Установка для замены трубы методом разрушения. Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Представляем вашему вниманию технологию замены трубопроводов методом гидравлического разрушения.

Метод гидравлического разрушения трубопроводов заключается в разрушении старой трубы, с одновременной протяжкой по старому каналу новой трубы большего или равного диаметра под землей, без вскрытия дорожного покрытия.

Необходимость применения и преимущества метода гидравлического разрушения

Метод разрушения - самый распространенный способ во всем мире. Данная технология нашла широкое применение при замене чугунных, стальных, железобетонных и других видов трубопроводов на полиэтиленовые, почти вечные трубы водопровода, канализации и тепловых сетей.

Объективно необходимость в методе разрушения обусловлена следующими причинами:

Городские коммунальные сети по всей России изношены на 70-90%. Основная часть стальных и чугунных трубопроводов попросту сгнили. В этих условиях для развития ЖКХ просто необходимо масштабное применение новых технологий строительства.
В стесненных городских условиях часто просто негде проложить коммуникации вне старых линий трубопроводов. Необходимость прокладки коммуникаций по старым, отработанным трассам в наших городах едва ли не больше, чем прокладки новых трубопроводов.
Постепенно, практически повсеместно как в крупных, так и в небольших городах вступают в силу запреты на вскрытие дорожного полотна, на работы, проводимые открытым способом.

Отметим основные преимущества данной технологии:

работа проходит без вскрытия дорожного полотна;
труба укладывается по старому каналу;
высокая скорость прокладки трубопровода;
относительно низкая себестоимость работы;
возможность увеличение пропускной способности трубопровода;

Технология метода гидравлического разрушения

Работа начинается с подготовки приемного и стартового котлована.

Самым важным в подготовке стартового котлована является четкая центровка рабочего станка разрушителя относительно разрушаемой трубы. Горизонт станка должен совпадать с горизонтом трубы, что предъявляет определенные требования к подготовке поверхности приямка, упорной стенки и среза самой трубы: все эти элементы должны быть максимально ровными. При тщательной подготовке приямка удается избежать движения разрушающего станка в поперечной плоскости и излишних вибраций. Кроме того, для страховки от обводнения немаловажно подготовить «пол» приямка, осуществив отсыпку щебнем или положив настил из досок.

Требования к приемному котловану просты - главное обеспечить удобный заход для затягиваемой трубы.

Погружается в котлован при помощи крана, а гидравлическая маслостанция, приводящая его в действие, остается на поверхности. Длина шлангов позволяет легко разместить эти два основных агрегата установки.

Для работы с разрушителем изготовляют стальной упор. Например, это может быть плита размером 1,2х2,5 м, толщиной 15 мм. Иначе, установка с усилием обратной тяги 50 тонн и выше закопала бы себя, не найдя в процессе разрушения трубы достаточной платформы для опоры.

Штанги гидравлического разрушителя поступательно скручиваются специальным механизмом и проталкиваются по старому каналу трубопровода до выхода в приемный котлован. Важно отметить, что уклон канала трубы от стартового до приемного котлована не должен превышать 20 градусов, что обусловлено гибкостью штанг разрушителя.

После выхода штанг в приемный котлован устанавливается разрушающая головка и за ней через цанговый захват труба. Разрушающая головка-нож подбирается исходя из внешнего диаметра протягиваемой трубы (например, 110, 160, 225, 325, 425 мм):

Когда все элементы соединены, установка переключается в режим обратного протягивания и начинается процесс замены старой трубы на новую:

Разрушение происходит одновременно с протаскиванием новой ПНД трубы. Осколки старой трубы вдавливаются в стенки канала разрушающей головкой. Если разрушаемая труба стальная, нож разрушающей головки взрезает ее, а ее голова раскрывает в стороны. В конце процесса разрушения разрушающая головка подходит к установке:

Разрушитель отодвигается от трубы (используется собственный ход штанг как при проталкивании). Между разрушителем и старой трубой устанавливается упорная рама. После этого разрушитель втаскивает разрушающую головку с новой трубой в котлован:

Упорная рама вытаскивается из котлована, вся буксировочная система разбирается и демонтируется. Новая ПЭ труба протянута и готова к присоединению:

Вместо заключения

Гидравлические разрушители Ditch Witch® позволяют разрушать старые трубы с одновременной протяжкой новых в самом распространенном в России диапазоне диаметров 110, 160, 225, 315, 425 мм и более.

