Специальные методы возведения инженерных сооружений

Первая панель тщательно выверяется, а затем закрепляется к форшахте. Последующие панели монтируются  без кондукторов, так как каждая панель в переднем торце имеет направляющую съёмную или несъёмную закладную деталь из двутавра, а в заднем торце – лапки-фиксаторы из уголка, которые при монтаже охватывают направляющую деталь на ранее установленной панели.

 

В нижней части панель закрепляется слоем бетона не менее 1 м в распор с грунтом. В верхней части – сваркой закладных деталей между собой и с форшахтой.

После установки и закрепления  панели направляющий двутавр извлекается  краном для последующего использования. Наружную пазуху заполняют щебнем, образуя глинощебеночную гидроизоляцию  стен, а внутреннюю – легко разрабатываемой  грунтопесчаной смесью. 

 

Стыки между панелями после извлечения двутавров замоноличиваются. Вытесняемый  глинистый раствор отводиться в  сторону отрывки траншеи.

После выполнения стен поярусно разрабатывают внутренний массив грунта до отметки дна. Открывающиеся при этом вертикальные стыки панелей очищают и окончательно заделывают бетоном (шприцевание, торкретирование и др.)

Далее устраивают бетонную подготовку и днище сооружения.

 

4. Бестраншейная прокладка трубопроводов

При пересечении трубопроводами искусственных и естественных препятствий (автомобильные и железный дороги, каналы, здания и сооружения) открытый способ их прокладки становиться невозможным.

Закрытые (бестраншейные) способы прокладки трубопроводов могут быть выполнены путём:

- прокалывания;

- продавливания;

- горизонтального бурения.

 

При прокалывании массив грунта не удаляется из скважины, поэтому его применяют:

- в связных грунтах (глина, суглинок);

- при малом диаметре труб (до 400 мм);

- при длине участков до 60 м.

 

Для снижения сопротивления, возникающего при прокалывании, труба снабжается конусным наконечником.

 

     

 

 

 

Необходимые для прокола усилия создаются с помощью:

- гидравлических домкратов;

- лебедок;

- тракторов; бульдозеров;

- и пр.

 

Усилия могут достигать 3000 кН. Для выбора механизма для прокалывания расчетом определяют требуемое усилие.

 

 

Разновидностью прокола труб является гидропроколы и вибропроколы.  

Гидропроколы целесообразно использовать в песчаных грунтах, вибропроколы – в песчаных грунтах и плывунах.

Для выполнения гидропрокола необходимы надежные источники водоснабжения и места для выброса пульпы.

Скорость проходки увеличивается, но возможны отклонения от проектной  оси и значительные неудобства в  связи с загрязнением рабочего котлована.

Вибропрокол основан на использовании продольно направленных колебаний. Позволяет прокалывать трубы диаметром до 500 мм на длину до 60 м (ударновибрационно-вдавливающие установки).

 

Способ  продавливания отличается от проколы тем, что прокладываемую трубу открытым концом, снабженным ножом, вдавливают в грунт. Грунт, поступающий в трубу в виде плотного керна (пробки) разрабатывают и удаляют из забоя.

 

Способ продавливания эффективен в грунтах I - IV групп, диаметре труб 600 – 1700 мм и длине прокладки до 100 м.

Как при прокалывании, так и при продавливании, каждая вновь наставляемая труба тщательно  центрируется и сваривается с  предыдущей.

 

    

Трубопроводы, прокладываемые бестраншейным способом, не являются эксплуатационными, они служат футлярами для инженерных сетей.

 

Наиболее перспективной представляется бестраншейная прокладка трубопровода методом горизонтального бурения, в основе которого лежит использование шнековых установок горизонтального бурения, совмещающих процесс бурения и прокладки труб с непрерывным удалением грунта.  

 

Установки горизонтального бурения могут использоваться в грунтах до IV группы при диаметре труб до 1420 мм и протяженности до 60 м.

 

Первая секция трубопровода оснащается режущей головкой и шнеком, все последующие – шнеком.

Бурение проводиться на длину первой секции, затем монтируется вторая (трубы центрируются, и свариваются, шнеки соединяются) и т.д.

 

Совершенствованием этой технологии является горизонтальное бурение скважины с одновременной раскаткой грунта: разработанный режущей головкой грунт шнеком подается в затрубное пространство, где он раскатывается (уплотняется) специальным устройствам.

 

   

 

Рабочий трубопровод в футляре укладывают проталкиванием или протаскиванием. Но перед этим его тщательно подготавливают:

- проводят гидравлическое и пневматическое испытание;

- поверхность изолируют;

- укладывают деревянные рейки (для защиты изоляции от повреждения во время протаскивания или проталкивания).

В зависимости от назначения трубопровода может быть предусмотрено его крепление с футляром (сальниковое уплотнение).

 

 

Передовой опыт бестраншейной  прокладки (ремонта) трубопроводов накоплен за рубежом (США, Германия):

- забивка труб пневмопробойниками;

- бурение скважин микрощитом;

- применение установок наклонного горизонтального направленного бурения, оснащаемых компьютерной лазерной системой наведения, обеспечивающей высокую точность прохождения скважины в любых грунтовых условиях и практически на любые расстояния (до 500 м).

 

Для ремонта трубопроводов используют методы:

- затягивания сплющенной полиэтиленовой трубы, которая под давлением пара плотно прилегает к внутренней поверхности;

- протягивания тканево-полиэтиленового рукава с помощью сжатого воздуха (давления воды);

- раскатывания (разрушения) старого трубопровода (применяется раскатчик, который ввинчивается в старую трубу, разрушая её и одновременно затягивает внутрь новую трубу).

