RU2057856C1

RU2057856C1 - Device for trench free laying pipelines

Info

Publication number: RU2057856C1
Authority: RU
Inventors: Ю.Б. Рейфисов; В.А. Григоращенко; М.В. Курленя; А.Е. Земцова; В.Д. Плавских
Original assignee: Институт горного дела СО РАН
Priority date: 1992-04-23
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: pipeline laying. SUBSTANCE: device for trench free laying pipelines has impact mechanism, unit for connecting body of the impact mechanism to back end surface of the pipeline to be laid, and pneumatic impact drive provided jig for removing soil from internal cavity of the pipeline to be laid. Two barrel hoist is placed in input recess. A block is located in internal cavity of the pipeline to be laid. The block is kinematically related to the back end surface of the pipeline to be laid. Free end of a cable placed on one barrel is rigidly connected to the jig for soil removal. Cable related to the second barrel is bent around the block and its free end is rigidly connected to the jig for soil removal. EFFECT: high productivity. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике и может быть использовано для прокладки подземных трубопроводов под транспортными магистралями и надземными сооружениями. The invention relates to construction equipment and can be used for laying underground pipelines under highways and overhead structures.

Известен способ прокладки трубопроводов в грунтовом массиве, включающий проходку двух вспомогательных выработок, протягивание в них троса, воздействие посредством троса на передний торец горизонтального ряда трубопроводов, объединенных общим ножевым звеном, с одновременным воздействием на задний торец трубопроводов силовой установкой. Недостатком способа является то, что он может быть использован только для прокладки труб малого диаметра. Объясняется это тем, что при увеличении диаметра прокладываемых труб резко возрастает сопротивление внедрению трубы в грунт, возникает опасность разрушения давлением грунта дорожных покрытий, надземных сооружений и существенных подземных коммуникаций [1]
Известно устройство для прокладки труб, включающее ударный механизм с приспособлением для присоединения его к погружаемой трубе, самоходное грунтозаборное устройство с пневмоударным приводом. Ударным механизмом труба с открытым передним торцом погружается в грунт. Самоходное грунтозаборное устройство, циклически перемещаясь в трубе, удаляет из нее грунт во входной приямок. По трубе грунтозаборное устройство перемещается под воздействием пневмоударного привода. Это устройство обеспечивает прокладку труб больших диаметров независимо от глубины заложения и наличия близко расположенных коммуникаций [2] Недостатком этого устройства является невозможность совмещения операций погружения трубы в грунт и очистки ее от грунта. Последовательное выполнение работ увеличивает продолжительность прокладки. При погружении трубы значительная масса грунта, поступающего в трубу, увеличивает сопротивление, приводит к образованию грунтовых пробок, что снижает скорость погружения. Периодическая по мере погружения очистка трубы от грунта требует переналадки оборудования, что также снижает производительность.There is a method of laying pipelines in a soil mass, including driving two auxiliary workings, pulling a cable into them, applying a horizontal row of pipelines connected by a common knife link by means of a cable to the front end, while simultaneously affecting the rear end of the pipelines with a power plant. The disadvantage of this method is that it can only be used for laying pipes of small diameter. This is explained by the fact that with an increase in the diameter of the laid pipes, the resistance to penetration of the pipe into the soil increases sharply, there is a danger of destruction by the pressure of the ground of road surfaces, above-ground structures and significant underground utilities [1]
A device for laying pipes, including a percussion mechanism with a device for attaching it to an immersed pipe, a self-propelled soil sampling device with pneumatic impact drive. With a shock mechanism, a pipe with an open front end is immersed in the ground. Self-propelled soil sampling device, cyclically moving in the pipe, removes soil from it into the inlet pit. The soil sampling device moves along the pipe under the influence of a pneumatic impact drive. This device provides the laying of pipes of large diameters regardless of the depth of laying and the presence of closely spaced communications [2] The disadvantage of this device is the inability to combine the operations of immersing the pipe into the ground and cleaning it from the ground. Consistent work increases the laying time. When the pipe is immersed, a significant amount of soil entering the pipe increases resistance, leads to the formation of soil plugs, which reduces the speed of immersion. Periodically cleaning the pipe from the ground as it dives, requires equipment readjustment, which also reduces productivity.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения скорости погружения трубы в грунт. The aim of the invention is to increase productivity by increasing the speed of immersion of the pipe in the ground.

