Способ бестраншейной прокладки труб в грунте



Способ бестраншейной прокладки труб в грунте
Способ бестраншейной прокладки труб в грунте
Способ бестраншейной прокладки труб в грунте

 


Владельцы патента RU 2501913:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к горной и строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Способ включает погружение трубы в грунт открытым концом, формирование в ней грунтового керна и удаление его из трубы подаваемой текучей средой путем отрыва и выдавливания по частям. Подачу текучей среды в грунтовый керн осуществляют с внешней стороны погружаемой трубы, используя канал связи между трубопроводом для подачи текучей среды и внутренней полостью погружаемой трубы. Техническая задача - повышение эффективности за счет надежности удаления грунтового керна путем создания условий для сохранения целостности отрываемой части грунтового керна. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Техническое решение относится к горной и строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций.

Известен способ бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте (см. Н.Я. Кершенбаум и В.И. Минаев. Проходка горизонтальных и вертикальных скважин ударным способом, М. «Недра». 1984, с.36-37), при котором трубу со встроенным в нее грунтопроводом, выполненным также в виде трубы, погружают в грунт открытым концом, формируют в упомянутом грунтопроводе грунтовый керн и удаляют его через тот же грунтопровод путем отрыва и выдавливания по частям по мере его образования текучей средой под давлением (сжатым воздухом), подаваемой в зону отрыва через межтрубное пространство между погружаемой трубой и грунтопроводом.

Недостатком способа является большая энегроемкость процесса погружения трубы из-за значительного совместного лобового сопротивления погружаемой трубы и грунтового керна в грунтопроводе ввиду большой степени его обжатия, что приводит к увеличению сил трения грунтового керна о внутреннюю поверхность погружаемой трубы и росту сопротивлений в процессе погружения.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ бестраншейной прокладки трубопровода в грунте по патенту РФ №2116405, Е02F 5/18, опубл. 27.07.1998 г., при котором трубу погружают в грунт открытым концом, формируют в ней грунтовый керн и удаляют его путем отрыва и выдавливания по той же трубе по частям по мере его образования текучей средой под давлением, подаваемой через инъектор, который вводят непосредственно в грунтовый керн.

Недостатком способа является то, что размещение иньектора внутри трубы способствует разрушению грунтового керна в процессе его удаления, приводит к разгерметизации выдавливающей полости, образуемой между забоем и отрываемым грунтовым керном, и, в конечном счете, к остановке грунтового керна в погружаемой трубе. Это снижает надежность процесса очистки трубы от грунтового керна и всего способа бестраншейной прокладки трубопровода в грунте.

Решаемая техническая задача заключается в повышении эффективности способа за счет надежности удаления грунтового керна путем создания условий для сохранения целостности отрываемой части грунтового керна.

Задача решается за счет того, что в способе бестраншейной прокладки труб в грунте, при котором трубу погружают в грунт открытым концом, формируют в ней грунтовый керн и удаляют его из трубы подаваемой текучей средой путем отрыва и выдавливания по частям, подачу текучей среды в грунтовый керн осуществляют с внешней стороны погружаемой трубы, используя канал связи между трубопроводом для подачи текучей среды и внутренней полостью погружаемой трубы.

Отрыв части грунтового керна подачей текучей среды с внешней стороны погружаемой трубы позволяет повысить эффективность способа за счет надежности удаления грунтового керна путем создания условий для сохранения целостности отрываемой части грунтового керна и отсутствия каких-либо элементов внутри погружаемой трубы.

Целесообразно в качестве канала связи использовать радиальное отверстие в стенке переднего конца погружаемой трубы, соединенное с трубопроводом для подачи текучей среды. Это упрощает реализацию способа и снижает временные затраты на подготовительные работы, что повышает эффективность способа.

Целесообразно в качестве канала связи использовать радиальные отверстия в стенке переднего конца погружаемой трубы, соединенные с кольцевой камерой, образованной этим концом и насадкой, установленной на нем, при этом трубопровод для подачи текучей среды соединен с насадкой. Насадка позволит равномерно распределить по периметру текучую среду, что приведет к более надежному отрыву части грунтового керна и сохранению его целостности.

Целесообразно текучую среду подавать в виде порции жидкости с вяжущими свойствами, выдавливаемой газообразной средой. Вяжущая жидкость будет герметизировать зазоры между погружаемой трубой и отрываемой частью грунтового керна, а также, пропитав грунтовый керн, укрепит его внутренние связи и повысит его целостность в процессе удаления. Подача вяжущей жидкости порцией, выдавливаемой газообразной средой, позволит минимизировать ее расход, при этом работу по выдавливанию отрываемой части керна будет выполнять следующая за вяжущей жидкостью по трубопроводу газообразная среда.