 

 

5. Прокладка трубопроводов под водными преградами

Участок трубопровода, проложенный по дну водоема (река, пролив, озеро, море), называется дюкером.

К дюкерам предъявляются повышенные требования по прочности и надежности. Поэтому, чаще всего, они выполняются из стальных труб и прокладываются не менее чем из двух линий (ниток).

Во избежание повреждения дюкеры укладываются в траншею глубиною 0,5 - 1,5 м вырытые на дне водоема, и засыпаются грунтом.  Ширина подводной траншеи (по низу) должна быть не менее:

 

А = n Д + а ( n- 1 ) + 2 в, м,

 

где А – ширина подводной траншеи по дну, м;

     n – количество трубопроводов, укладываемых в траншею;

     Д – наружный диаметр трубы вместе с футеровкой и балластом, м;

   a – расстояние между трубами, принимаемое   0,7 - 1,5 м;

      в – расстояние между образующей крайней трубы и откосом, принимаемое 0,5 – 1 м.

 

В процессе прокладки дюкера требуется  выполнение следующих основных работ:

- отрывка траншеи по дну водоема;

- сборка трубопровода (сварка стыков, изоляция трубопровода и её защита);

- балластировка трубопровода (в необходимых случаях);

- укладка трубопровода в подводную траншею;

- гидравлическое испытание трубопровода и засыпка траншеи.

 

Методы отрывки траншеи  по дну водоема зависят от многих факторов:  - ширина и глубина водной преграды;

- скорость движения воды;

- характер берегов и грунта;

- климатические условия;

- наличие технических средств в распоряжении строителей;

- и др.

 

Разработка подводной  траншеи может быть проведена:

- с помощью земснарядов;

- канатными скреперами;

- экскаваторами-драглайнами с берегов;

- экскаваторами с баржи;

- с помощью гидромониторов и гидроэжекторов;

- взрывом;

- под защитой земляных или грунтовых перемычек с временным отводом реки (ручья) в новое русло;

- с отсыпкой временной земляной плотины (непроточные водоемы) и последующей разработки в ней траншей;

Применение земснарядов для подводной отрывки траншеи обусловлено возможностью доставки к месту работы земснаряда и характером грунта.

Применение канатных скреперов возможно при отрывке траншей на несудоходных реках.

Канатный скрепер представляет собой бездонный ковш с двумя тросами, пропущенными через блоки, установленные по обоим берегам реки по оси траншеи.

 Ковш тяговым тросом  подтягивается к берегу, наполняется  грунтом, выходит из воды, поднимается по эстакаде и разгружается в бункер, под которым устанавливаются транспортные средства. Хвостовым тросом ковш возвращается к противоположному берегу.

Экскаваторы-драглайны могут быть применены для разработки траншей через реки шириной в несколько десятков метров.

Первоначально экскаваторы  разрабатывают грунт на прибрежных участках в пределах максимального  вылета стрелы. Затем ковши экскаваторов соединяют между собой и перемещая ковши вперед и назад, разрабатывают среднюю часть русла.

После этого ковши  разъединяют и экскаваторы разрабатывают береговые части траншеи.

Разработка  траншеи экскаватором с баржи возможна при достаточной глубине реки.

Баржа вдоль траншеи  перемещается лебедками, установленными на барже. Концы тросов закрепляются на противоположных берегах или якорях. Баржа от сноса течением реки удерживается якорем.

Применение  гидромониторных и гидроэжекторных установок для подводной разработки траншей возможно только специализированными строительными организациями.

Подводная разработка траншеи взрывом применима в исключительных условиях специализированными организациями.

В тех случаях, когда  имеется возможность временно отвести речку (ручей) в новое русло, разработку траншеи можно производить под защитой земляных или грунтовых перемычек.

Устройство дюкеров через староречья и непроточные водоемы можно вести с предварительной отсыпкой земляной плотины, в которой отрывается траншея.

Сборке  трубопровода уделяется особое внимание, так как от этого зависит качество работы.

 Для дюкеров используются  стальные качественные трубы с повышенной толщиной стенок. Сварка труб ведется на берегу на стапелях.  Все стыки проверяют физическими методами контроля (просвечивание гамма-лучами, ультразвуковой контроль).

Каждый участок (секция) трубопровода на стапеле проходит предварительное гидравлическое испытание, а затем наноситься защитная изоляция (битумное покрытие), поверху которой укрепляются деревянные рейки (снизу – сплошь, по бокам и сверху – с зазором)

 Подготовку и укладку  трубопровода следует вести одновременно с рытьем траншеи, чтобы избежать заиливания последней.

Закрытый трубопровод  обладает плавучестью, если отношение:

где    Д – средний диаметр трубы, см;

         d - толщина стенки, см.

Поэтому в зависимости  от способа укладки трубопровода в траншею может потребоваться его балластировка чугунными или железобетонными разъёмными муфтами. Балластировка проводится на стапелях.

Укладка трубопроводов  дюкеров может проводиться:

- протаскиванием;

- способом свободного погружения;

- опусканием с опор (понтоны);

- опускание с эстакады или со льда;

- последовательным наращиванием;

- и др.

 

При укладке трубопровода протаскиванием на берегу, в продолжение стапелей, устраивают спусковую дорожку (рельсовый путь с вагонетками, роликовые опоры, желоб) с уклоном в сторону реки.

Передний конец трубопровода закрывают заглушкой и соединяют с тросом, проложенным по оси траншеи и прикрепленным к трактору или лебедке на противоположном берегу.

По мере готовности и  соединения секций трубопровод, не обладающий плавучестью, протаскивается по дну траншеи.

Способ  свободного погружения применим для трубопроводов обладающих плавучестью.