Пневмопробойник. бестраншейная замена трубРаботы по прокладке новых или модернизации действующих подземных трубо-проводов в условиях плотной застройки города или вблизи транспортных магистралей всегда считается положительной трудностью. Делать подобные работы бестраншейным способом возможно исключительно с применением пневматических пробойников.

Рабочий принцип

Технология применения пневмопробойника состоит в следующем:

 

  1. Через установленные промежутки (их длина определяется диаметром подземной канавы и составом грунта) делаются вертикальные скважины нужной глубины и диаметра.
  2. Ударное устройство, оборудованное устройством для затягивания труб, вводится в подготовленную скважину. Её именуют лидирующей, причём диаметр скважины может равняться диаметру трубы, а может быть, и чуть меньше её.
  3. Пневмопробойник, регулярно получая ударные импульсы от нагнетателя воздуха, понемногу продвигается по каналу вперёд, увлекая трубу за собой.
  4. Для наращивания длины труб используют муфты для соединения, после этого продолжают прокладку. В зависимости от условий прокладки и технических специфик пневмопробойника может быть полностью подготовлен к монтажу и весь участок трассы.

 

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Этот метод имеет ряд явных положительных качеств:

 

  • Уменьшается общая трудоёмкость работ;
  • Исключается необходимость в прочих конструкциях (дополнительных механизмах, опорах и т. д.);
  • Пневмопробойники имеют свойство реверсирования – изменения угла или направления прокладывания трубопровода. Это предоставляет возможность применения рассматриваемой технологии на участках массивов леса и уже имеющихся коммуникаций размещенных под землей;
  • Все ударные нагрузки, которые появляются во время работы устройства, полностью воспринимаются внутренней поверхностью канавы и не воспринимаются остальными предметами или объектами, размещенными в зоне прокладки;
  • Устройства могут применяться не только для прокладывания, но и для извлечения из грунта заменяемых труб.

 

Существующие конструкции пневмопробойников дают возможность эффектно применить их для прокладывания подземных магистралей длиной до 60 метров в грунтах разной сложности, исключая скальные, сочные водой и мёрзлые. Важно, что в зимнее время технология вполне пригодна для работ, если глубина прокладываемой канавы превосходит глубину сплошного обмерзания. Диаметр прокладываемых труб может быть в пределах 70…450 мм, материал при этом труб – сталь или асбестоцемент – не имеет значения. Меньшие трубные диаметры соответствуют условиям пробивки глухих или сквозных скважин, а самые большие – работам по извлечению раньше проложенных участков труб.

Диаметр скважины может меняться в ходе её прокладки, для этой цели пользуются специализированными расширителями.

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Устройство пневмопробойника

Устройство собой представляет перемещающийся в толще грунта сигарообразный механизм, который в себя включает такие элементы:

 

  1. Корпус, изготавливающийся из прочной конструкционной стали марок не ниже 35ГС или 40Г2.
  2. Наковальню, состоящая из 2-ух частей – внутренней цилиндрической и ударной, заканчивающейся рабочей насадкой в виде конуса.
  3. Ударник, воздействующий на наковальню.
  4. Демпфер, который делается из высокоуглеродистой рессорно-пружинной стали, и воспринимает во время работы пробойника все появляющиеся вибрационные нагрузки.
  5. Клапан обратный, прикрепляемый к корпусу с противоположной от ударника стороны, и который предназначен для стравливания излишка воздуха в корпусе.
  6. Шланг большого давления, служащий чтобы подавать сжатый воздух во внутреннем рабочем пространстве корпуса.

 

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Все конструктивные детали пневмопробойника рассчитываются на ударные нагрузки до 1300…1500 кН•м, при создаваемом в середине корпуса рабочем давлении до 6…8 атмосфер. Важные технические свойства наиболее распространнённых типоразмеров пневмопробойников такие:

 

  • Внешний диаметр корпуса устройства, мм – 70…240;
  • Максимальный расход сжатого воздуха, м 3 /мин – 0,8…8,0;
  • Частота ходов ударника, мин -1 – 400…200;
  • Продуктивность при проходке скважин, м/ч – 40…60.