Целесообразно подавать текучую среду с антифрикционными свойствами в процессе погружения трубы. Подача текучей среды с антифрикционными свойствами в зону контакта внутренней поверхности погружаемой трубы и грунтового керна по мере погружения трубы в грунт позволит снизить сопротивление, создаваемое трением, и увеличить длину отрываемой части грунтового керна. Это позволит повысить эффективность способа за счет уменьшения циклов очистки погружаемой трубы от грунтового керна.

Сущность технического решения иллюстрируется примерами конкретной реализации способа бестраншейной прокладки труб в грунте и чертежами фиг.1-3.

На фиг.1 изображена схема отрыва текучей средой части грунтового керна и удаления его из погружаемой трубы с каналом связи в виде радиального отверстия в стенке переднего торца погружаемой трубы. Вертикальная стрелка показывает подачу текучей среды в трубопровод, а горизонтальная - направление приложения силы к трубе в процессе ее погружения.

На фиг.2 изображена та же схема с каналом связи в виде радиальных отверстий в стенке переднего конца погружаемой трубы, соединенных с кольцевой камерой, образованной этим концом и насадкой на нем.

На фиг.3 изображена та же схема с емкостью для подачи порции жидкости с вяжущими свойствами, выдавливаемой газообразной средой.

Способ бестраншейной прокладки труб в грунте реализуют следующим образом.

Погружаемую трубу 1 (далее - труба 1) открытым концом погружают в грунт любым известным способом (вдавливанием силой F, ударами и т.д.). Грунт входит во внутреннюю полость трубы 1 (фиг.1) и образует грунтовый керн 2 (далее - керн 2). По мере увеличения длины керна 2 из-за образования грунтовой пробки погружение трубы 1 замедляется вплоть до полной остановки. Для устранения пробки в керн 2 через канал связи в виде радиального отверстия 3 по трубопроводу 4 подают текучую среду, которая отрывает часть керна 2. На оторванную часть керна 2 действует сила, создаваемая давлением в образовавшейся выдавливающей камере 5. Под действием этой силы оторванную часть керна 2 выдавливают в сторону конца трубы 1, противоположного забою, вплоть до выхода из нее. Далее описанный процесс повторяют до полного погружения трубы 1.

При использовании в качестве канала связи радиальных отверстий 3 (фиг.2) в стенке переднего конца трубы 1, соединенных с кольцевой камерой 6, образованной этим концом и насадкой 7, установленной на нем, текучая среда по трубопроводу 4 поступает в кольцевую камеру 6 и далее в керн 2 через радиальные отверстия 3 в трубе 1. Это способствует более надежному отрыву части керна 2.

При использовании в качестве текучей среды жидкости с вяжущими свойствами, выдавливаемой газообразной средой, ее из емкости 8 (фиг.3) подают по трубопроводу 4 через канал связи в керн 2 для отрыва его части. Жидкостью с вяжущими свойствами герметизируют зазор между внутренней поверхностью трубы 1 и оторванной частью керна 2, а также, пропитывая керн 2, укрепляют его внутренние связи. Далее выдавливание части керна 2 осуществляют газообразной средой.

Возможно также применение текучей среды с антифрикционными свойствами. Под незначительным давлением, исключающим отрыв керна 2, текучую среду подают через канал связи в зону контакта керна 2 с внутренней поверхностью трубы 1 в процессе ее погружения. Это способствует снижению энергоемкости погружения трубы 1 за счет уменьшения силы трения в паре «труба - керн» и увеличивает длину отрываемой части керна 2. Чем больше керна 2 поступает во внутреннюю полость трубы 1 до момента образования грунтовой пробки, тем реже необходимо производить его удаление.

1. Способ бестраншейной прокладки труб в грунте, при котором трубу погружают в грунт открытым концом, формируют в ней грунтовый керн и удаляют его из трубы подаваемой текучей средой путем отрыва и выдавливания по частям, отличающийся тем, что текучую среду подают в грунтовый керн с внешней стороны погружаемой трубы, используя канал связи между трубопроводом для подачи текучей среды и внутренней полостью погружаемой трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве канала связи используют радиальное отверстие в стенке переднего конца погружаемой трубы, соединенное с трубопроводом для подачи текучей среды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве канала связи используют радиальные отверстия в стенке переднего конца погружаемой трубы, соединенные с кольцевой камерой, образованной этим концом и насадкой, установленной на нем, при этом трубопровод для подачи текучей среды соединен с насадкой.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что текучую среду подают в виде порции жидкости с вяжущими свойствами, выдавливаемой газообразной средой.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что подают текучую среду с антифрикционными свойствами в процессе погружения трубы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для бестраншейной замены трубопроводов при ремонте и реконструкции подземных инженерных коммуникаций. Устройство содержит труборазрушающий рабочий орган с двумя дисковыми ножами, расширитель для увеличения диаметра скважины, приспособление для крепления нового пластмассового трубопровода и тяговый элемент в виде троса с установленными на нем элементами.