Преимущества технологии очевидны, но наиболее наглядно их демонстрируют уже осуществленные работы:

Например, для замены 120 метров стальной трубы диаметром 200 мм на полиэтиленовую трубу диаметром 225 мм, без учета времени на подготовку стартового и приемного котлованов, требуется шесть часов работы .

По самым предварительным подсчетам проведение данной работы открытым способом с последующей отсыпкой и благоустройством территории займет от нескольких дней (при отсутствии работ по благоустройству) до двух недель и более .

Отметим, что разрушение трубы диаметром 200 мм - не самая сложная задача для разрушителя Ditch Witch®. Во время подобной работы мощность 91-тонного разрушителя используется не более чем на 30 %.

Особенно оценят данный способ прокладки городские Водоканалы. Другие методы санации, такие как технология «труба в трубе» или восстановление старых трубопроводов не всегда возможны и экономически целесообразны. А открытый способ дольше, требует более масштабного привлечения техники и значительных трудозатрат. В дальнейшем непременно понадобится отсыпка грунта и благоустройство территории. Не стоит забывать и основное преимущество всех бестраншейных методов прокладки коммуникаций - отсутствие необходимости перекрывать движение при проходке под автотрассами.

На этом и завершим. Выводы всем очевидны.

Менеджер ООО ««Системы ДИТЧ ВИТЧ»,
Давид Шахназаров

Использование: изобретение может быть использовано для разрушения железобетона, при разборке зданий, завалов, для резки арматуры. Сущность изобретения: установка включает взрывогенераторный рабочий орган 1, коммуникации для подвода к нему горючего 2, окислителя 3, инициатора 4, электромагнитные клапаны 5, дозирующие устройства 6, емкости с компонентами 7, аппаратуру 8 управления и контроля. Дополнительно установка снабжена узлом 10 формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи, выполненным в виде камеры с центробежными форсунками низкого давления, соединенными с коммуникациями подачи горючего и окислителя - на входе, и соплом Лаваля - на выходе. Камера снабжена охладителем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к специальным взрывным работам в горнорудной промышленности и в строительстве и может быть использовано для разрушения железобетона, при реконструкции или разборке зданий и сооружений, а также в целях гражданской обороны, для разборки завалов, образования проемов и т.п. когда затруднено или невозможно выполнение операций по резке арматуры вручную. Известны взрывогенераторные установки (ВГУ), обладающие высокой производительностью по разрушению каменных негабаритов и бетона. Наиболее близким к предлагаемому является взрывогенераторная установка, основными элементами которой являются: рабочий орган, коммуникации для подвода к нему окислителя, горючего и инициатора, электромагнитные клапаны, дозирующие устройства, емкости с компонентами жидкого взрывчатого вещества (ВВ), аппаратура управления и контроля (М. С. Чеченков "Разработка прочных грунтов", Ленинград, Стройиздат, 1987, с. 180, Прототип). Недостатком известных взрывогенераторных установок является их неспособность выполнять полный технологический цикл по разрушению железобетона, а именно неспособность резки арматуры после выбивания бетона. Это делает невозможным применение ВГУ для разрушения железобетона без применения вспомогательного оборудования и ручного труда. Технической задачей, решаемой изобретением, является получение высокотемпературной, сверхзвуковой струи с использованием компонентов жидкого ВВ взрывогенераторных установок. Решение этой технической задачи позволит разрушать железобетон с высокой производительностью и без применения ручного труда. Указанная техническая задача решается посредством того, что установка для разрушения железобетона, включающая взрывогенераторный рабочий орган, коммуникации для подвода к нему горючего, окислителя и инициатора, электромагнитные клапаны, дозирующие устройства, емкости с компонентами жидкого ВВ, аппаратуру управления и контроля, снабжена узлом формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи, выполненным в виде камеры с центробежными форсунками низкого давления, соединенными с коммуникациями подачи горючего и окислителя на входе и соплом Лаваля на выходе. Кроме того, камера снабжена охладителем. Изобретение поясняется чертежами:

