилиндров 2 расположены в отверстиях передней 1 и задней 7 траверс и снабжены регулируемыми упорами 9. Траверсы 1 и 7 для удобства монтажа снабжены элементами строповки, например, проушинами 10 для захвата крюками 11. На соединительных и направляющих шпильках 5 установлен с возможностью перемещения вдоль продольной оси установки гидравлический ключ 12, снабженный рукояткой 13, причем ось отверстия ключа 12 совпадает с продольной осью установки. Опорные элементы ключа выполнены в виде роликов 14. На передней траверсе 1 смонтированы блок управления гидросистемой установки 15, содержащий гидравлические распределители 16, и площадка оператора 17. Элементы 1-17 в сборе составляют силовой блок, смонтированный в жесткой раме установки.
Жесткая рама включает две опорные плиты 18 с закрепленными на них опорными элементами пространственной ориентации 19, выполненными, например, в виде гидроцилиндров, нижнюю и верхнюю пары соединительных шпилек 20, жестко соединенных с опорными плитами 18 с возможностью регулировки расстояния между ними посредством муфт 21. Регулируемые упоры 9 штоков 4 гидроцилиндров 3 шарнирно закреплены в средней части опорных плит 18. Таким образом, силовой блок установлен в жесткой раме установки с возможностью перемещения передней траверсы 1 и, соответственно, зажимного патрона 3 вдоль продольной оси установки относительно опорных плит 18.
Установка, смонтированная в колодце (фиг.11-13), соединена рукавами высокого давления 22 с питающим гидроагрегатом 23 и может быть оснащена наборными штангами 24. В режиме продавливания секций трубопровода или штанг 24 в грунте (фиг.11) передняя секция или штанга снабжена наконечником 25. В режиме протягивания новой трубы 26 в грунте (фиг.12) на переднем конце новой трубы 26 закреплен расширитель 27, шарнирно соединенный с передней штангой 24. В режиме протягивания новой трубы 26 с одновременным разрушением старой трубы 28 (фиг.13) на передней части расширителя 27 установлены разрезающие ножи 29.
Монтаж установки в колодце производится в следующей последовательности:
Первоначально в колодец с помощью тали (на чертежах не показана) и крюков 11 опускаются опорные плиты 18 с элементами пространственной ориентации 19 и нижняя пара соединительных шпилек 20 с муфтами 21. Опорные плиты 18 соединяются нижними шпильками 20 и предварительно выставляются в колодце посредством элементов 19 и муфт 21. Если опорные плиты не проходят через люк стандартного колодца, то они выполняются разборными, опускаются в колодец по частям и собираются в нем. Затем в колодец опускаются передняя траверса 1 с закрепленным на ней зажимным патроном 3, гидроцилиндры 2, задняя траверса 7 и соединительные и направляющие шпильки 5. Гидроцилиндры 2 вставляются в расточки траверс 1 и 7, после чего траверсы 1 и 7 жестко соединяются между собой посредством шпилек 5 и гаек 6. Далее упоры 9, установленные в резьбовых отверстиях штоков 4 гидроцилиндров 2 и предварительно полностью ввернутые, закрепляются шарнирно за их сферические головки в средней части опорных плит 18. Затем на соединительные и направляющие шпильки 5 устанавливается гидравлический ключ 12, на переднюю траверсу монтируются блок управления гидросистемой 15 и площадка оператора 17, после чего блок управления 15 соединяется гидравлическими линиями (не показаны на чертежах) с гидроцилиндрами 2, зажимным патроном 3, ключом 12 и элементами пространственной ориентации 19. Далее в колодец опускается и монтируется на опорных плитах верхняя пара соединительных шпилек 20 с муфтами 21. С помощью элементов 19 продольная ось установки выставляется в требуемое положение, после чего опорные плиты прижимаются к стенкам колодца путем равномерного вывинчивания упоров 9 из штоков 4 и фиксируются посредством соединительных шпилек 20 и муфт 21. Затем блок управления гидросистемой установки 15 соединяется рукавами высокого давления 22 с питающим гидроагрегатом 23, расположенным вне колодца.
Установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов работает следующим образом:
- первая (передняя) штанга 24 спускается в колодец, в котором смонтирована установка, вставляется в зажимной патрон 3 и зажимается в нем, на передний конец штанги 24 навинчивается наконечник 25;
- штанга 24 проталкивается в грунт или в старую трубу 28 посредством двойных ходов гидроцилиндров 2, причем при обратном ходе гидроцилиндров 2 зажимной патрон разжимается, а последний ход вперед первой штанги 24 соответствует ее зажиму за задний конец;
- в колодец спускается вторая штанга 24 и свинчивается с первой штангой, зажатой патроном 3, посредством гидравлического ключа 12, после чего обе штанги проталкиваются через грунт или старую трубу 28;
- описанные выше операции выполняются для последующих штанг 24, пока передняя штанга 24 не достигнет следующего, приемного колодца (котлована);
- в приемном колодце (котловане) с передней штанги 24 снимается наконечник 25, на его место монтируется расширитель 27, на котором, при необходимости разрушения старой трубы 28, устанавливаются разрезающие ножи 29, а в задней части расширителя 27 закрепляется новая труба 26;
- штанги 24, увлекающие за собой расширитель 27 и новую трубу 26, последовательно втягиваются в грунт или в старую трубу 28 в направлении к установке, причем ножи 29 разрушают старую трубу 28, а расширитель 27 образует канал для новой трубы 26, уплотняя грунт и вдавливая в него остатки старой трубы 28;
- в процессе протягивания новой трубы 26 освобождающиеся штанги 24 отвинчиваются ключом 12, поднимаются из колодца и складируются, в конце протягивания в колодец втягивается расширитель 27, который снимается с переднего конца новой трубы 26 и также поднимается из колодца.
Для исключения разрушения стенок нижней камеры колодца или котлована путем более равномерного распределения нагрузок, в зависимости от их конфигурации установка оснащается плоскими или выпуклыми опорными плитами 18.
Достигаемый эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в том, что по сравнению с известными установками подобного типа не требуется изготовления специального котлована, а работы по прокладке и замене трубопроводов производятся, за счет разборности конструкции, в любом стандартном колодце с размерами люка 0,6 м и нижней камеры 1,2...1,5 м.
Работы по бестраншейной прокладке трубопроводов можно проводить в любых грунтах, исключая состоящие более чем на 50% из камней.
Разработанная на изложенных выше конструктивных решениях и изготовленная в ЗАО «АВА Гидросистемы» установка модели АСР-240 успешно эксплуатируется в городе Туле. Установка АСР-240 развивает в режиме протягивания усилие до 2000 кН и предназначена для прокладки новых труб диаметром до 630 мм, в том числе, с одновременным разрушением старых труб. Длина проходки между колодцами (котлованами) - 120 м и более.
Время сборки и разборки установки в колодце - 2 часа. Обслуживающий персонал составляет 3 человека.
Для деловых контактов предлагаем адрес: 195009, Санкт-Петербург, Кондратьевский проспект, дом 2. Яцкевич Анатолий Александрович. Телефон (812) 540-62-20. Адрес электронной почты: ayatskevich@hydrosystem.ru.
1. Установка для бестраншейной прокладки и замены трубопроводов, содержащая жесткую раму, опорную плиту, силовой блок, включающий гидроцилиндры, переднюю и заднюю траверсы, зажимной патрон и блок управления гидросистемой установки, рукава высокого давления для соединения с питающим гидроагрегатом, отличающаяся тем, что она снабжена ключом для свинчивания или развинчивания и поворота штанг, второй опорной плитой, опорными элементами пространственной ориентации, причем рама выполнена в виде жестко связанных с опорными плитами нижней и верхней парами соединительных шпилек с муфтами, а передняя и задняя траверсы связаны между собой посредством соединительных и направляющих шпилек, при этом ключ для свинчивания или развинчивания и поворота штанг, зажимной патрон для захвата и фиксации разборных штанг и опоры для пространственной ориентации установки выполнены с гидроприводом, а соединительные и направляющие шпильки между передней и задней траверсами служат направляющими подвижного гидравлического ключа, а для обеспечения возможности монтажа установки в стесненных условиях пространства типового водопроводного или канализационного колодца стандартного размера установка выполнена из собираемых-разбираемых модулей, включая, соответственно, опорные плиты с элементами пространственной ориентации и нижние соединительные шпильки с муфтами; траверсу переднюю в сборе с зажимным патроном; гидроцилиндры; соединительные и направляющие шпильки; траверсу заднюю; гидравлический ключ; площадку оператора с блоком управления гидросистемой установки; верхние соединительные шпильки с муфтами.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что опорные плиты в зависимости от формы колодца имею плоскую или выпуклую форму.
