Технология «прокола»
Проколом прокладывают только стальные неизолированные трубы диаметром от 100 до 500 мм на глубине до 3 м преимущественно в глинистых грунтах, свободных от включений каменных глыб, гравия и пр. Прокол осуществляется в результате уплотнения грунта (рис. 3.25).
Рис. 3.25. Бестраншейная прокладка труб способом прокола: 1- упорная железобетонная стенка; 2 — гидравлический домкрат; 3 — нажимный патрубок длиной 1 м; 4 — то же, длиной 3 м; 5 — стальная прокладываемая труба; 6 — стальной конусообразный наконечник; 7- приямок; 8 — направляющая рама; 9 — нажимная рама; 10 — сварная опорная подушка; 11 — забирка из Досок; 12 — двутавровые сваи крепления; 13 — насос гидродомкрата |
На трубу насаживают и приваривают конический наконечник с опорным основанием, на 20-25 мм большим наружного диаметра трубы, что уменьшает силу ее трения о грунт. Применяют также конические наконечники с отверстиями диаметром 3-5 мм, через которые подают воду под давлением 0,1-0,2 МН/м2 (1-2 атм.). Вода размывает и смачивает грунт, снижая усилие вдавливания (рис. 3.26).
Рис. 3.26. Наконечники режущей секции для различных грунтовых условий: а — рядовой; б — со штырем;
в — с отверстиями для подачи воды
В плотных грунтах трубу вдавливают и с открытым торцом. В процессе прокола грунт заполняет свободный торец на глубину 4-7 диаметров трубы и образует пробку (керн), препятствующую дальнейшему поступлению грунта в трубу. Для облегчения прокола на трубы с открытым торцом по его окружности наваривают кольцевой нож (рис. 3.27).
Трубы вдавливают гидравлическими домкратами, тракторами с полиспастами и виброуширителями (рис. 3.28, а), а также различными винтовыми ручными, механическими и пневматическими прокалывателями. Наибольшая длина прокола винтовыми ручными прокалывателями труб диаметром 150 мм, не превышает 15 м; при механизированном выполнении прокола для груб диаметром 200-500 мм она достигает 20 и даже 50 м (средняя скорость от 20 до 60 м в смену).
В городских условиях наибольшее распространение получили установки с гидравлическими домкратами, хотя скорость такой проходки не превышает 5-12 м в смену. Работы делят на два этапа: подготовку и вдавливание (прокол).
Подготовка заключается в устройстве по обе стороны перехода котлованов: рабочего длиной 8-13 м и приемного — 1,5-2,5 м. Котлованы делают с откосами или с креплением стенок. На заднем торце рабочего котлована устраивают упор из шпал или железобетонных блоков и укрепляют его металлической плитой. В передней части котлована крепление обычное с приямком для сварки наращиваемой трубы. На дно котлована укладывают направляющую раму из шпал и прикрепленных к ней уголков, рельсов или швеллеров. На них устанавливают и закрепляют один или два гидравлических домкрата, подключаемых к насосу высокого давления, который устанавливают на бровке котлована, и подготовленную к укладке трубу. Один из ее торцов имеет наголовник, другой — конический наконечник (стальное кольцо-нож). Положение рамы и уложенной на ней трубы выверяют и придают им заданное проектное направление.
Вдавливание трубы производят циклически, переключая домкраты на прямой и обратный ход. Давление от домкратов на трубу передают сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами.
Удлинительные патрубки — это отрезки труб длиной 1; 2; 3 и 4 м с массивными фланцами, вставляемыми между упорной балкой домкратов и наголовником вдавливаемой трубы.
Шомпола также делают из труб. Различают внутренние, двигающиеся внутри прокладываемых труб, и наружные шомпола, охватывающие прокладываемые трубы снаружи. Шомпола жестко скрепляют с напорной балкой домкратов, давление которых передается трубам посредством наголовников, закрепленных на шомполах шпильками диаметром 50 мм.
При использовании шомпола по мере вдавливания звена одновременно с обратным ходом штоков домкратов шомпол выдвигается назад, стержень переставляют в очередное отверстие, и цикл повторяется до тех пор, пока все звено не вдавится в грунт. Затем к нему приваривают следующее звено и его также вдавливают с помощью того же шомпола и т. д.
Механический прокол труб с помощью домкратов возможен в песчаных и глинистых грунтах без твердых включений.
В полевых условиях взамен гидравлических домкратов часто применяют тракторы с полиспастами. С их помощью в связных грунтах методом прокола устраивают пионерные скважины, которые затем последовательно расширяют до нужного размера специальными виброуширителями (рис. 3.28, б), представляющими собой стальной закрытый цилиндр диаметром от 150 до 500 мм, внутри которого находится электровибратор с подключенным кабелем. Для этого в скважину пропускают трос с виброуширителем, к хвостовику которого прикреплен второй трос. Свободные концы тросов выводят через систему отводных блоков за пределы котлованов к тягачам, которые последовательно протягивают виброуширитель через пионерную скважину (в противоположных направлениях) и расширяют ее до нужных размеров.
Рис. 3.28. Устройство скважин с использованием лидирующего прокола: а — технологическая схема извлечения трубы лидирующего прокола и протягивание троса с помощью бульдозера: 1 — тяговый трос с ковшом и стаканом; 2 — косынка с проушиной; 3 — отводной-блок; 4 — якорь; б — технологическая схема протягивания трубы по лидирующей скважине: 1 — протяжная лебедка №1; 2 — стакан тягового троса; 3 — лебедка №2 для удаления грунта; 4 — кольцевой нож; 5 — лидирующая скважина; 6 — тяговый трос; 7 — подвижный блок с тяговым крюком; в — деталь узла I: 1 — тяговый трос лебедки №1; 2 — лидирующая скважина; 3 — кольцевой нож; 4 — прокладываемая труба; 5 — заделка тягового троса; 6 — стакан; 7 — проектная скважина, 8 — тяговый трос лебедки №2; 9 — опорное кольцо |
В расширенную пионерную скважину затем протаскивают подготовленное звено труб, вследствие чего этот способ иногда называют способом протаскивания.
Гидропроколом трубы прокладывают с использованием кинетической энергии струи воды, выходящей под давлением из расположенной впереди трубы специальной конической насадки. Струя воды, выходящая из насадки под давлением, размывает в грунте отверстие диаметром до 500 мм, в котором прокладывают трубы. Удельный расход воды при этом зависит от скорости струи, напора воды и категории проходимых грунтов.
Преимущества гидропрокола — относительная простота ведения работ и довольно высокая скорость образования скважины (до 30 м/смену). Существенными его недостатками являются сравнительно небольшая протяженность проходки (до 20-30 м), возможные отклонения от проектной оси и сложные условия работы вследствие загрязненности рабочего котлована.