CC BY
25
нлты
ы КРАЖИ
»mutet'
Науковий bIch и к НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40271021 Article received 04.12.2017 р. Article accepted 28.12.2017 р.
УДК 621.644
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
1 EE3 Correspondence author T. Yu. Pyrih pyrigtyu@gmail.com
Т. Ю. Пирг Л. Я. Побережний, В. Б. Запухляк, Р. Т. Стойко
1вано-Франювський нацюнальний техтчнийутверситет нафти i газу, м. 1вано-Франювськ, Украта
ТЕХНОЛОГ1Я ТА ЕТАПИ ОРГАШЗАЦН РОБ1Т П1Д ЧАС БЕЗТРАНШЕЙНОГО ПРОКЛАДАННЯ ТРУБОПРОВОД1В СПОСОБОМ М1КРОТУНЕЛЮВАННЯ
Подано опис технологiï та етатв органiзацiï po6iT пiд час спорудження переходiв трубопроводiв через природш i штучш перешкоди та будiвництва пiдземних iнженерних комунiкацiй мiського призначення способом мiкротунелювання. Наведено типи мжротунельних прохiдницьких комплексiв залежно вiд системи видалення Грунту та привантаження вибою. Розгляну-то технологiчний процес приготування i регенерацiï бентонiтового розчину, який нагштаеться за оболонку прохiдницькоï машини i секцiï продавлюваних труб для забезпечення стiйкостi виробки та зниження сил тертя мiж трубопроводом i Грунтом та подаеться в привибшну зону для транспортування розробленого Грунту iз вибою. Запропоновано методику розрахун-ку необхiдного зусилля продавлювання секцiй труб на прямолiнiйнiй дшянщ, яке повинно створюватись домкратною стан-цiею. Розглянуто схеми влаштування та принципи роботи трьох модулiв (електронна лазерна система ELS, електронна ла-зерна система з гiдростатичним водяним рiвнем ELS-HWL та навiгацiйна система з прокомпасом iз покажчиком на твшч GNS-P), якi розробила компашя "Herrenknecht AG" для стандартизацiï точноï навiгацiï при мiкротунелюваннi незалежно ввд довжини тунелю, його дiамегра та напрямку унiверсальноï навiгацiйноï системи UNS. Основними перевагами мжротунелю-вання е точне за напрямом у плат i профш ^дхилення вiд проектноï осi в межах 10-30 мм), швидке (у середньому швид-юсть проходки становлять 10-15 м/доб) та з мтшмальною величиною просiдання денноï поверхнi (не перевищуе 10 мм) спорудження трубопроводiв у поеднанш з можливiстю прокладання як прямолгншною, так i складною криволiнiйною траекто-рiею, на великих глибинах (до 100 м) i на значш ввдсташ (до 1000 м), у всьому дiапазонi iнженерно-технологiчних i пдроге-ологiчних умов.
Krnuoei слова: прохiдницька машина; домкратна станщя; бентонiтовий розчин; зусилля продавлювання; навiгацiйна система.
Вступ. У межах безтраншейно! технологи особливо перспективним на сьогодш е спорудження переходiв трубопроводiв через природнi (рiчки, озера, яри, лiсовi масиви, сiльськогосподарськi упддя) i штучнi (залiзни-цi, трамвайш коли, автомобiльнi дороги, злггно-посад-ковi смуги) перешкоди та будiвництво тдземних iнже-нерних комунiкацiй мiського призначення (мереж елек-тро-, водо- i теплопостачання, каналiзацil) способом мiкротунелювання (Когеип & Balkanov, 2014). Цей спо-сiб е технологiею автоматизовано! проходки тунелю у грунтовому масивi з продавлюванням механiзованим мiкротунельним прохiдницьким комплексом (МТПК) секцш труб, яка виконуеться без присутностi людей у вибо!. У комплект поставки кожного виду МТПК вхо-дять прохiдницька машина з робочим органом i комплектом обладнання для активного привантаження ви-бою (рис. 1), система транспорту та приймання розроб-
леного грунту, силова продавлювальна установка (дом-кратна станщя), кранова установка, система управлiння i контролю положения МТПК у простор^ стартове та шнцеве ущiльнения, як1 монтуються на стшах стартового i приймального котловашв вiдповiдно, установка для приготування та нагнггання бентонiтового розчину, ко-мушкацшш шланги i кабелi (TSN 40-303-2003, 2004). На цей час використовують МТПК для прокладання трубопроводiв дiаметром вщ 0,2 до 3,6 м (Bykov et а1., 2006).