Достигается это тем, что устройство для бестраншейной прокладки подземного трубопровода, включающее ударный механизм для погружения прокладываемого трубопровода в грунт, узел для присоединения корпуса ударного механизма к заднему торцу прокладываемого трубопровода и установленное во внутренней полости прокладываемого трубопровода с возможностью перемещения приспособление для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода с пневмоударным приводом, снабжено установленной в приемной приямке лебедкой с двумя барабанами, на каждом из которых намотан трос, и размещенным во внутренней полости прокладываемого трубопровода блокам, который кинематически связан с задним торцом прокладываемого трубопровода, при этом свободный конец размещенного на одном из барабанов лебедки троса жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода, а размещенный на втором барабане лебедки огибает блок, и его свободный конец жестко соединен с приспособлением для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода. This is achieved by the fact that the device for trenchless laying of an underground pipeline, including a percussion mechanism for immersing the pipeline being laid in the ground, a unit for attaching the body of the percussion mechanism to the rear end of the pipeline being laid, and a device for removing soil from the internal cavity mounted in the inner cavity of the laid pipeline the laid pipeline with pneumatic impact drive, equipped with a winch with two ba installed in the receiving pit rabanami, on each of which a cable is wound, and blocks placed in the internal cavity of the laid pipeline, which are kinematically connected with the rear end of the laid pipeline, while the free end of the cable placed on one of the winch drums is rigidly connected to the device for removing soil from the internal cavity of the laid pipeline and placed on the second drum of the winch around the block, and its free end is rigidly connected to the device for removing soil from the inner cavity my pipeline.

Такое техническое решение устройства позволяет увеличить скорость перемещения приспособления для удаления грунта из внутренней полости прокладываемого трубопровода, а следовательно, уменьшить размер грунтового керна и за счет этого повысить скорость погружения трубы. Кроме того, тросы лебедки, проходя через грунтовый массив, нарушают его монолитность, что снижает сопротивление внедрению трубы, облегчает разрушение грунтового керна, а следовательно, увеличивает скорость погружения трубы. Скорость погружения возрастает также вследствие того, что трос, соединенный подвижно с задним торцом погружаемой трубы, при перемещении приспособления для удаления грунта назад создает напорное усилие на трубу, направленное в сторону погружения. This technical solution of the device allows to increase the speed of movement of the device for removing soil from the internal cavity of the laid pipeline, and therefore, reduce the size of the soil core and thereby increase the speed of immersion of the pipe. In addition, the winch cables passing through the soil massif violate its monolithicity, which reduces the resistance to the introduction of the pipe, facilitates the destruction of the soil core, and therefore increases the speed of the pipe. The immersion speed also increases due to the fact that the cable connected movably to the rear end of the immersed pipe, when moving the device for removing soil back creates a pressure force on the pipe directed towards the immersion.

Целесообразно также оснастить каждый из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом. Этим обеспечивается возможность создания усилия в холостой ветви троса, что позволяет создавать постоянное напорное усилие на трубу независимо от направления движения приспособления для удаления грунта и за счет этого повысить скорость погружения трубы в упругих глинистых грунтах. It is also advisable to equip each of the winch drums with an independent adjustable brake. This makes it possible to create a force in the idle branch of the cable, which allows you to create a constant pressure force on the pipe regardless of the direction of movement of the device for removing soil and thereby increase the speed of immersion of the pipe in elastic clay soils.

При оснащении каждого из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом целесообразно трос лебедки соединять через корпус ударного механизма с задним концом погружаемой трубы. Это облегчает присоединение ударного механизма к трубе и снятие его с трубы, что существенно сказывается на производительности при посекционном наращивании трубопровода. When equipping each winch drum with an independent adjustable brake, it is advisable to connect the winch cable through the body of the percussion mechanism to the rear end of the immersed pipe. This facilitates the attachment of the percussion mechanism to the pipe and its removal from the pipe, which significantly affects the performance during sectional extension of the pipeline.

