Рис. 6.19. Схема прокола грунта с помощью гидравлических домкратов

Основная масса прокладки трубопроводов закрытым способом осуществляется установками для прокола грунта. Способ используется для прокладки труб диаметром от 0,1 до 0,5 м на расстояние до 25 м.

Сущность способа прокола заключается в следующем (рис. 6.19). По обе стороны дороги отрывают котлован, у задней стенки которого ставят металлический упор, а боковые стенки укрепляют досками. На дно вплотную к упору устанавливают один или два гидравлических домкрата, смонтированных на специальной раме 9. На поверхности вблизи котлована располагают насосную станцию, состоящую из бака, двигателя и насоса, сварочный аппарат, грузоподъемное средство. На передний (забойный) конец прокладываемой трубы 6 приваривают конусный наконечник диаметра большего, чем труба, а ко второму ее концу крепится заглушка. Трубу опускают в котлован и укладывают на специальные направляющие, в ее задний конец упирается шомпол. Под действием усилия гидродомкратов секция трубы шомполом вдавливается в грунт. После этого втягивается шток домкрата, на направляющие укладывают второе звено трубы, центруют, сваривают с вдавленным в грунт через опалубку и прокол продолжают. После выхода трубы в приемный котлован проходку прекращают и отрезают конусный наконечник. Необходимое напорное усилие достигает до 200 кН, скорость проходки с учетом вспомогательных операций достигает до 1,5 м/ч.

Прокладка трубопроводов с помощью пионерной скважины начинается с образования горизонтальной скважины малого днаметра (5… 10 см). Затем в нее пропускают стальной канат, один конец его крепят к барабану лебедки (рис. 6.20), а второй— к расширителю, диаметр которого больше диаметра прокладываемой трубы на 10… 25 см. Труба соединяется с расширителем и затягивается стальным канатом, лебедкой через блок в скважину.

Продавливание используется для прокладки труб диаметром 0,5… 2 м, длиной до 80 м. Продавливаться могут разные по форме и материалу трубы: круглые и овальные, прямоугольные и треугольные, стальные и железобетонные. При прокладке железобетонных труб на конец трубы крепят стальное ножевое кольцо. Принцип способов продавливания и прокола одинаков. Различие заключается в том, что при продавливании скважины имеют большой диаметр, поэтому применяются более мощные силовые установки, нажимные устройства, упоры и направляющие, усилия достигают до 10 мН. Забойная часть трубы остается открытой, и по мере погружения внутренняя полость трубы заполняется грунтом. Увеличение длины керна грунта при заглублении ведет к возрастанию силы, необходимой для его проталкивания внутри трубы, в связи с чем грунт уплотняется. Поэтому продавливание должно сопровождаться непрерывным или периодическим удалением грунта из трубы. Грунт из труб удаляется гидравлическим способом, ленточными или скребковыми конвейерами, специальными ковшами.

В установках для вибропрокола и вибропродавливания используются вибраторы направленного действия, являющиеся источником продольных колебаний, за счет которых резко сокращается сопротивление перемещению трубы. Вибратор жестко крепится к хвостовой части трубы.

Рис. 6.20. Схема прокладки трубопровода в пионерную скважину

Виброударная установка для продавливания (прокола) грунтов (рис. 6.21) осуществляется посредством специального вибромолота, который при помощи лебедки и направляющих устройств прижимается наголовником к трубе. В комплект установки входят вибромолот с приводом от электродвигателя, рама с секциями для перемещения вибромолота, тяговая лебедка с грузовым полиспастом, развивающим усилие до 300 кН. Прокладываемая труба (патрон) с конусным наконечником и наголовником вибромолота устанавливается в траншею. При помощи вибромолота и электромотора создаются продольные направленные колебания, которые можно регулировать системой пружинной подвески вибромолота. После окончания работ в готовую скважину с патроном укладывается основная магистральная труба, а установка разбирается. Вибрационный и виброударный способы прокладки труб отличаются высокой производительностью, однако требуют большого объема подготовительных сборочно-разборочных работ и достаточно сложного оборудования.

Установка горизонтального бурения разрабатывает грунт в подземной скважине разбуриванием.

Рис. 6.21. Установка для вибропрокола

Установка (рис. 6.22) состоит из двигателя внутреннего сгорания, механической или гидромеханической трансмиссии, тяговой лебедки, трубы-патрона и шнека, транспортирующего грунт из трубы. Труба-патрон опирается на направляющие тележки, размещенные на дне траншеи, вдоль которой ведется проходка. Для разработки горизонтальной скважины используется фрезерная разбуривающая головка. Установка удерживается от опрокидывания и поворота сопровождающим ее краном-трубоукладчиком, который передвигается вдоль траншеи со скоростью, равной скорости подачи машины в забой.

Двигатель с механизмами привода тяговой лебедки и винтового конвейера монтируется на общей раме, установленной на заднем конце прокладываемой трубы-патрона с помощью стяжных хомутов И. Подача установки при бурении скважины обеспечивается тяговой лебедкой с усилием 80 кН через канатный полиспаст переменной кратности (2… 10). Неподвижная обойма 5 тягового полиспаста вмонтирована в переднюю часть рамы, подвижная обойма, ориентированная по оси траншеи, шарнирно крепится к якорю, заделанному в грунт насыпи. В приводе тяговой лебедки имеется коробка передач с шестью скоростями вращения барабана и его реверс. Скорость подачи выбирается в соответствии с конкретными условиями проходки и составляет 5,5 м/ч для строительства переходов в легких и средних грунтах и 1,8… 3,5 м/ч — в тяжелых.

Сухая транспортировка разработанного грунта осуществляется винтовым конвейером, состоящим из трубы-патрона, внутри которой помещен шнек, не имеющий промежуточных опор. Длина конвейера соответствует протяженности перехода. К головной секции шнека крепится сменная фрезерная буровая головка, снабженная резцами с твердосплавными пластинами. Буровая головка обеспечивает бурение скважины несколько большего (на 30…50 мм) диаметра по сравнению с диаметром трубы-патрона, что позволяет снизить лобовое сопротивление подачи установки в забой. Прокладку труб-патронов диаметрами до 1820 мм и длиной перехода до 60 м можно осуществлять машинами УГБ со средней скоростью 1,5 … 2 м/ч.