На фиг. 1 приведено схематическое изобретение установки для разрешения железобетона;

На фиг. 2 изображен узел формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи (вертикальный разрез);

Установка для разрушения железобетона включает взрывогенераторный рабочий орган 1, коммуникации для подвода к нему горючего 2, окислителя 3 и инициатора 4, электромагнитные клапаны 5, дозирующие устройства 6, емкости с компонентами жидкого ВВ 7, аппаратуру 8 управления и контроля, дополнительные электромагнитные клапаны 9 и узел 10 формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи. Узел формирования высокотемпературной сверхзвуковой струи 10 включает камеру 11 с центробежными форсунками 12 низкого давления на входе и соплом Лаваля 13 на выходе. Форсунки 12 соединены с коммуникациями подвода горючего и окислителя к взрывогенераторному рабочему органу установки для разрушения железобетона. Камера 11 ограничена торцевой поверхностью распределительной головки 14 и внутренней поверхностью надетого на коническую часть головки цилиндра 15. Цилиндр 15 соединен с распределительной головкой 14 упорной гайкой 16, которая закреплена в стакане 17. Последний жестко соединен с распределительной головкой 14. Камера 11 снабжена охладителем, состоящим из стакана 18, надетого на наружную поверхность сопла 13. Стакан 18 посредством шайб 19 и болтов 20 соединен с упорной гайкой 16. Внутри стакана 18 между его внутренней поверхностью и наружной поверхностью цилиндра 15 и сопла 13 образована кольцевая полость 21, являющаяся охладителем, к которой по трубопроводам (не показаны) подводится и от которой отводится охлаждающая жидкость. Работа установки осуществляется следующим образом. При необходимости выбить бетон из железобетонной конструкции взрывогенераторный рабочий орган позиционируется на определенном расстоянии от разрушаемой поверхности. Дополнительные электромагнитные клапаны 9 с помощью аппаратуры управления 8 устанавливаются в положение, при котором горючее и окислитель раздельно подаются по коммуникациям 2, 3 через дозирующие устройства 6 из емкостей 7 к взрывогенераторному рабочему органу 1. Включение и отключение подачи компонентов осуществляется электромагнитными клапанами 5, управление которыми производится дистанционно от аппаратуры управления 8. Вытекая непрерывно из рабочего органа 1 соударяющимися струями, горючее и окислитель смешиваются вне его. Инициатор впрыскивается в струю горючего порциями. Окислитель, горючее и инициатор образуют струю жидкого ВВ, которое инициируется, попадая на преграду. При необходимости перерезать оголенную от бетона арматуру узел формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи позиционируется на определенном расстоянии от нее. Дополнительные электромагнитные клапаны 9 аппаратурой управления 8 устанавливаются в положение, при котором горючее и окислитель раздельно подаются по коммуникациям 2, 3 через дозирующие устройства 6 из емкостей 7 к центробежным форсункам 12 низкого давления узла формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи 10. Проходя через форсунки, компоненты распыливаются в камеру 11 узла 10 и смешиваются в ней, образуя газо-капельную взвесь жидкого ВВ, которая затем воспламеняется свечой накаливания (не показана). Расход компонентов и конструктивные параметры камеры 11 и сопла 13 подобраны таким образом, что химическая реакция окисления (горения) компонентов не переходит в детонацию. Образующиеся продукты сгорания истекают со сверхзвуковой скоростью через сопло 13, осуществляя термическую резку оголенной металлической арматуры. Охлаждается камера 11 и сопло 13 водой, которая подается в кольцевой канал 21 и отводится от него по трубопроводам (не показаны). Высокотемпературная, сверхзвуковая струя позволяет резать арматуру железобетонных элементов и прожигать отверстия в плоских металлических плитах на расстоянии не мене 70 мм от среза сопла 13 узла 10. Макетный образец узла формирования высокотемпературной сверхзвуковой струи испытан в условиях испытательного полигона. Испытания подтвердили его работоспособность (акт и иллюстрация 12 испытаний прилагаются). Использование предлагаемой установки позволяет повысить производительность работ по разрушению или разборке зданий и сооружений из железобетона, а также осуществлять высокопроизводительное и полностью механизированное разрушение железобетонных конструкций, что крайне необходимо в условиях, когда выполнение работ на площадке вручную невозможно (например, на радиоактивно зараженной местности).