 

Не считая собственно пробойника, для использования на практике рассматриваемого способа прохождения подземных канав нужны также стартовые устройства, которые делают нужные условия для внедрения ударника в почву, и приспособления для фиксации корпуса агрегата к стенкам канавы. Функциональность пневмопробойника возрастает, если в набор к нему идут разные формы насадок и удлинителей. Они бывают в виде усечённого конуса, с отверстиями для увлажнения грунта, снабжённые кольцевыми ножами, производящими подрезку грунта в местах его прокалывания, с приварными заглушками, которые исключают попадание грунта вовнутрь корпуса агрегата и др. В набор инструмента обязательно входит удлинитель – заострённая с одного торца штанга из прочной стали типа 60С2 или 50ХФА, которая обеспечивает точное направление прокладки канавы, и корректирует направление перемещения пневмопробойника. Удлинитель вставляют в проколотое отверстие, когда его длина более чем вдвое превосходит диаметр корпуса пробойника.

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Как подобрать типоразмер пневмопробойника?

Отправными данными для расчёта служит значение усилия прокалывания грунта Р, которое устанавливается в зависимости от самого большего радиуса поперечного сечения скважины R, предела временного сопротивления грунта σв, степени пористости грунта u, массы одного погонажного метра трубы М, и длины прокладываемого участка трубопровода L.

Для расчёта пользуются формулой

Первая составная часть зависимости предусматривает усилие для внедрения пневмопробойника в почву, а вторая – сопротивление перемещению корпуса в пробитом канале. Для более тяжёлых, суглинков значение числового коэффициента перед второй составляющей устанавливают по максимуму.

В качестве ориентировочных данных можно принимать, что для труб диаметром 350…400 мм усилия внедрения пневмопробойника находятся в границах 800…2000 кН, а для труб диаметром 200…300 мм – исходя из этого 300…900 кН.

Зная рабочее давление, развиваемое компрессорной станцией, длину шланга и его диаметр, можно подсчитать практическое давление на грунт, какое будет оказываться работающим пневмопробойником, после этого подобрать идеальную модель агрегата.

Результативность функционирования механизма увеличивается, если при прокладывании применять нажимные насосно-домкратные установки. Для этой цели в готовый под пневмопробойник котлован или приямок на общей раме устанавливают два гидродомкрата усилием не менее 60% от определённого по формуле, включают штоки перемещения поперемено, то на прямой, то на обратный ход. В результате выходит стартовое углубление, в которое и вводится силовая головка пневмопробойника. Потом устройство можно использовать своими силами.

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Организация работ с пневмопробойниками

Перед тем как начать работы готовят рабочие котлованы. Их лучше всего должно быть три: приёмный, конечный и контрольный (переходный). Последний потребуется для зрительного контроля правильности перемещения пневмопробойника с трубами. Если есть наличие тепловизора контрольный приямок можно не обустраивать.

Перекос пневмопробойника возможен во время работы в мёрзлом грунте, при применении искривлённого инструмента, а еще при деформации наковальни относительно центра ударника. В данном случае возможно заклинивание устройства. В подобных ситуациях работы приостанавливают, а извлечение пневмопробойника делают либо реверсированием подачи сжатого воздуха, либо временной (на пару часов) приостановкой работ. За данный период напряжения в грунте релаксируются, а корпус механизма стынет, уменьшаясь в размерах. Силы трения становятся слабее, и устройство, все зависит от вида проблемы, можно либо извлечь из пробитой канавы, либо запустить вновь, скорректировав направление перемещения ударника с помощью удлинительной штанги.

Указанные отрицательные явления не появляются, если проходка ведётся в температурном диапазоне окружающего воздуха либо до -5 ° С, либо при минусовых температурах ниже -15 ° С. Относительная влажность воздуха в районе использования пневмопробойника не должна быть более 80%.

Пневмопробойник. бестраншейная замена труб

Рекомендовано следующие глубины проходки коммуникаций размещенных под землей с использованием пневмопробойников:

 

  • При диаметре канавы до 130 мм – до 1,2 м;
  • При диаметре канавы до 200 мм – до 1,6 м;
  • При диаметре канавы до 300 мм – до 2,2 м;
  • При диаметре канавы более 300 мм – до 2,6…3,0 м.

 

Среди отечественных изготовителей пневмопробойников нужно отметить устройства, изготавливаемые компанией «Техмаш». Их ряд размеров и стоимости на агрегаты приводятся ниже.

 

  • Модель ИП-4610 (ударная энергия 15 Дж, диаметр 60 мм) – 155000 руб.;
  • Модель СО-144А (ударная энергия 46 Дж, диаметр 71 мм) – 195000 руб.;
  • Модель ИП 4605 (ударная энергия 110 Дж, диаметр 95 мм) – 300000 руб.;
  • Модель ИП 4603 (ударная энергия 250 Дж, диаметр 140 мм) – 390000 руб.;