Известна установка лебедки в приемном прямке, прокладка в грунтовом массиве или в скважине троса этой лебедки и передача этим тросом тягового усилия на задний торец трубы при ее погружении и на грунтозаборное устройство при очистке ее от грунта. Трос, проложенный в грунтовом массиве, в данном случае в процессе очистки трубопровода совершает многократные возвратно-поступательные движения, что увеличивает интенсивность разрушения массива грунта перед трубой и керна грунта, поступающего в трубу, что, конечно, облегчает погружение трубопровода, внедрение и набор грунта грунтозаборным устройством. Однако использование известного устройства позволяет вести очистку трубы от грунта только после прекращения воздействия ударной нагрузки на трубу, т.е. при неподвижной трубе. Предлагаемое устройство позволяет очистку трубы производить при постоянном воздействии погружающей ударной нагрузки на трубу, что способствует более интенсивному разрушению как керна грунта, поступающего в трубу, так и массива грунта перед трубой за счет постоянной передачи ударного импульса на тросы, проложенные в грунтовом массиве, и динамического воздействия погружаемой трубы на грунтовый массив. It is known to install a winch in a receiving straight line, to lay a cable of this winch in a soil massif or in a well, and to transmit the pulling force of this cable to the rear end of the pipe when it is immersed and to the soil pickup device when cleaning it from the ground. The cable laid in the soil massif, in this case, in the process of cleaning the pipeline makes multiple reciprocating movements, which increases the rate of destruction of the soil mass in front of the pipe and the core of the soil entering the pipe, which, of course, facilitates the immersion of the pipeline, the introduction and collection of soil by soil sampling device. However, the use of the known device allows the pipe to be cleaned of soil only after the termination of the impact of the shock load on the pipe, i.e. with a stationary pipe. The proposed device allows the pipe to be cleaned under the constant impact of an immersion shock load on the pipe, which contributes to more intensive destruction of both the core of the soil entering the pipe and the soil mass in front of the pipe due to the constant transmission of the shock pulse to the cables laid in the soil mass and dynamic the impact of the immersed pipe on the soil mass.

Авторам не известно применение для бестраншейной прокладки трубопровода устройства, снабженного двухбарабанной лебедкой, тросы которой прикреплены к приспособлению для удаления грунта, причем один из этих тросов соединен подвижно с задним торцом погружаемой трубы. Такое техническое решение не только позволяет одновременно с очисткой продолжать процесс погружения трубы в грунт, но и создавать напорное усилие на трубу, направленное в сторону погружения. Оснащение каждого из барабанов лебедки независимым регулируемым тормозом обеспечивает возможность создания постоянного напорного усилия на трубу независимо от направления движения грунтозаборного устройства, что также является новым техническим эффектом и авторам не известно. The authors are not aware of the use for a trenchless pipeline installation of a device equipped with a double-drum winch, the cables of which are attached to a device for removing soil, one of these cables being movably connected to the rear end of the immersed pipe. Such a technical solution not only allows simultaneously with the cleaning to continue the process of immersion of the pipe in the ground, but also to create a pressure force on the pipe directed towards immersion. Equipping each winch drum with an independent adjustable brake provides the ability to create a constant pressure force on the pipe regardless of the direction of movement of the soil intake device, which is also a new technical effect and the authors are not aware.

На чертеже показано предлагаемое устройство в работе. The drawing shows the proposed device in operation.

Устройство состоит из ударного механизма 1, узла 2 для присоединения ударного механизма 1 к заднему торцу погружаемой трубы 3, установленной на направляющей раме 4, закрепленной во входном приямке 5. В трубе 3 ближе к заднему торцу или (и) в узле 2 вырезаны окна 7, 8 для удаления поступающего грунта из трубы 3. В конструкцию устройства входят также приспособление для удаления грунта 9 с пневмоударным приводом 10, которое установлено внутри погружаемой трубы, и двухбарабанная лебедка 11, которую размещают и закрепляют в приемном приямке 6. Тросы 12 и 13 лебедки 11 прикреплены к приспособлению для удаления грунта 9, причем трос 12 соединен подвижно с задним торцом погружаемой трубы 3. Подвижность обеспечивается блоком 14, который закреплен на узле 2. При оснащении барабанов 15, 16 лебедки 11 независимыми регулируемыми тормозами (не показаны) трос лебедки 11 может быть закреплен непосредственно на корпусе ударного механизма 1. Тросы 12 и 13 могут быть протянуты с поверхности путем прорезки тросами грунтового массива между приямками 5, 6 до оси трассы, либо могут быть проложены путем проходки скважины из входного прямка 5 в приемный приямок 6, например, с помощью пневмопробойника. The device consists of a percussion mechanism 1, a node 2 for attaching a percussion mechanism 1 to the rear end of the immersion pipe 3, mounted on a guide frame 4, mounted in the inlet pit 5. In the pipe 3, windows 7 are cut closer to the rear end or (and) in the node 2 , 8 for removing the incoming soil from the pipe 3. The device also includes a device for removing soil 9 with an air-driven drive 10, which is installed inside the immersed pipe, and a double-drum winch 11, which is placed and fixed in the receiving pit 6. Cables 12 and 13 l the winches 11 are attached to the device for removing soil 9, and the cable 12 is movably connected to the rear end of the immersed pipe 3. Mobility is provided by the block 14, which is mounted on the node 2. When the drums 15, 16 of the winch 11 are equipped with independent adjustable brakes (not shown), the winch cable 11 can be mounted directly on the body of the percussion mechanism 1. The cables 12 and 13 can be stretched from the surface by cutting through the cables of the soil mass between the pits 5, 6 to the axis of the track, or they can be laid by drilling a well from input straight line 5 into the receiving pit 6, for example, using a pneumatic punch.

Работы по бестраншейной прокладке трубопровода выполняются следующим образом. Trenchless laying of the pipeline is carried out as follows.

Ударный механизм 1 включают в работу. В качестве ударного механизма 1 может быть использована пневматическая ударная машина (например, пневмопробойник). Под действием ударов, наносимых ударным механизмом 1, трубопровод 3 погружается в грунт. При этом через открытый передний торец трубопровода 3 в грунт 17 поступает внутрь трубопровода 3. Одновременно с включением ударного механизма 1 включают барабан лебедки 11. Под действием тягового усилия лебедки 11, передаваемого тросом 13, приспособление для удаления грунта 9 перемещается по трубопроводу 3 вперед и внедряется в грунт 17, набирая его При наборе грунта включают ударный привод 10 приспособления для удаления грунта 9. После набора грунта привод 10 приспособления 9 выключают, а лебедку 11 переключают на обратный ход, т.е. выключают барабан 15 и включают барабан 16. Под действием тягового усилия лебедки 11, передаваемого тросом 12, приспособление для удаления грунта 9 перемещается назад, транспортируя грунт к заднему торцу трубопровода 3. После перемещения приспособления для удаления грунта 9 в крайнее заднее положение включают в работу привод 10 приспособления для удаления грунта 9 и переключают лебедку 11 на прямой ход, т.е. выключают барабан 16 и включают барабан 15. Приспособление для удаления грунта 9 начинает двигаться вперед. При этом грунт 17 остается на месте, разгружается из приспособления для удаления грунта 9 и складывается в заднем конце трубопровода 3. После разгрузки грунта привод 10 приспособления для удаления грунта 9 выключают и тяговым усилием лебедки 11 перемещают его по трубе 3 вперед для набора следующей партии грунта. Далее цикл движения приспособления для удаления грунта 9 повторяется до полной очистки трубопровода 3 от грунта. Очистка происходит при непрерывном погружении трубопровода 3 ударной нагрузкой, под действием которой трубопровод 3 проскальзывает относительно грунта 17, который, перемещаясь назад, удаляется из трубопровода 3 через окна 7 в стенке трубопровода или (и) через окна 8 в приспособлении 2. В процессе очистки тросы 12 и 13 совершают многократные возвратно-поступательные движения, увеличивая тем самым интенсивность разрушения массива грунта перед трубой и керна грунта, поступающего в трубу, что уменьшает силы сопротивления внедрению труб 3 в грунт и набор грунта приспособлением для удаления грунта 9. В то же самое время постоянное воздействие ударного механизма 1 на задний торец трубопровода 3 и вибрационное воздействие ударного привода 10 приспособления для удаления грунта 9 в момент набора и разгрузки грунта способствует более интенсивному разрушению грунта за счет передачи ударного импульса на тросы 12 и 13, прикрепленные как к заднему торцу трубопровода 3, так и к приспособлению для удаления грунта 9. Таким образом тросы 12 и 13, проложенные в грунтовом массиве, постоянно совершают как поступательные, так и колебательные движения, что способствует разрушению грунта, образованию компенсационных полостей, уменьшая тем самым силы сопротивления крена движению трубы вперед. Impact mechanism 1 is included in the work. As the percussion mechanism 1, a pneumatic percussion machine (for example, a pneumatic punch) can be used. Under the action of shocks by the impact mechanism 1, the pipeline 3 is immersed in the ground. At the same time, through the open front end of the pipeline 3, it enters the soil 17 into the pipeline 3. At the same time as the shock mechanism 1 is turned on, the winch drum 11 is turned on. Under the pulling force of the winch 11 transmitted by the cable 13, the soil removal device 9 moves forward along the pipeline 3 and is introduced in the soil 17, gaining it. When collecting the soil, the shock drive 10 of the device for removing soil 9 is turned on. After the soil is set, the drive 10 of the device 9 is turned off, and the winch 11 is switched to the reverse stroke, i.e. turn off the drum 15 and turn on the drum 16. Under the influence of the pulling force of the winch 11 transmitted by the cable 12, the device for removing soil 9 moves back, transporting soil to the rear end of the pipeline 3. After moving the device for removing soil 9 to its extreme rear position, turn on the drive 10 devices for removing soil 9 and switch the winch 11 to a direct course, i.e. turn off the drum 16 and turn on the drum 15. The device for removing soil 9 begins to move forward. In this case, the soil 17 remains in place, is unloaded from the device for removing soil 9 and is folded at the rear end of the pipeline 3. After unloading the soil, the drive 10 of the device for removing soil 9 is turned off and the pulling force of the winch 11 moves it along the pipe 3 forward to set the next batch of soil . Next, the cycle of movement of the device for removing soil 9 is repeated until the pipeline 3 is completely cleaned of soil. Cleaning occurs when the pipeline 3 is continuously immersed in shock, under the influence of which the pipeline 3 slides relative to the soil 17, which, moving backward, is removed from the pipeline 3 through the windows 7 in the pipeline wall and / or through the windows 8 in the device 2. During the cleaning process, the cables 12 and 13 make multiple reciprocating movements, thereby increasing the rate of destruction of the soil mass in front of the pipe and the core of the soil entering the pipe, which reduces the resistance to the penetration of pipes 3 into the soil and soil collection by the soil removal device 9. At the same time, the constant impact of the impact mechanism 1 on the rear end of the pipeline 3 and the vibrational impact of the shock drive 10 of the soil removal device 9 at the time of soil collection and unloading contributes to a more intense destruction of the soil by transmitting a shock pulse on cables 12 and 13, attached to both the rear end of the pipeline 3, and to the device for removing soil 9. Thus, the cables 12 and 13, laid in the soil mass, are constantly performed as ostupatelnye and swinging motions, which contributes to the destruction of soil formation compensatory cavities, thereby reducing the resistance force of roll movement of the tube forward.

При использовании устройства, в котором каждый из барабанов 15 и 16 лебедки 11 оснащен независимым регулируемым тормозом, обеспечивается постоянное напорное усилие на трубу независимо от направления движения приспособления для удаления грунта, что особенно эффективно при работе в упругих глинистых грунтах. В зависимости от размеров входного прямка 5 трубопровод 3 может иметь полную длину перехода до начала погружения либо наращиваться секциями по мере погружения. При посекционном наращивании трубопровода трос 12 лебедки 11 может быть соединен с задним торцом погружаемого трубопровода 3 через корпус ударного механизма 1. Это значительно облегчает процесс присоединения и снятия ударного механизма 1 с трубы 3 за счет возможности создания тягового усилия лебедкой 11 и передачи его на корпус ударного механизма 1. When using a device in which each of the reels 15 and 16 of the winch 11 is equipped with an independent adjustable brake, a constant pressure force is applied to the pipe regardless of the direction of movement of the device for removing soil, which is especially effective when working in elastic clay soils. Depending on the size of the inlet line 5, the pipeline 3 may have a full transition length before the start of the dive or build up sections as the dive. With sectional extension of the pipeline, the cable 12 of the winch 11 can be connected to the rear end of the immersed pipeline 3 through the body of the percussion mechanism 1. This greatly facilitates the process of attaching and removing the percussion mechanism 1 from the pipe 3 due to the possibility of generating traction by the winch 11 and transferring it to the percussion body mechanism 1.

За счет повышения скорости погружения тубы по указанным выше причинам, а также за счет совмещения операций погружения трубы и очистки ее от грунта повышается производительность прокладки трубопроводов. By increasing the speed of immersion of the tube for the above reasons, as well as by combining the operations of immersing the pipe and cleaning it from the ground, the productivity of laying pipelines is increased.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить производительность на 15-30% Using the proposed device will improve productivity by 15-30%

Claims

1. DEVICE FOR TOWELESS TUBING OF THE PIPELINES, including a percussion mechanism for immersing the pipe being laid into the ground, a unit for attaching the body of the percussion mechanism to the rear end of the pipe being laid and a device for moving soil from the internal cavity of the pipe being laid with pneumatic shock mounted in the movable pipe drive, characterized in that it is equipped with a winch with two drums installed in the receiving pit and, on each of which a cable is wound, and a block placed in the internal cavity of the laid pipeline, which is kinematically connected with the rear end of the laid pipeline, while the free end of the cable placed on one of the winch drums is rigidly connected to the device for removing soil from the internal cavity of the laid pipeline and the cable placed on another winch drum bends around the block and its free end is rigidly connected to the device for removing soil from the inner cavity of the laid about the pipeline.

2. The device according to claim 1, characterized in that each winch drum has an independent adjustable brake.

3. The device according to claim 2, characterized in that the unit is mounted on the body of the percussion mechanism.