ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОДОВ ЗАПАХИВАНИЕМ В ГРУНТ (ПЛУЖНЫЙ МЕТОД)

Метод бестраншейного запахивания в грунт звеньев трубопровода с муфтовыми соединениями с помощью специального плуга, разработанный немецкими специалистами в 1999 г., широко используется за рубежом и в России. Плужный метод наиболее подходит для прокладки трубопроводов диаметром до 300 мм при глубине заложения до 1,8 м. Технология запахивания безвредна для окружающей среды даже в тех случаях, когда прокладка труб осуществляется под зеркалом грунтовых вод, отвод которых (водоотлив) не производится. Эти преимущества резко отличают бестраншейную технологию запахивания от традиционных траншейных, требующих огромных объемов земляных работ.

Сущность метода запахивания трубопроводов состоит в плавном перемещении плуга и протягивании прикрепленных к нему звеньев трубопровода (рис. 2.1). Плуг двигается с помощью тягача, с которым он соединен стальным тросом, намотанным на барабан лебедки. Модернизированная конструкция плуга позволяет запахивать не только пластиковые трубы, но и звенья чугунных трубопроводов с муфтовыми соединениями, имеющими тяговый замок с продольным силовым замыканием Т13-К. При этом сила

2 3 4

Рис. 2.1. Плужный метод прокладки трубопроводов:

• 1 — звено трубопровода с прочным на разрыв соединением; 2 — плуг;
• 3 — канатная лебедка; 4 — тягач; 5 — опора; 6 — тяговый канат;
• 7 — лемех плуга; 8 — расширительная головка; 9 — ограничительная трассировочная лента; 10 — стартовый колодец

тяги, воздействующая на замок, не должна превышать 100 кН, а скорость протяжки трубопровода при этом должна составлять от 6 до 10 м/мин.

Для прокладки трубопровода на лемехе плуга монтируется специальная расширительная головка, к которой последовательно на специальном замке крепятся отдельные звенья трубопровода. В стартовом колодце, выполненном с соответствующим откосом стенок, который обеспечивает допустимый люфт муфтового соединения, звено чугунной трубы втягивается в зону протяжки плети трубопровода и помещается на определенную глубину укладки. Благодаря усилию на канатной лебедке лемех плуга вытесняет своей расширительной головкой грунт на трассе протяжки. За счет этого создается полое пространство, в которое постепенно втягивается вся плеть. Вытесненный на поверхность местности грунт может заглаживаться землеройной машиной или виброкатком.

Для уменьшения трения звеньев трубопровода о грунт пространство между грунтом и наружной стенкой трубопровода заполняется бентонитовой суспензией (на основе глинистого минерала). Суспензия находится в автоцистерне, которая передвигается параллельно с плугом, и закачивается в полость между грунтом и стенкой трубы с помощью насоса на автоцистерне. При использовании бентонитовая суспензия создает своеобразную оболочку вокруг трубопровода толщиной от 1 до 1,5 см.

Трубопроводы малого диаметра (до 160 мм) могут затягиваться в образующееся за плугом пространство непосредственно с барабана. На рис. 2.2 показан рабочий узел, включающий плуг и устройство для подачи трубопровода.

При прокладке плетей труб в более твердых грунтах, когда сопротивление протягиванию резко увеличивается, можно ис-

Рис. 2.2. Плуг и устройство для подачи трубопровода

пользовать модифицированную технологию плужного метода, при которой специальным устройством роторного типа роется узкая траншея, затем труба укладывается в проектное положение (рис. 2.3). Выкопанный грунт используется как материал для обратной засыпки.

Рис. 2.3. Фрагмент роторной экскавации грунта и прокладки трубопровода

Метод запахивания трубопроводов требует предварительного исследования грунта вдоль прокладываемой трассы. Анализ грунтов осуществляется после операций зондирования забивными сваями и шурфования. Плужный метод наиболее целесообразен для такого вида грунта, который легко вытесняется. При этом производительность прокладки может составить до 1600 м/сут в зависимости от материала труб, их диаметра, характера грунта (сухой или влажный) и глубины укладки.

Одним из первых объектов применения плужного метода в Баварии (Германия) был сельский питьевой водопровод, где была уложена плеть трубопровода диаметром 150 мм и общей длиной 504 м, разделенная на три самостоятельных отрезка протяженностью соответственно 126, 150 и 228 м. Для прокладки использовались чугунные трубы, имеющие муфтовое соединение ЛБ-К с продольным силовым замыканием.

В период подготовительных работ были проведены предварительные исследования грунта для анализа пригодности трассы. Зондирование показало, что под растительным слоем грунта присутствовали слои шлама, глины и песка. Верхний слой шлама (примерно 0,5 м ниже растительного слоя) оценивался как мягкий, а средний и нижний — как плотный и полутвердый. Местами на глубине от 1 до 1,7 м присутствовал песчаник средней твердости.

В результате проведенной диагностики грунта на его пригодность для плужного метода был сделан вывод, что реализация метода не только возможна, но и наиболее целесообразна.

Процесс запахивания, включая комплекс подготовительных работ, длился 3 рабочих дня, однако эффективное время протяжки на каждом из указанных выше отрезков трассы составило соответственно 22, 15 и 22 минуты при средней глубине укладки 1,34; 1,55 и 1,3 м.

Проведенные в рамках проекта выборочные контрольные измерения глубины укладки на отдельных участках трассы показали, что плужный метод приемлем для напорных трубопроводов, так как отклонения от номинального положения трубопровода составляли по длине трасы ± 5 см, что недопустимо для безнапорной водоотводящей сети, прокладываемой с уклоном, строго установленным проектом. Через некоторое время после запахивания при подсыхании грунта на поверхности по трассе трубопровода возможно заметное оседание почвы, способствующее дренажному эффекту. Для исключения данного явления необходимо производить выравнивание почвы подсыпкой грунта.

За рубежом при производстве работ по методу запахивания трубопроводов применяются трубокабелеукладчики «Lansier-KV15», «Vermeer P-185», «Bron-250» и «Foeckersperger». В отечественной практике для реализации этого метода используются бестраншейные вибрационные трубокабелеукладчики КВГ-1 и КВГ-2 с гидравлическим приводом вибратора, смонтированным на болотных тракторах Челябинского тракторного завода Т-10Б.0121-2. Навесное оборудование может быть установлено и на других моделях тракторов завода подобного тягового класса, а также на мелиоративных машинах МД и колесных тракторах К-703. Незначительное удельное давление на почву и небольшие габариты этих машин даже в комплексе с дополнительной тяговой единицей позволяют применять их в условиях переувлажненных и заболоченных грунтов, а также в стесненных условиях населенных пунктов. Следует отметить, что специальных требований к технической подготовке обслуживающего персонала не предъявляется, что важно для многих хозяйств при сезонных работах и отсутствии постоянно работающих механизаторов.

У некоторых отечественных трубокабелеукладчиков возможно параллельное смещение рабочего органа вправо или влево от продольной оси машины до 1,14 м. Это позволяет вести прокладку труб рядом со стеной здания, на обочине шоссейных дорог, вдоль проложенных ранее трубопроводов и т.д.