Виклад основного матерiалу досл1дження. Суть технологи м^отунелювання полягае в тому, що проходка у грунт здiйснюеться прохщницькою машиною (мiкрощитом), поступальний рух яко! забезпечуе по-тужна домкратна станщя, встановлена в котлованi на глибиш, яка вiдповiдае глибинi прокладання трубопроводу (рис. 2).
1нформащя про aBTopiB:
Пирк Тарас Юршович, канд. техн. наук, доцент кафедри спорудження та ремонту газонафтопроводiв i газонафтосховищ. Email: pyrigtyu@gmail.com
Побережний Любомир Ярославович, д-р техн. наук, професор кафедри xiMii. Email: lubomyrpoberezhny@gmail.com Запухляк Василь Богданович, канд. техн. наук, доцент кафедри спорудження та ремонту газонафтопроводiв i газонафтосховищ. Email: vasyazb83@ukr.net
Стойко Руслан Тарасович, мапстр кафедри спорудження та ремонту газонафтопроводiв i газонафтосховищ. Email: stojkoruslan0@gmail.com
Цитування за ДСТУ: Пир^ Т. Ю., Побережний Л. Я., Запухляк В. Б., Стойко Р. Т. Технолопя та етапи оргашзацп робЬ тд час
безтраншейного прокладання трубопроводiв способом мтротунелювання. Науковий вiсник НЛТУ УкраТни. 2017. Вип. 27(10). С. 111-116.
Citation APA: Pyrih, T. Yu., Poberezhny, L. Ya., Zapukhliak, V. B., & Stoiko, R. T. (2017). Technics and Stages of Work Organization in the Trenchless Laying of Pipelines Using Microtunnelling Technologies. Scientific Bulletin of UNFU, 27(10), 111-116. https://doi.org/10.15421/40271021
Рис. 1. Прохщнпцью машини зi стандартною рiзальною головкою для гравiю i Грунту без каменiв (а), рiзальною головкою для змь шаного Грунту (гравш i камiнь) (б) та рiзальною головкою для скельного Грунту (в)
Рис. 2. Технолопчна схема прокладання трубопроводу способом мiкротунелювання: 1) ротор прохщницько! машини; 2) корпус прохщницько! машини; 3) система навггацп; 4) гiдротранспорт Грунту; 5) промiжна домкратна станцiя; 6) домкратна станщя; 7) контейнер управлiння; 8) кранова установка; 9) водяний насос; 10) бентоштова установка; 11) сепарацiйна установка; 12) напря-мок подачi бентоттового розчину; 13) напрямок видалення Грунту; 14) напрямок подачi очищеного бентонiтового розчину
Глибина прокладання трубопроводу повинна стано-вити у стшких Грунтах не менше двох дiаметрiв, а в нестiйких Грунтах - не менше трьох дiаметрiв вщ по-верхнi землi до верхньо! твiрноl трубопроводу. За допо-могою гiдравлiчних домкратiв здiйснюeться проходка м^ощита у грунтi на довжину, яка вщповвдае довжинi використовуваних секцiй труб, шсля чого на домкратну станцш встановлюеться наступна труба i процес повто-рюеться. Розроблення Грунту тд час проходки проводиться робочим органом м^ощита. Весь процес проходки тунелю здiйснюеться з контейнера управлшня, який встановлений на поверхш й оснащений електрон-ною техшкою.