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка для разрушения железобетона, включающая взрывогенераторный рабочий орган, соединенный коммуникациями с емкостями для горючего, окислителя и инициатора, встроенные в коммуникации дозирующие устройства и электромагнитные клапаны, соединенные с аппаратурой управления и контроля, отличающаяся тем, что установка снабжена узлом формирования высокотемпературной, сверхзвуковой струи, выполненным в виде цилиндрической камеры, переходящей в сопло Лаваля, соединенной цилиндрической частью с распределительной головкой, снабженной центробежными форсунками низкого давления, связанными коммуникациями с емкостями горючего и окислителя через дополнительные электромагнитные клапаны, в свою очередь соединенные коммуникациями с аппаратурой управления и контроля. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрическая камера снабжена охладителем.

Краткий обзор альтернативных методов

При реконструкции капитальных сооружений часто возникает потребность в высокопроизводительном и мобильном способе разрушения железобетонных конструкций. Обычно для этих целей используются взрывчатые вещества, гидромолоты, а также ручные электрические или пневматические молотки. Известно, что разрушение железобетонных конструкций взрывным способом обладает существенными недостатками. Это затраты на подготовку объекта, большой разлет кусков бетона, вероятность поражения оборудования и коммуникаций на значительном расстоянии от места взрыва.
Гидромолоты, как правило, навешиваются на стрелу тяжелых экскаваторов, что ограничивает область их использования в стесненных условиях. Традиционное использование ручных электро- и пневмоотбойных молотков ведет к весьма высоким физическим затратам при чрезвычайно малой производительности при демонтаже даже сравнительно небольших по объему и прочности железобетонных конструкций.
Существуют и другие способы, основанные, например, на применении установок, создающих высокие давления в заранее сделанных шпурах токами высокой частоты или специальными расширяющимися составами. Однако эти способы требуют дополнительной трудоемкой подготовки объекта в виде сетки шпуров, выполняемой вручную специальными перфораторами.

Принцип действия и конструкция

В АО "ФНПЦ "Алтай" в рамках конверсионных программ разработаны, изготовлены и опробованы экспериментальные образцы ударно-импульсной установки, использующей энергию пороха.

Известно, что бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие и низкой (на порядок меньшей) прочностью на растяжение и излом. Удар большой силы, нанесенный по бетонной конструкции, способен вызвать в ней сеть микротрещин, которые при повторном воздействии приводят к разрушению.
Рабочий орган установки представляет собой стреляющее устройство, состоящее из ствола и зарядной камеры с затвором. Разрушение бетона производится одноразовым ударником, разгоняемым в стволе пороховым зарядом, сгораемым в зарядной камере. Ряд баллистических и конструктивных особенностей этого устройства позволяет сообщать ударнику скорость до 1500 м/с, что соответствует энергии удара до 2 000 кДж при собственной массе рабочего органа около 180 кг. Одного удара (выстрела) такой силы достаточно, например, для полного разрушения бетонного блока размером 2,0 x 0,6 x 0,6 м. Для сравнения: самые мощные гидромолоты имеют энергию единичного удара до 3 - 5 кДж при массе рабочего органа около 3 т, а суммарная масса всего механизма достигает (60 - 80) т.
Для повышения производительности разрушения были проведены баллистические расчеты параметров выстрела и поисковые эксперименты, которые показали, что эффективность работы установки существенно повышается, если во время выстрела ствол находится в предельной близости от поверхности разрушаемого объекта, т.е. выстрел "в упор". В этом случае дополнительное разрушение наносит высокоскоростная газовая струя, следующая за ударником и создающая давление в образовавшихся трещинах за счет своего торможения. Данный способ не требует проведения дополнительных подготовительных работ, таких как сверление шпуров, и лишен факторов, сопровождающих взрыв (разлет крупных осколков, ударная воздушная волна). Это позволяет применять установку в условиях действующих производств, например, непосредственно в цехах заводов без их остановки.
Ударно-импульсная установка способна разрушать конструкции из бетона и железобетона любой марки, кирпичные кладки, мерзлый грунт, пробивать отверстия в фундаментах и основаниях.