Изобретение относится к строительству трубопроводов. Способ включает проходку траншеи и размещение в ней защитного кожуха с последующим размещением в нем трубопровода.

Изобретение относится к строительной технике - к бестраншейной прокладке трубопроводов под препятствиями, используется при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами и т.п.

Изобретение относится к горному делу и строительству - к технологии направленного горизонтального бурения скважин в грунте, применяется при бестраншейной прокладке и ремонте подземных коммуникаций.

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к технике для направленного горизонтального бурения скважин заданной траектории в грунте, применяется при прокладке и ремонте подземных коммуникаций.

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образованию скважин под набивные сваи при возведении фундаментов под здания и сооружения.

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола, и может найти применение для устройства скрытых переходов при строительстве трубопроводов, подземных кабельных линий связи и электропередач.

Изобретение относится к области строительной техники, в частности к устройствам для бестраншейной прокладки инженерных коммуникаций в стесненных городских условиях, а также может быть использовано при строительстве подземных коммуникаций под железными и автомобильными дорогами, аэродромами, зданиями, водными препятствиями.

Изобретение относится к устройствам разупрочнения массива горных пород, а также может быть использовано для пробивания отверстий в массиве. .

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола, и может найти применение для устройства скрытых переходов при прокладке трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач.

Изобретение относится к технологии строительных работ и может быть использовано для бестраншейной прокладки пучка труб при сооружении тупиковых горизонтальных скважин или в стесненных городских условиях. Способ включает образование пионерной скважины по проектной оси прокладываемого пучка труб между рабочим и приемным котлованами и одновременную прокладку в ней буровой штанги, которую соединяют с рабочим органом, последующее расширение пионерной скважины до проектного диаметра разрушением грунта с помощью рабочего органа, одновременную транспортировку продуктов разрушения с помощью очистного агента в пространство между расширенной пионерной скважиной и пучком труб и прокладку в расширенной пионерной скважине пучка труб. Достигается повышение надежности прокладки пучка труб без осложнений, связанных с провалами поверхности над скважиной. 3 ил.

Изобретение относится к горной и строительной технике, применяется при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Способ заключается в бурении скважины породоразрушающим инструментом забойного снаряда, соединенного с двойной бурильной колонной, с непрерывным удалением шлама от забоя скважины и транспортировкой шлама потоком отработанного рабочего тела под давлением по центральному каналу двойной бурильной колонны. Для бурения скважины используют двойную бурильную колонну, образованную невращающейся наружной трубой и размещенной в ней буровой штангой, передающей крутящий момент и осевое усилие на забойный снаряд с породоразрушающим инструментом. Одновременно с бурением скважины осуществляют затяжку в нее указанной наружной трубы, которую после завершения бурения оставляют в скважине в качестве обсадной трубы. Центральным каналом двойной бурильной колонны является канал буровой штанги. Технические задачи - повышение эффективности способа за счет совмещения процессов бурения и обсаживания скважины, увеличение надежности и расширение области применения способа за счет одновременной затяжки обсадной трубы, а также снижение массы и стоимости комплекта оборудования за счет применения наружной трубы двойной бурильной колонны из неметаллического материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной и строительной технике и может быть использовано при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Способ заключается в погружении трубы в грунт, формировании грунтового керна в забойной части погружаемой трубы, его транспортировке по грунтопроводу порциями давлением воздуха, поступающего по затрубному пространству, отсечении порций грунтового керна и образовании камеры перед порцией грунтового керна путем смещения грунтопровода по оси погружения. В качестве грунтопровода используют погружаемую трубу, которую смещают по оси погружения статической силой. Транспортировку порций грунтового керна осуществляют путем создания вакуума на наружном конце погружаемой трубы. Технический результат: уменьшение энергоемкости процесса погружения трубы за счет снижения лобового сопротивления погружаемой трубы, повышение надежности отрыва и удаления порций грунтового керна из погружаемой трубы за счет смещения ее по оси скважины от забоя и уменьшение затрат за счет применения вакуума вместо избыточного давления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии строительных работ и может быть использовано для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций в плывунах и болотистых грунтах. Техническим результатом является исключение погружения или всплытия рабочего органа в грунте. Способ управления направлением движения рабочего органа для проходки скважин в плывунах и болотистых грунтах включает погружение или подъем рабочего органа в случае отклонения от траектории. При этом погружение или подъем рабочего органа осуществляют изменением его массы. При всплытии рабочего органа увеличивают его массу путем подачи наполнителя в регулировочную камеру рабочего органа. При погружении рабочего органа по мере его продвижения уменьшают массу рабочего органа путем удаления части наполнителя из указанной камеры рабочего органа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области бестраншейной прокладки трубопроводов. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола содержит подающий механизм из направляющей рамы с горизонтальными и вертикальными направляющими катками с возможностью их взаимодействия с внешней поверхностью прокладываемого трубопровода, и канатной тяговой лебедки, стержень, неподвижно закрепленный на фланце, смонтированном на переднем по направлению прокола конце прокладываемого трубопровода, с установленной на его конце шаровой опорой с возможностью опирания на нее полого рабочего наконечника конической формы, внутри полого рабочего наконечника на его участке цилиндрической формы, с его опиранием на фланец с помощью уплотнений установлен электродвигатель кругового относительно оси стержня вращения. Статор электродвигателя закреплен на стержне, а ротор - на внутренней поверхности горизонтального участка полого рабочего наконечника. На наружной поверхности конического участка рабочего наконечника закреплена винтовая поверхность шнекового типа. Обеспечиваются упрощение конструкции устройства, повышение надежности и срока службы его эксплуатации, уменьшение величины потребного усилия прокола и энергоемкости. 2 ил.