Прокладання трубопроводу способом м^отунелю-вання здiйснюеться в чотири етапи (Pyrig & Savitckii, 2017):
• перший етап - тдготовка стартового i приймального кот-лован1в;
• другий етап - спуск i монтаж у стартовому котлован дом-кратно! станци та м1крощита, розмщення на поверхн установки для приготування i нагнiтання у затрубний проспр та впбш бурового (бентонiтового) розчину;
• третш етап - проходка у Групп буровою головкою мшро-щита i прокладання трубопроводу. Розроблений Грунт змь шуеться з водою, яка подаеться у впбш по тдтднш лши водяним насосом. Отримана суспензш транспортним насосом по вiдвiднiй лши подаеться у контейнер-ввдстшник, встановлений на поверхнi, пiсля чого осаджений Грунт ви-возиться. Поетапне нарощування нитки трубопроводу за-
безпечуе подальшу проходку м^ощита до виходу в приймальний котлован;
• четвертий етап - завершення робгг. З приймального котловану витягуеться мшрощит, а зi стартового котлована -домкратна станщя.
У план стартовий i приймальний котловани можуть бути круглими або квадратними. Мiнiмальнi дiаметри круглих i розмiри прямокутних котлованiв визначають залежно вщ габаритiв мiкротунельного прохiдницького i допомiжного обладнання (змiшувальне та нагнiтальне обладнання для тампонажних розчинiв, що нагштають-ся за огородження котлованiв зi збiрних елементiв, i бентонiтових розчишв, що нагнiтаються в привибiйну зону та за оболонку прохщницько! машини i прокладу-ванi секцп труб). Глибину стартового i приймального котловашв визначають залежно вiд глибини прокладання трубопроводу, габарипв мiкротунельного прохщ-ницького обладнання та технологи виконання робiт з мiкротунелювання. Вiдстань мiж стартовим i приймаль-ним котлованами приймають залежно вiд технiчних можливостей МТПК, iнженерно-геологiчних i пдроге-олопчних властивостей Грунтового масиву до 150 м, а шд час проектування шдземно! виробки дiаметром по-над 1000 мм i застосування пром1жних домкратних станцiй - 1000 м ^ТО NOSTROI 2.27.124-2013, 2015).
Монтаж технолопчного обладнання для мжротуне-лювання охоплюе проведення таких операцiй:
• встановлення вантажопiдйомного обладнання та установок для приготування бентонiтового i тампонажного розчижв;
• монтаж МТПК;
• nepeBipKa функцюнування комплексу;
• перестановка МТПК по фронту виконання po6ÍT. Вантажопiдйомне обладнання встановлюють на ден-
нiй поверхш для спуску в котлован i монтажу елеменпв МТПК, доставки секцш труб до домкратно! станцп та вивантаження грунту. МТПК встановлюють у проектне положения вiдносно осi проектованого трубопроводу в планi i по висотг Домкратну станцiю встановлюють i скориговують по променю лазера, а !! положення зафж-совують шляхом заповнення зазору мiж упорною плитою домкратно! станцп та задньою стiною котлована швидкозастигаючим будiвельним розчином. Прохщ-ницька машина опускаеться в котлован i зафжсовуеться на домкратнш станцп' з пiд'еднаниям !! до ввдповвдних шлангiв i кабелiв контейнера управлшня.
МТПК, як1 використовують тд час мжротунелю-вання i представляють собою комплект пiдземного та наземного обладнання i пристро!в, забезпечують меха-нiзоване та дистанцiйно-кероване виконання таких ос-новних операцiй:
• розроблення в рiзиих грунтах тдземно! виробки певного дь аметра i заданого напрямку, що проходить iз стартового в приймальний котлован, з одночасним утриманням вибою та кршленням стш виробки;
• продавлювання секций труб (трубопроводу, колектора, ту-нелю);
• транспортування розробленого грунту iз вибою на повер-хню з одночасним контролем його обсягу.
Залежно вГд типу МТПК встановлюють вГдповГдне обладнання системи видалення грунту (Lerner et al., 2006):
• у разi гiдравлiчиого транспорту - транспортний насос у кот-ловаиi i циркулящйна система на поверхнг;
• у разi мехаиiчиого шнекового транспорту котлован облад-нують баддею для завантаження розробленого грунту i ви-дачi його на поверхню;
• у разi пневматичного транспорту - циркулящйш система на поверхнг.
Залежно вГд iнженерно-геологiчних умов мГкротуне-лювання i характеристик грунпв рекомендують:
• у иестiйких водонасичених середньо- i крупиозериистих пiсках, пщано-гравелистих i скельних грунтах застосовува-ти МТПК з пдропривантаженням вибою;
• у стгйких нескельних i водонасичених мулистих грунтах застосовувати МТПК Гз грунтовим привантаженням вибою.
ПГд час спорудження переходГв трубопроводГв через природш i штучш перешкоди та будГвництва тдземних Гнженерних комушкацш мюького призначення способом мГкротунелювання найбшьше застосовують МТПК фГрм "Herrenknecht AG", "Wirth-Soltau", "Lovat", "Ak-kerman", "Decon", "Bohrtec" i "Noel".
Шсля встановлення прохщницько! машини вико-нуеться монтаж системи приготування i подачГ в приви-бшну зону бентоштового розчину для МТПК з пдрав-лГчним привантаженням вибою або тнорозчину для МТПК Гз грунтовим привантаженням вибою та нагш-тання бентоштового розчину за оболонку прохщниць-ко! машини i секцп продавлюваних труб для запобГган-ня проаданню денно! поверхш та зменшення опору продавлюванню трубопроводу.
Для ефективного застосування мГкротунелювання потрГбно використовувати високояшсш низькоконцен-троваш бентоштовГ розчини на основГ бентоштових глинопорошк1в, активованих полГмерами, i спещальних
добавок. Бентонiтовi глинопорошки е продуктом пере-роблення природних бентонiтових глин шляхом !х ак-тивацi! з наступними сушшням i помолом. Основним мiнералом бентоштових глин е монтморилонiт (не мен-ше 70 %), який визначае характерш властивостi бенто-нiтового розчину (пластичшсть, набухливiсть, пдро-фiльнiсть i здатнiсть до диспергацп). Бентонiтовий роз-чин для забезпечення стiйкостi виробки, зниження сил тертя мiж трубопроводом та Грунтом i для транспортування розробленого Грунту iз вибою повинен володгга певними технологiчними характеристиками (густина суспензи, умовна в'язшсть, пластична в'язшсть, границя текучостi (статичне напруження зсуву), точка текучостi (точка Йелда), водовщдача (фiльтрат), товщина глинисто! шрки, вмiст пiску, водневий показник), яш визнача-ються для кожного конкретного трубопроводу та кори-гуються в разi змiни iнженерно-геологiчних умов проходки, а !хнш контроль виконуеться на вах етапах бу-дiвництва.
Для приготування i регенерацi! бентонiтового розчину використовують комплекс технолопчного обладнання, що мютить змiшувач та сепарацшну установку, яка забезпечуе грубе i тонке очищення бентонiтово! пульпи вiд Грунту з наступною утилiзацiею. Технологiчний процес приготування i регенерацп бентонiтового розчину охоплюе операцп (Bergeson, 2002):
• приготування вих^дного розчину (бентонп'ово! суспензи тдвищено! концентраци) у змiшувачi;
• приготування робочого розчину iз заданими реологiчними характеристиками i густиною шляхом додавання води у ви-х^дний розчин та його подача у привибшну зону;
• транспортування глиноГрунтово! пульпи (сум™ бентонiто-во! суспензи i розробленого Грунту) ввд вибою до сепара-цшно! установки;
• очищення глиноГрунтово! пульпи на ситах i пдроциклонах вiд Грунтово! маси та отримання очищеного розчину;
• вiдновлення (регенеращя) очищеного розчину необх^дного об'ему тсля сепараци до робочого стану шляхом додавання свiжоприготовленого вих^дного розчину i води. Залежно вiд конструкцп обладнання, яке застосовують, i передбачено! технологи мiкротунелювання iз технолопчного процесу можуть бути вилученi операцп з приготування вихщного розчину тдвищено! концен-трацп та очищення глиноГрунтово! пульпи.
У процеа виконання робгт глиноГрунтову пульпу (за вiдсутностi сепарацп) або Грунтову масу (пiсля сепарацп) вивозять iз будiвельного майданчика з використан-ням спецiалiзовано! техшки.
Нагнiтання бентонiтового розчину за зовшшню поверхню прохщницько! машини i секцiй труб рекомендують починати у разi досягнення на середин довжини прокладувано! секцп труби зусилля продавлювання, що дорiвнюе 50 % вщ величини граничного зусилля, яке створюеться домкратною станщею (РеПе1-Веаисош & Kastner, 2002). Зусилля продавлювання на прямоль нiйнiй дiлянцi складаеться iз зусиль, необхiдних для по-долання опору продавлюванню: початкового опору, тертя об Грунт, втрат вiд тертя в елементах механiзмiв, опору тертю вщ статичного тиску труби на Грунт та ад-гези мiж трубами i Грунтом. Цi опори можуть змшюва-тися залежно вщ iнженерно-геологiчних умов, глибини прокладання i способу продавлювання. Для гiдравлiч-ного та Грунтового привантаження вибою необхщне зусилля продавлювання труб потрiбно вираховувати за формулою
P = Po + P, (1)
де: P0 - початковий onip, кН; P1 - зусилля опору тертю i зчеплення по 6i4Hrn пoвеpхнi труб, кН.
Початковий ошр визначають за формулою
nD2
Po = (P + Pp)~
4
(2)
де: Рк - тиск у привибшнш зош, кН/м2; Рр - рiзальна сила (для грунтового масиву - до 150 кН/м2, а для гра-вiю - до 300 кН/м2); D3 - зовшшнш дiаметр труби, м. Тиск у привибшнш зон визначають за формулою
Рк = Рв + 20, (3)
де: Рв - горизонтальний тиск грунтового масиву у вибо! (горизонтальний складник прського тиску з урахуван-ням можливого утворення склешння тиску за коефь щента бокового розпору Х = 0,5 , а також з урахуванням тимчасового навантаження i зрiвноважувальноl ди грунтових вод), кН/м2.
Зусилля опору тертю i зчеплення по бiчнiй поверхнi труб вираховують за формулою
Р = f0L , (4)
де: f0 - сила опору грунту навколо труби, кН/м; L -довжина дшянки труби, що продавлюеться, м.
Силу опору грунту навколо труби розраховують за формулою
f0 = ß((nD3q + G)Mmp + nDC'), (5)
де: ß - понижувальний коефiцiент зусилля продавлювання (для мулу, в'язких i твердих грунтiв - ß = 0,35, для пщаних грунтiв - ß = 0,45, а для гравда - ß = 0,6); q - рiвномiрно розподiлене навантаження, що сприймаеться трубою, кН/м2; G - вага одинищ довжи-ни труби, кН/м; /лтр - коефiцiент тертя труби iз грунтом; C' - адгезiя труби iз грунтом, кН/м2.
Для стандартизаци точно! навпаци пiд час м^оту-нелювання незалежно вiд довжини тунелю, його дь аметра та напрямку компанiею "Herrenknecht AG" роз-роблено унiверсальну навпащйну систему UNS (Universal Navigation System), яка мае в своему розпоря-дженш всi необхiднi програмш та апаратнi компоненти (ASCE/CI 36-15, 2015). Система UNS складаеться iз трьох модулiв:
• електронна лазерна система ELS (Electronic Laser System);
• електронна лазерна система з пдростатичним водяним рiв-нем ELS-HWL (ELS with Hydrostatic Water Leveling);
• иав^ацшна система з прокомпасом iз покажчиком на швшч GNS-P (Gyro Navigation System for Pipe Jacking).
На прямолшшних дшянках завдовжки до 200 м ви-користовують електронну лазерну систему ELS (рис. 3). Лазер, нерухомо встановлений в стартовому котловаш, нацiлений на лазерну мшень, змонтовану на прохвд-ницькiй машинi. Точно вiдкалiброване обладнання ге-неруе лазерний промiнь у напрямку щеально! лши ту-нелю. Точка попадання променя лазера на поверхню ла-зерно! мiшенi визначаеться за допомогою електрошки i передаеться по кабелю для передачi даних на комп'ютер у контейнерi управлiння, де данi вимiрювань представляються на монiторi у графiчному та цифровому форматах. Довжина проходки тунелю вишрюеться за допомогою курвiметра з давачем кутових перемь щень, закрiпленого бiля стартового ущшьнення. Давач кутових перемiщень передае на комп'ютер шформащю про кiлькiсть оборолв вимiрювального колеса.
Рис. 3. Схема влаштування електpoннoï лазеpнoï системи ELS: 1) лазер; 2) лазерна мшень; 3) куpвiметp з давачем кутових пе-pемiщень
Оскiльки за велико! довжини проходки пов^я на piзних дiлянках тунелю мае piзну температуру, це приз-водить до рефракци (заломлення) лазера, що своею чертою змiнюе напрямок руху прохщницько! машини по веpтикалi. Тому на прямолмйних дiлянках завдовжки вiд 200 до 400 м використовують електронну лазерну систему з пдростатичним водяним piвнем ELS-HWL (рис. 4). Пдростатичний водяний piвень за допомогою спещальних давачiв визначае тoчнi данi по висоп, якi вiн пoстiйнo передае розташованому в стартовому котлован контрольному модулю, звiдки результати вимь рювань надходять на комп'ютер у кoнтейнеpi управлш-ня i вiзуалiзуються. На цi значення висоти не впливае piзниця температур пoвiтpя на piзних дiлянках тунелю та рефракщя лазера.
Рис. 4. Схема влаштування електpoннoï лазеpнoï системи з пдростатичним водяним piвнем ELS-HWL: 1) лазер; 2) лазерна мь шень; 3) куpвiметp з давачем кутових перемщень; 4) давачi висоти; 5) контрольний модуль
На криволшшних дiлянках за дiаметpа тунелю по-над 500 мм використовують навпацшну систему з прокомпасом iз покажчиком на твшч GNS-P (рис. 5). Жорстко встановлений у прохщницькш машинi прос-кoпiчний компас визначае напрямок на швшч вiднoснo od пpoхiдницькoï машини. Рoзpiзняють два ваpiанти кoнстpукцiï гipoкoмпасiв:
• HGO (Herrenknecht Gyro Optical) - покажчик на швшч з во-локонно-оптичним проскопом (положения пpoхiдницькoï машини можна визначити пiд час проходки);
• HGM (Herrenknecht Gyro Mechanical) - покажчик на швшч з мехашчним проскопом (положення пpoхiдницькoï машини можна визначити тода, коли вона не працюе).
Регулювання числа oбopoтiв робочого органу про-хiдницькoï машини виконуеться за величиною крутного моменту залежно вщ грунтових умов. Просування про-хщниць^' машини з пpичiпними елементами i секщ-ями труб виконуеться шляхом включення та висунення гiдpoцилiндpiв дoмкpатнoï станцiï з подальшим переве-денням ïx висунення в автоматичний режим.
Рис. 5. Схема влаштування нашгацшно! системи з прокомпа-сом iз покажчиком на пiвнiч GNS-P: 1) прокомпас з покажчи-ком на твнч; 2) курвiметр з давачем кутових перемiщень; 3) шлангопровiд; 4) давачi висоти; 5) контрольний модуль
У м1ру просування прохщницько! машини 1 прокла-дання трубопроводу виконуеться стикування чергових секцiй труб до рашше змонтованих. Способом мшроту-нелювання прокладають трубопроводи, що споруджу-ють з1 сталевих, залiзобетонних, полiмербетонних труб ! труб 1з склопластику. Для влаштування захисних фут-ляр1в для трубопровод!в залежно в1д призначення трубопроводу, технолог^ виконання робщ глибини прок-ладання та iнженерно-геологiчних умов застосовують зал!зобетонш, полiмербетоннi, полiетиленовi i хризо-тилцементнi труби. Довжину секцiй труб для продав-лювання визначають залежно в1д розм1р1в стартового котлована ! типу домкратно! станцп. Рекомендована довжина секцш труб становить 2-3 м.
Висновок. Основними перевагами м^отунелюван-ня е точне за напрямом у план i профш (вiдхилення ввд проектно! ос в межах 10-30 мм), швидке (в середньому швидюсть проходки становить 10-15 м/доб) та з мш-мальною величиною просвдання денно! поверхнi (не пе-ревищуе 10 мм) спорудження трубопровод!в у поеднан-н з можливютю прокладання як прямолшшною, так ! складною криволшшною траекторiею, на великих гли-бинах (до 100 м) ! на значнi вiдстанi (до 1000 м), у всьо-му дiапазонi iнженерно-технологiчних i гвдрогеолопч-
них умов (вiд слабких водонасичених грунив до мiцних скельних порiд) без ввдсутносп потреби проведення до-даткових заходiв щодо змiцнення грунту (заморожуван-ня, водозниження, хiмiчне закрiплення грунив тощо).
Перелiк використаних джерел
ASCE/CI 36-15. (2015). Standard Design and Construction Guidelines for Microtunneling. Reston: American Society of Civil Engineers. 122 p.
Bergeson, W. (2002). Review of long drive microtunneling technology for use on large scale projects. Tunnelling and Underground Space Technology, 39, 66-72. Bykov, L. I., Mustafin, F. M., Rafikov, S. K. et al. (2006). Tipovye raschety pri sooruzhenii i remonte gazonefteprovodov. Sankt-Peter-burg: Nedra. 824 p. [in Russian]. Korzun, N. L., & Balkanov, A. A. (2014). Obosnovanie primeneniia mikrotonnelirovaniia dlia prokladki inzhenernykh setei na urbanizi-rovannykh territoriiakh. Izvestiia vuzov. Investitcii. Stroitelstvo. Nedvizhimost, 1(6), 50-66. [in Russian]. Lerner, V. G., Pankratenko, A. N., Solomatin, Iu. E., Shumakov, V. V., & Valiev, B. A. (2006). Covershenstvovanie tekhnologii mikrotonnelirovaniia pri bestransheinoi prokladke kommunikatcii. Gornyi informatcionno-analiticheskii biuleten, 10, 384-394. [in Russian].
Pellet-Beaucour, A.-L. & Kastner, R. (2002). Experimental and analytical study of friction forces during microtunneling operations. Tunnelling and Underground Space Technology, 17(1), 83-97. https://doi.org/10.1016/S0886-7798(01)00044-X Pyrig, T. Iu., & Savitckii, O. I. (2017). Bestransheinaia prokladka tru-boprovodov sposobom mikrotonnelirovaniia. Truboprovodnyi transport-2017: tezisy dokladov XII Mezhdunarodnoi uchebno-na-uchno-prakticheskoi konferentcii, 24-25 maia 2017 g. (pp. 298300). Ufimskii gosudarstvennyi neftianoi tekhnicheskii universitet. Ufa: Izd-vo UGNTU. [in Russian]. STO NOSTROI 2.27.124-2013. (2015). Osvoenie podzemnogo prostranstva. Mikrotonnelirovanie. Pravila i kontrol vypolneniia, trebovaniia k rezultatam rabot. Moscow: OOO Izdatelstvo "BST", 85 p. [in Russian]. TSN 40-303-2003. (2004). Bestransheinaia prokladka kommunikatcii s primeneniem mikrotonneleprokhodcheskikh kompleksov i re-konstruktciia truboprovodov s primeneniem spetcialnogo oborudo-vaniia. Moscow: Tonnelnaia assotciatciia Rossii, OOO "TA Inzhi-niring". 72 p. [in Russian].
Т. Ю. Пыриг, Л. Я. Побережный, В. Б. Запухляк, Р. Т. Стойко
Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, г. Ивано-Франковск, Украина
ТЕХНОЛОГИЯ И ЭТАПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ ПРИ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКЕ
ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ
Представлено описание технологии и этапов организации работ при сооружении переходов трубопроводов через естественные и искусственные препятствия и строительстве подземных инженерных коммуникаций городского назначения способом микротоннелирования. Приведены типы микротоннельных проходческих комплексов в зависимости от системы удаления грунта и пригрузки забоя. Рассмотрен технологический процесс приготовления и регенерации бентонитового раствора, нагнетаемого за оболочку проходческой машины и секции продавливаемых труб для обеспечения устойчивости выработки и снижения сил трения между трубопроводом и грунтом и подаваемого в призабойную зону для транспортировки разработанного грунта из забоя. Предложена методика расчета необходимого усилия продавливания секций труб на прямолинейном участке, которое должно создаваться домкратной станцией. Рассмотрены схемы устройства и принципы работы трех модулей (электронная лазерная система ELS, электронная лазерная система с гидростатическим водяным уровнем ELS-HWL и навигационная система с гирокомпасом с указателем на север GNS-P), разработанными компанией "Herrenknecht AG" для стандартизации точной навигации при микротоннелировании независимо от длины тоннеля, его диаметра и направления универсальной навигационной системы UNS. Основными преимуществами микротоннелирования является точное по направлению в плане и профиле (отклонение от проектной оси в пределах 10-30 мм), быстрое (в среднем скорость проходки составляет 10-15 м/сут) и с минимальной величиной просадки дневной поверхности (не более 10 мм) сооружения трубопроводов в сочетании с возможностью прокладки как прямолинейной, так и сложной криволинейной траектории, на больших глубинах (до 100 м) и на значительные расстояния (до 1000 м), во всем диапазоне инженерно-технологических и гидрогеологических условий.
Ключевые слова: проходческая машина; домкратная станция; бентонитовый раствор; усилие продавливания; навигационная система.
T. Yu. Pyrih, L. Ya. Poberezhny, V. B. Zapukhliak, R. T. Stoiko
Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine
TECHNICS AND STAGES OF WORK ORGANIZATION IN THE TRENCHLESS LAYING
OF PIPELINES USING MICROTUNNELLING TECHNOLOGIES
The authors describe technics and stages of work organization in the construction of pipeline crossings through natural and artificial obstacles and construction of underground engineering communications of urban purpose using microtunnelling technologies. The essence of this technology is the penetration in the soil carried out by a tunnelling machine (microscope), the translational motion of which is provided by a powerful j ack station, installed in the pit at a depth that corresponds to the depth of laying of the pipeline. The depth of laying of the pipeline should be in stable soils not less than two diameters, and in unstable soils - not less than three diameters from the surface of the earth to the upper creature pipeline. With the help of hydraulic jacks, the microchip is driven into the ground by a length corresponding to the length of the pipe sections used, after which the next pipe is installed on the jack station and the process is repeated. The types of microtunnel tunnelling complexes depending on the system of soil removal and bottomhole load are presented. The technological process of preparation and regeneration of the bentonite solution injected over the shell of the tunnelling machine and the forcing pipe sections to ensure the stability of the bottomhole and reduce the frictional forces between the pipeline and the soil and supplied into the bottomhole area for transportation of the developed soil from the bottomhole is considered. The technique of calculating the required punching force of pipe sections on a rectilinear section to be created by a jack station is proposed. The schemes of arrangement and principles of operation of the three modules (electronic laser system ELS, electronic laser system with hydrostatic water levelling ELS-HWL and gyro navigation system with a pointer to the north GNS-P) of the developed by Herrenknecht AG company for standardization of precise navigation in microtunnelling regardless of the length of the tunnel, its diameter and direction universal navigation system UNS are considered. The main advantages of microtunnelling are precisely in the direction of the plan and the profile (deviation from the design axis within 10-30 mm), fast (average rolling speed is 10-15 m / day) and with the minimum amount of subsidence of the daily surface (does not exceed 10 mm) construction of pipelines in combination with the possibility of laying both a rectilinear and complex curvilinear trajectory, at large depths (up to 100 m) and at considerable distances (up to 1000 m), in the whole range of engineering-technological and hydrogeological conditions Keywords: tunnelling machine; jack station; bentonite solution; punching force; navigation system.