Кандидаты техн. наук А. К. ПОСТОЕВ, В. А. ЗИМНИЦКИЙ, В. А. БРЫЗГАЛОВ (проблемная лаборатория электрогидравлического эффекта, Ленинград)

Реконструкция действующих цехов и предприятий требует большого объема работ по разрушению старых бетонных и железобетонных фундаментов и других строительных конструкций. Эти работы, как правило, выполняют с применением ручного труда, так как использование.взрывчатых веществ и различных механизмов ударного действия ограничивается спецификой проведения работ и требованиями техники безопасности.

В проблемной лаборатории электрогидравлического эффекта разработаны четыре модели электрогидравлических установок типа «Вулкан», повысивших производительность работ по разрушению конструкций. Работа установок основана на использовании высоких давлении, возникающих в жидкости при высоковольтном импульсном разряде между двумя электродами. Технология производства работ по электрогидравлическому разрушению включает следующие операции: бурение шпуров диаметром 25 мм, глубиной 300-700 мм; установку электрогидравлического взрывателя в шпур; осуществление высоковольтного разряда между электродами взрывателя и разрушение конструкций; разборку разрушенной конструкции.

Преимущества электрогидравлического разрушения в малом радиусе опасной зоны (10 м), отсутствии разлета осколков и выделения ядовитых газов, а также возможности управления разрушающим усилием.

Для изучения технических возможностей электрогидравлических установок для раскола камней их применяли при разрушении бетонных и железобетонных объектов в различных условиях.

В 1972 г. на Ленинградском кирпичном заводе в условиях действующего цеха, в непосредственной близости от работающего конвейера, был разобран железобетонный фундамент печи обжига кирпича объемом 30 м3 с применением экспериментальной электрогидравличеокой установки «Вулкан», состоящей из двух блоков размером 1500Х Х800Х800 мм. Работы были выполнены бригадой из четырех человек. Фундамент разрушали в следующей последовательности: в теле фундамента на расстоянии 200-250 мм друг от друга при помощи пневмоперфораторов марки ПР-20Л бурили шпуры диаметром 25 мм на глубину 300-700 мм; в них заливали воду, вставляли проволочный взрыватель и осуществляли высоковольтный импульсный разряд конденсаторной батареи. Под действием возникающего при этом давления бетонные куски откалываются, а при наличии стальной арматуры появляются трещины. Применяя отбойные пневматические молотки, арматуру обнажали по трещинам и пережигали электрической дугой. Энергия импульса электрогидравличеокой установки «Вулкан» определяет максимальный объем откалываемого за один импульс куска бетона до 0,2 м3. Глубина трещин в железобетоне достигает 500- 900 мм.

Электрогидравлическая установка «Вулкан-1», состоящая из пяти блоков размером 800X700X940 мм, предназначена для работ в стесненных условиях подземных тоннелей диаметром более 2 м и других помещений с повышенной влажностью. Ее применяли для разборки кессонных бетонных перемычек в подземном тоннеле и разрушения замороженного грунта при проходке. При разборке кессонных перемычек сроки выполнения работ сокращены в 3 раза по сравнению с разборкой отбойными пневматическими молотками. -Разрушение замороженного грунта при проходке тоннеля электро гидравлической установкой «Вулкан-1» малоэффективно, так как требует вспомогательного времени для удаления установки из забоя после каждой серии разрядов и специального инструмента для скоростного бурения в мерзлом грунте шпуров диаметром 25 мм.

Наибольшая эффективность достигнута при разрушении старых фундаментов электрогидравлической установкой «Вулкан-2» па Ленинградском заводе гипсомраморных изделий и Целлюлозно-бумажном комбинате в г. Зугдиди объемом 220 и 540 м3 соответственно. Работы выполняли комплексные бригады, состоящие из 2 взрывников, обслуживающих установку «Вулкан-2», и 4-8 чел., обеспечивающих бурение шпуров и разборку конструкции после серии электрогидравлических расколов.

Применение электрогидравлических взрывателей многоразового действия увеличило среднюю производительность по разрушению и уборке фундаментов на каждого члена бригады за 1 ч сменного времени до 0,15-0,25 м3/ч железобетона и 0,6 ,м3/ч неармированного бетона.

Во всех случаях применения электрогидравлических установок типа «Вулкан» для разрушения бетонных и железобетонных объектов сокращены сроки выполнения работ в 1,5-3 раза и значительно облегчен труд рабочих.

Экономический эффект с учетом досрочного введения в действие нового оборудования достигал 2,5-70,7 тыс. р.

Предназначена для ремонта действующих трубопроводов с разрушением и без разрушения старой трубы, а также для бестраншейной прокладки в грунте. Работа установки возможна из колодцев диаметром 1500 мм. Усилие протягивания 25 тс, диаметр разрушаемой трубы до 180 мм.

Предназначена для ремонта действующих трубопроводов с разрушением и без разрушения старой трубы, а также для бестраншейной прокладки в грунте. Установка работает из котлована. Усилие протягивания 40 тс, диаметр разрушаемой трубы до 220 мм.

Предназначена для ремонта действующих трубопроводов с разрушением и без разрушения старой трубы, а также для бестраншейной прокладки в грунте. Установка может монтироваться через люк диаметром 600 мм. Усилие протягивания 60 тс, диаметр разрушаемой трубы до 400 мм.

Предназначена для бестраншейной замены вышедших из строя трубопроводов методом разрушения старых труб с одновременной укладкой новых. Установка работает из котлована. Усилие протягивания 175 тс, диаметр разрушаемой трубы 100-800 мм, длина трубы до 150 м.

Предназначена для бестраншейной замены вышедших из строя трубопроводов методом разрушения старых труб с одновременной укладкой новых. Установка работает из котлована. Усилие протягивания 255 тс, диаметр разрушаемой трубы 150-1200 мм, длина трубы до 150 м.

Установки разрушения (санации) труб предназначены для бестраншейной замены старых трубопроводов путем их разрушения и протягивания новой трубы такого же диаметра или большего.

В условиях большого города все труднее и труднее производить замену инженерных коммуникаций открытым способом, т.к. в силу вступили законы, запрещающие вскрывать дорожные полотна и к тому же данный способ дороже, чем бестраншейный.

В стесненных городских условиях иногда проще проложить коммуникации по старым линиям с учетом увеличения их пропускной способности, чем тянуть и прокладывать новые.

На сегодняшний день наиболее распространенными методами бестраншейной замены трубопровода является метод «труба в трубе», т.е. разрушение старой трубы с одновременной протяжкой новой. На сегодняшний день данные технологии применяются в 90% случаев.

Установки разрушения применяются для реконструкции различных видов подземных коммуникаций: водопровод, канализация, газопровод.

Представлены разные типы установок, которые могут монтироваться через люк диаметром 600 мм или работать из котлованов.

Установки могут работать как от гидравлической станции, так и от гидросистемы строительной техники, с помощью блока согласования.

Одно из основных направлений деятельности «Энерпром» – производство и продажа установок разрушения (санации) труб. Оставьте заявку на сайте – и наши консультанты свяжутся с вами для определения комплектации техники инструментами, запасными частями и расходными материалами, уточнения цены и способа доставки.