Изобретение относится к горной и строительной технике, применяется для забивания вертикальных стальных труб и при бестраншейной прокладке трубопровода для забивания труб-кожухов в грунт. Устройство содержит основной ударный узел, установленный в отверстии переходного элемента, а также как минимум один дополнительный ударный узел, установленный по оси основного ударного узла в дополнительном отверстии переходного элемента, и соединенный с этим переходным элементом. Обеспечивается увеличение скорости забивания стержневого элемента в грунт путем повышения частоты ударов и возникновения эффекта "разжижения грунта". 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к пневматическим устройствам ударного действия. Устройство содержит корпус с отверстиями, установленный в корпусе ударник с продольным каналом, камеры прямого и обратного хода, канал для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода, систему выхлопа и упругое кольцо. Система выхлопа содержит запорную внутреннюю поверхность корпуса с передним кольцевым выступом и ограничителем обратного хода на ее задней части. Упругое кольцо установлено в кольцевой канавке на ударнике с возможностью взаимодействия с запорной внутренней поверхностью корпуса. На наружной поверхности ударника выполнены продольные пазы. В камере прямого хода размещена эластичная трубка, соединенная одним концом с отверстием в корпусе, а другим - с продольным каналом ударника. Канал для подачи сжатого воздуха в камеру обратного хода образован каналом эластичной трубки и продольным каналом ударника. В результате обеспечивается упрощение конструкции устройства ударного действия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству переходов магистральных трубопроводов методом наклонно-направленного бурения с применением составного защитного футляра. Технический результат - сохранение целостности расширенных участков горизонтальной скважины в поверхностных слабосцементированных породах на всей длине горизонтальной скважины. Способ установки защитных футляров в горизонтальной скважине включает в себя применение двух защитных футляров, установленных на входе и выходе из горизонтальной скважины. При этом после бурения пилотной скважины выполняют с помощью двух установок горизонтального бурения ее расширение: сначала со стороны выхода из скважины, а потом - со стороны входа. При этом оба поверхностных участка перекрываются защитными футлярами сразу после их расширения. Далее вся горизонтальная скважина перекрывается третьим футляром меньшего диаметра на всю длину, после расширения ее участка между двумя установленными футлярами расширителем меньшего диаметра. 7 ил.

Группа изобретений относится к горной промышленности и предназначена для бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин в грунтах. Способ заключается в том, что механически разрушают забой и удаляют продукты разрушения шнекобуровым инструментом с разрывами шнековой спирали, которому сообщают непрерывное вращательное и осевые колебательные движения с амплитудой, превышающей за один цикл колебаний длину наибольшего разрыва шнековой спирали. Шнекобуровой инструмент делят на две неравные части и помещают во внутреннее пространство колонны обсадных труб. Первую головную часть постоянной длины прикрепляют к забойной части колонны обсадных труб и перемещают вместе с ней поступательно в осевом направлении без колебательных движений. Вторую часть секционно наращивают по мере удлинения колонны обсадных труб и углубления скважины и подвижно-телескопически в осевом направлении соединяют с первой головной частью с возможностью совместного непрерывного вращательного движения и раздельных с головной частью осевых колебательных движений, а внутреннюю поверхность колонны обсадных труб сопрягают фиксированно с опорным подшипниковым узлом головной части и подвижно-поворотно - с опорными подшипниковыми узлами, размещенными в разрывах шнековой спирали. Обеспечивается повышение скорости бурения, восстановление транспортирующей способности на участке разрыва шнековой спирали в зоне опоры подшипниковых узлов при совмещении процессов транспортирования, крепления стенок скважины и предотвращения пробкообразования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх