Заполнение трубы цементным раствором технология. Способ герметизации межтрубного пространства трубопроводов типа "труба в трубе". Напряжения в трехслойных трубах при восприятии цементным камнем тангенциальных растягивающих усилий

При бестраншейной реновации ветхих трубопроводных сетей путем протаскивания в них новых, меньшего диаметра, из полимерных и других материалов перед проектировщиками ставятся задачи определения нагрузок на протаскиваемый трубопровод и проверки несущей способности двухслойной трубной конструкции «старый трубопровод + протаскиваемый», пространство между которыми заполняется цементным раствором (ЦР).

Для определения нагрузок на реконструируемый трубопровод необходимо решить одну из классических задач гидростатики, т. е, определить величину и направление давления жидкостей (растворов различной консистенции) на криволинейную цилиндрическую поверхность труб.

Забутовка межтрубного пространства в основном необходима для устойчивости восстанавливаемого трубопровода и повышения прочности строительной конструкции после ремонта бестраншейным методом, а также для предотвращения возможных линейных удлинений полимерного трубопровода внутри старого под воздействием температуры окружающей среды и транспортируемой жидкости.

Решение задачи определения давления цементного раствора в межтрубном пространстве позволяет с учетом прочностных характеристик и геометрических размеров новых протягиваемых полимерных труб выявить их способность противодействовать всем видам нагрузок и, таким образом, гарантировать отсутствие деформаций при обеспечении несущей способности и физической целостности образующейся единой трехслойной трубной конструкции «старый трубопровод + цементный раствор + полимерный трубопровод». При этом на практике для противодействия нагрузок от ЦР возможен вариант предварительного заполнения полимерной трубы наполнителем, например, водой.

На ниже схематично изображен фрагмент поперечного разреза ремонтного участка трехслойной трубной конструкции единичной длины (1 м).

Поперечный разрез ремонтного участка трубопровода с забутовкой межтрубного пространства

1 — подлежащий реновации старый трубопровод внутренним диаметром D вн;
2 — новый полимерный трубопровод наружным диаметром d нар и внутренним диаметром d вн; 3—цементный раствор (ЦР) в межтрубном пространстве.

На практике задача исследований сводится к определению величины и направления воздействия давления ЦР на цилиндрическую поверхность, за которую принимается гонкая кромка полимерного трубопровода по длине окружности диаметром d вн, за вычетом соответствующего объема полимерного материала между наружной и внутренней стенками полимерной трубы, т. е. цилиндрического кольца, заключенного между диаметрами d нар и d вн.

Общий подход к решению данной задачи заключается в том, что определяются горизонтальная и вертикальная составляющие силы давления на оси координат и по правилам механики находится равнодействующая этих сил, которая и представляет собой силу давления на цилиндрическую поверхность. Ниже представлены варианты решения задачи определения нагрузки на трубопровод для четырех характерных случаев:

• при равномерной забутовке межтрубного пространства ЦР с учетом толщины стенки и материала изготовления трубы при отсутствии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
• то же при наличии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
• при неравномерной забутовке межтрубного пространства ЦР (например, с левой стороны от полимерной трубы) с учетом толщины стенки и материала изготовления трубы при отсутствии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе;
• то же при наличии наполнителя (воды) в полимерном трубопроводе.

Образцы эпюр возникающих давлений на цилиндрическую поверхность полимерного трубопровода представлены на рисунках ниже, где, для удобства и упрощения изображения трехслойной трубной конструкции, удалены контуры старого трубопровода и отсутствует горизонтальная штриховка, отображающая ЦР. При этом необходимо отметить, что для первых двух вариантов решения задачи в качестве результирующего давления рассмотрены соотношения между вертикальными составляющими (разница между положительным и отрицательным телами давлений), а горизонтальные составляющие, равномерно воздействующие с обеих сторон на цилиндрическую поверхность трубы, одинаковы и подлежат взаимоисключению.

Слева эпюры вертикальной составляющей результирующего давления ЦР на цилиндрическую поверхность трубы при равномерной забутовке и отсутствии воды

Справа эпюра давления воды на внутреннюю цилиндрическую поверхность трубы

Эпюра давлений ЦР на левую часть цилиндрической поверхности трубы при неравномерной забутовке с координатами центра давлений T d , вектором результирующей силы давления и углом ее наклона α

Согласно рисунку выше (с учетом единичной длины рассматриваемого трубопровода), положительным «+» V 2 телом давления ЦР на цилиндрическую поверхность (наклонная штриховка) является некий объем V AKLBM . Для определения данного объема необходимо рассчитать объем V AKLBM за вычетом половины площади окружности диаметром d вн. Для учета давления от массы верхней части полимерной трубы (до горизонтального диаметра), необходимо из полученного выше объема вычесть объем цилиндрического полукольца, ограниченного образующими полимерной трубы АМВВ"М"А". После соответствующих математических выкладок объем «+» V 2 составит:

С учетом того, что на образующую А"М"В" воздействуют разные по плотности вещества (ЦР и полимерный материал), положительная вертикальная составляющая силы давления «+» P z на цилиндрическую поверхность будет выражена с учетом различных объемных весов (плотностей) в виде произведения соответствующих объемов веществ на их объемный вес, т. е. γ цр и γ пм:

В свою очередь, отрицательным «-» V 2 телом давления ЦР на цилиндрическую поверхность (вертикальная штриховка) является некий объем V AKLB плюс половина объема фигуры с площадью окружности диаметром d за вычетом объема цилиндрического кольца, ограниченного образующими полимерной трубы АМВСС"А"М"В". После соответствующих математических выкладок объем «-» V 2 составит:

С учетом различных объемных весов, отрицательная вертикальная составляющая силы давления «-» Р z на цилиндрическую поверхность будет выражена в виде:

Результирующая вертикальная составляющая силы давления на цилиндрическую поверхность после соответствующих преобразований составит:

Знак «-» у результирующей силы давления свидетельствует о том, что эта сила в соответствии с принятой координатной сеткой символизирует выталкивающую (архимедову) силу.

В случае заполнения полимерного трубопровода водой в период забутовки межтрубного пространства возникает равномерно распределенная, противодействующая результирующей силе нагрузка на внутреннюю поверхность трубопровода, что уменьшает величину результирующей силы давления. Согласно рисунку выше и приведенным выше рассуждениям, положительный объем тела давления воды «+» W складывается из некоторого объема W A" NSB" и половины объема фигуры с площадью окружности диаметром d вн:

С учетом объемного веса воды у в положительная вертикальная составляющая силы давления воды «+»Р на внутреннюю цилиндрическую поверхность будет выражена в виде:

Тогда с учетом всех реальных нагрузок на цилиндрическую поверхность, исключая уравновешивающие друг друга горизонтальные составляющие с обеих сторон трубопровода, результирующая составляющая силы давления составит:

В отношении направлений результирующей силы необходимо отметить, что для двух первых рассматриваемых вариантов решений направления совпадут с вертикальной осью, проходящей через центры окружностей 0 и 0", и в зависимости от конкретных значений величин, входящих в формулы выше, могут быть как положительными, так и отрицательными.

Частным случаем неравномерного распределения давлений при забутовке межтрубного пространства является заполнение пространства ЦР с одной из сторон, рисунок выше. В этом случае возникает горизонтальная составляющая силы давления, воздействующая с одной стороны трубопровода (например, левой) и достигающая максимума в момент начала перелива ЦР на другую сторону (правую) цилиндрической поверхности трубы. В этом случае горизонтальная составляющая результирующей силы давления на единичную длину трубопровода определяется как площадь эпюры на вертикальную плоскость (аЪс), умноженная на объемный вес ЦР:

P" x = (d нар 2 / 2) γ цр.

Величина вертикальной составляющей результирующей силы давления на трубопровод определяется по формуле:

Другими словами, величина вертикальной составляющей представляет собой половину от величины, рассчитанной по формуле выше. Представленная формула выше справедлива для случая порожнего полимерного трубопровода.

Согласно правилам теоретической механики, равнодействующая сила давления на цилиндрическую поверхность трубопровода определяется из формулы:

P рав = √ (P" x 2 + P" z 2)

Для случая заполнения полимерного трубопровода водой в период забутовки межтрубного пространства равнодействующая сила давления определяется по формуле:

P рав = √ (P" x 2 + (P" z +P) 2)

Необходимо отметить, что в формуле выше величина P" z бралась со своим знаком, т. е. «+» или «-» по конкретным результатам расчета.

Определив величины равнодействующей силы, можно определить точку приложения и направление силы, т. е. угол α ее наклона к горизонту. Угол α определяется из треугольника сил, построенных по катетам P" z и P" х, например, через тангенс угла по формуле:

tgα= P" z / P" х

Точка приложения равнодействующей силы давления T d (т. е. центр давления) для криволинейных поверхностей определяется по следующим правилам: горизонтальная составляющая Р" х проходит через центр тяжести эпюры ABC (рисунок выше) и согласно правилам механики для рассматриваемого случая находится на расстоянии z = d нар /3 вверх от плоскости сравнения I—I. Вертикальная составляющая P" z должна проходить через центр тяжести поперечного сечения тела давления. Используя правила механики, для данного случая (объема полуокружности), рассчитываем, что точка T d должна лежать на расстоянии х = 0,212d нар слева от плоскости сравнения II-II. Таким образом, координаты центра давления составят: х — 0,212d нар и z = d нар /3. Для получения вектора равнодействующей силы давления из точки координат центра давления T d проводится прямая под углом α к горизонту.

После определения нагрузок на полимерный трубопровод должен производиться прочностной расчет, сущность которого состоит в проверке несущей способности нового трубопровода в период проведения забутовки по нескольким критериям, в частности, по условию прочности на воздействие внутреннего давления (I); условию предельно допустимой овализации (деформации) поперечного сечения трубы (II); условию устойчивости круглой формы поперечного сечения трубопровода (III).

Ниже рассмотрены методические подходы к прочностному расчету с различными вариантами проведения строительных работ и перечнем исходных данных для проектирования.

Исходные данные:

Диаметры: D = 0,4 м; d нар = 0,32 м; d вн = 0,29 м.

Объемные веса: γ цр = 25 ООО Н/м 8 ; γ пм = 9500 Н/м 3 ; γ В = 9800 Н/м 3 .

Проектное внутреннее давление транспортируемого вещества, соответствующее приведенному расчетному напряжению σ пр = 0,8 МПа.

В качестве полимерных используются полиэтиленовые трубы ПНД с проектируемым сроком эксплуатации 50 лет.

Старый чугунный трубопровод находится на глубине 10 м от поверхности земли и уровень грунтовых вод составляет Р гв = 10 м вод. ст. (ОД МПа); трубопровод имеет многочисленные повреждения в виде расхождения в стыках раструбов при сохранении остова трубы.

Проверка несущей способности по условию I

Новый полимерный трубопровод, протаскиваемый в старый и подвергнутый забутовке, изначально должен иметь расчетное сопротивление материала R* больше полного расчетного приведенного напряжения σ пр:

R* > σ пр.

Величина R* определяется по формуле:

R*=k 1 R н k y k c = 2,16 МПа,

где k 1 — коэффициент условий прокладки, 0,8; R н — нормативное длительное сопротивление материала стенки трубы, МПа (при эксплуатации 50 лет и температуре 20°С R н = 5 МПа); k y — коэффициент условий работы, 0,6; k c — коэффициент прочности соединений, 0,9.

Таким образом, условие соблюдается: 2,16 МПа >> 0,8 МПа.

Проверка несущей способности по условию II

Относительная деформация вертикального диаметра трубопровода (Е, %), не должна превышать предельно допустимой величины овализации поперечного сечения, которая для полиэтиленовых труб принимается равной 5%.

Величина Е определяется по формуле;

E = 100ςP пр θ / 4P л d нар ≤ [E]

где ς — коэффициент, учитывающий распределение нагрузки и опорной реакции основания, ς = 1,3; Р пр — расчетная внешняя приведенная нагрузка, Н/м, определяемая соответственно по формулам выше, для различных вариантов забутовки, а также отсутствия или наличия воды в полиэтиленовом трубопроводе; Р л — параметр, характеризующий жесткость трубопровода, Н/м 2:

где k e — коэффициент, учитывающий влияние температуры на деформационные свойства материала трубопровода, k e = 0,8; Е 0 — модуль ползучести материала трубы при растяжении, МПа (при эксплуатации 50 лет и напряжении в стенке трубы 5 МПа Е 0 = 100 МПа); θ — коэффициент, учитывающий совместное действие отпора основания и внутреннего давления:

где Е гр — модуль деформации засыпки (забутовки), принимаемый в зависимости от степени уплотнения (для ЦР 0,5 МПа); Р — внутреннее давление транспортируемого вещества, Р < 0,8 МПа.

Последовательно подставляя исходные данные в основные формулы выше, а также в промежуточные получаем следующие результаты расчета:

Анализируя полученные результаты расчетов для данного случая, можно отметить, что для уменьшения величины Р пр необходимо стремиться к снижению до нуля величины Р" z + Р, т. е. равенства по абсолютной величине значений Р" z и Р. Этого можно достичь изменением степени наполнения водой полиэтиленового трубопровода. Например, при наполнении равном 0,95, положительная вертикальная составляющая силы давления воды Р на внутреннюю цилиндрическую поверхность составит 694,37 Н/м при Р" z = -690,8 Н/м, Таким образом, регулируя наполнение, можно достичь равенства данных величин.

Подводя итог результатов проверки несущей способности по условию II для всех вариантов, необходимо отметить, что предельно допустимых деформаций в полиэтиленовом трубопроводе не возникает.

Проверка несущей способности по условию III

Первым этапом расчета является определение критической величины внешнего равномерного радиального давления Р кр, МПа, которое труба способна выдержать без потери устойчивой формы поперечного сечения. За величину Р кр принимается меньшее из значений, вычисленных по формулам:

Р кр =2√0,125P л E гр = 0,2104 МПа;

Р кр = P л +0,14285 = 0,2485 МПа.

В соответствии с расчетами по формулам выше принимается меньшее значение Р кр = 0,2104 МПа.

Следующим этапом является проверка условия:

где k 2 — коэффициент условий работы трубопровода на устойчивость, принимаемый равным 0,6; Р вак — величина возможного вакуума на ремонтном участке трубопровода, МПа; Р гв — внешнее давление грунтовых вод над верхом трубопровода, по условию задачи Р гв = 0,1 МПа.

Последующий расчет ведется по аналогии с условием II на несколько случаев:

• для случая равномерной забутовки межтрубного пространства при отсутствии воды в полиэтиленовом трубопроводе:

таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа>>0,1739 МПа;

• то же при наличии наполнителя (воды) в полиэтиленовом трубопроводе:

таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,17 МПа;

• для случая неравномерной забутовки межтрубного пространства при отсутствии воды в полиэтиленовом трубопроводе:

таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,1743 МПа;

• то же при наличии воды в полиэтиленовом трубопроводе:

таким образом, условие выполняется: 0,2104 МПа >>0,1733 МПа.

Проверка несущей способности по условию III показала, что устойчивость круглой формы поперечного сечения полиэтиленового трубопровода соблюдается.

В качестве общих выводов необходимо отметить, что выполнение строительных работ по забутовке межтрубного пространства для соответствующих исходных параметров проектирования не отразится на несущей способности нового полиэтиленового трубопровода. Даже в экстремальных условиях (при неравномерной забутовке и высоком уровне грунтовых вод) забутовка не приведет к нежелательным явлениям, связанным с деформацией или другими повреждениями трубопровода.

После бурения скважины в рыхлых песчаных грунтах наступает этап, направленный на укрепление труб обсадной колонны. Заодно следует защитить ствол от повреждения, агрессивного воздействия грунтовых вод, коррозии и прочих негативных явлений. Речь идёт о таком процессе, как цементирование скважин.

Выполнить работу по цементированию самостоятельно достаточно сложно, но возможно, при наличии знаний о технологиях проведения мероприятия. Мы расскажем вам о том, зачем нужно проводить цементирование и на что нужно обратить внимание при выполнении работ. Для наглядности, материал содержит тематические фото и видеоролики.

Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания . Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Цементирование скважин – комплекс мероприятий, направленный на укрепление затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего бокового давления горных пород и воздействия грунтовых вод

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

• обеспечению прочности конструкции скважины;
• защите скважины от грунтовых и верховых вод;
• укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
• повышению срока эксплуатации водоисточника;
• устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
• вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Галерея изображений

выбора труб и материалов для строительства и реконструкции трубопроводов водоснабжения

на объектах АО «Мосводоканал»

1. На стадии проектирования в зависимости от условий прокладки и метода производства работ выбираются материал, тип трубы (толщина стенки трубы, стандартное размерное отношение (SDR), кольцевая жесткость (SN), наличие наружного и внутреннего защитного покрытия трубы), решается вопрос усиления прокладываемой трубы с помощью ж/б обоймы или стального футляра. Для всех материалов труб необходимо проведение прочностного расчета на воздействие внутреннего давления рабочей среды, давления грунта, временных нагрузок, собственной массы труб и массы транспортируемой жидкости, атмосферного давления при образовании вакуума и внешнего гидростатического давления грунтовых вод, определение осевого усилия протягивания (продавливания).

2. Перед выбором метода реконструкции проводится техническая диагностика трубопровода с целью определения его состояния и остаточного ресурса.

3. Выбор материала трубопровода необходимо обосновать сравнительным технико-экономический расчетом. Расчет проводится с учетом требований АО «Мосводоканал». При пересечении с существующими инженерными коммуникациями или расположении трубопровода в их охранной зоне учитываются требования сторонних эксплуатирующих организаций. Технико-экономическое обоснование и прочностные расчеты трубопровода входят в состав проектно-сметной документации и предъявляются при рассмотрении проекта.

4. Все материалы, применяемые для прокладки водопроводных сетей (трубы, тонкостенных лайнеров, рукава и внутренние набрызговые покрытия) должны проходить дополнительные испытания на общетоксическое действие составляющих компонентов, которые могут диффундировать в воду в опасных для здоровья населения концентрациях и привести к аллергенным , кожно-раздражающим, мутагенным и другим отрицательным воздействиям на человека.

5.При прокладке полиэтиленовых труб без ж/б обоймы или стального футляра на урбанизированных и промышленных территориях должна быть подтверждена экологическая безопасность окружающего грунта по трассе проектирования. В случае наличия недопустимых загрязнений в грунте и грунтовых водах (ароматических углеводородов, органических химикалий и пр.) выполняется рекультивация грунта.

6. Стальные трубы, ранее использовавшиеся не для трубопроводов питьевого водоснабжения , не допускаются для устройства водопроводных байпасов.

7.Восстановленные бывшие ранее в эксплуатации стальные трубы не допускаются для новой прокладки и реконструкции водопроводных трубопроводов (трубы для рабочей среды). Возможно их использование для устройства футляров.

8. Стальные спиралешовные трубы (по ГОСТ 20295-85 с объемной термообоработкой) допускается использовать при устройстве футляров, байпасных линий.

9. При прокладке труб в футлярах выполняется забутовка межтрубного пространства цементно-песчаным раствором.

10.При новом строительстве стальных трубопроводов водопровода открытой прокладки (не имеющих стальных футляров и ж/б обойм) предусматривать в случае необходимости одновременную защиту трубы от электрохимической коррозии согласно ГОСТ 9.602-2005.

11.При реконструкции стальных трубопроводов (не имеющих стальных футляров и ж/б обойм) без разрушения существующей трубы и при оперативном восстановлении локальных и аварийных участков трубопроводов методами, не обладающими несущей способностью, предусматривать в случае необходимости одновременную защиту трубы от электрохимической коррозии согласно ГОСТ 9.602-2005.

12.Допускается применение литых фасонных частей из ВЧШГ с внутренним и наружным эпоксидно-порошковым покрытием, разрешенным для применения в системах питьевого водоснабжения (свидетельство о государственной регистрации, экспертное заключение о соответствии продукции Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору).

13.Специалисты АО «Мосводоканал» имеют право посещать заводы, поставляющие трубы, и знакомиться с условиями организации производства и контроля качества продукции, а также проводить проверку поставляемой продукции.

14. Испытания полиэтиленовых труб проводятся на образцах, изготовленных из труб.

14.1. Показатели характеристик материала трубы должны соответствовать следующим значениям:

Термостабильность при 200оС – не менее 20 мин.;

Массовая доля технического углерода (сажи) – 2,0-2,5% ;

Распределение технического углерода (сажи) или пигмента – тип I-II;

Относительное удлинение при разрыве образца трубы – не менее 350%.

14.2. При проверке сварного шва разрушение образца должно наступать при достижении относительного удлинения более 50% и характеризоваться высокой пластичностью. Линия разрыва должна проходить по основному материалу и не пересекает плоскость сварки. Результаты испытания считаются положительными, если при испытании на осевое растяжение не менее 80% образцов имеют пластичный характер разрушения I типа. Остальные 20% образцов могут иметь характер разрушения II типа. Разрушение III типа не допускается.

2.Технические требования по применению труб и материалов

для строительства и реконструкции канализации на объектах АО "Мосводоканал"

Транспортное средство для доставки навивочной машины и принадлежностей

Навивочная машина (транспортировка грузовым автомобилем)

Гидравлический агрегат для навивочной машины (транспортировка грузовым автомобилем)

Генератор (транспортировка грузовым автомобилем)

Колесный вилочный погрузчик

Инструмент:

Болгарка

Стамеска, долото, зубило

Забутовочный материал (фирменный продукт Blitzd?mmer®)

Разжижитель (элюент) и порообразующая добавка

2. Подготовка стройплощадки

Подготовка строительной площадки подразумевает под собой меры по обеспечению безопасности дорожного движения, обеспечение площадок для станков и склада для оборудования и материалов, а также подвод водоснабжения и электроэнергии.

Регулировка потока

В ходе процесса навивки в зависимости от конкретной ситуации можно отказаться от принятия мер безопасности в случае заполнения санируемого коллектора водой до 40%.

Небольшой поток может быть использован в последующем для лучшего движения трубы в процессе навивки и для фиксации трубы во время забутовки.

Очистка коллектора

Очистка коллектора при использовании метода навивки осуществляется, как правило, посредством промывки под высоким давлением.

К подготовительным работам для релайнинга относится также устранение препятствий, таких как отвердевших отложений, врезок других коммуникаций, песка и т.д. Их устранение осуществляется при необходимости вручную при помощи фрезы, кувалды и зубила.

Врезки других коммуникаций

Ветки каналов, впадающие в коллектор, подлежащий санации, необходимо заглушить перед началом работ по восстановлению.

Контроль качества и количества материалов и оборудования

При доставке на стройплощадку необходимых материалов и оборудования осуществляется проверка их комплектности и качества. При этом, например, профиль проверяется на соответствие данным согласно сертификату качества для своей маркировки, достаточную длину, а также возможные повреждения, возникшие в результате транспортировки; фирменный забутовочный материал Blitzd?mmer® в свою очередь проверяется на достаточное количество и надлежащие условия хранения.

Перед монтажом навивочной машины может потребоваться частичное или полное удаление основания камеры, чтобы обеспечить соосность между машиной и санируемым коллектором. Удаление осуществляется, как правило, вскрытием основания камеры при помощи перфоратора или вручную с помощью кувалды и зубила.

Навивка трубы может осуществляться как по течению потока, так и против течения в зависимости от размеров камеры колодца и возможностей доступа к ней.

В нашем случае навивка трубы осуществляется против течения, так как камера колодца в низшей точке имеет большие размеры, что значительно облегчает процесс монтажа навивочной машины.

3. Монтаж навивочной машины

Доставка навивочной машины

Использованная в нашем примере навивочная машина с гидроприводом предназначена для футеровки трубопроводов с диаметром от 500 DN до 1500. В зависимости от диаметра трубопровода, в который навивается новая труба, используются навивочные коробы различного диаметра.

Вначале навивочная машина, разобранная на составные компоненты, доставляется к стартовому колодцу. Она состоит из лентопротяжного механизма и навивочного короба.

Опускание частей машины в шахту и монтаж навивочной машины

Составные части навивочного короба опускаются вручную в стартовую шахту и там монтируются.

Для диаметров до 400 DN машина может опускаться в шахту в собранном виде.

Перед опусканием лентопротяжного механизма с гидроприводом в стартовую шахту необходимо снять транспортировочные лапы лентопротяжного механизма.

Лентопротяжный механизм с гидроприводом монтируется на навивочный короб непосредственно в стартовой шахте. При этом приемная часть навивочной машины должна находиться ниже уровня горловины колодца для обеспечения беспрепятственной подачи профиля в лентопротяжный механизм.

Монтажные работы завершаются подключением гидропривода навивочной машины к гидравлическому агрегату, расположенному возле стартовой шахты.

Затем необходимо проверить соосность навивочной машины и санируемого коллектора, в противном случае в процессе навивки навиваемая труба может застопориться о стенки коллектора или испытывать сильное сопротивление с их стороны, что может негативно сказаться на длине санируемого участка.

4. Подготовка профиля

Разматывание и нарезка профиля

Для того чтобы первый виток навиваемой трубы находился под правильным углом к оси трубы, необходимо нарезать профиль при помощи «болгарки» в соответствии с диаметром трубы. Для этого необходимо размотать часть профиля с катушки, расположенной на станине.

Подача профиля

Нарезанный профиль подается при помощи направляющего ролика, закрепленного на стреле манипулятора или другом приспособлении, в стартовую шахту.

Первый виток

Профиль подается в лентопротяжный механизм, проходит по внутренней стороне навивочного короба (следить за тем, чтобы профиль попадал в пазы на роликах; при необходимости поправить профиль вручную) и затем соединяется между собой при помощи так называемого замка-защелки (потери в диаметре за счет толщины профиля около 1-2 см).

Профиль в наличии

Диапазон диаметров от DN 200 до DN 1500.

5. Процесс навивки

Небольшой поток приподымает навиваемую трубу и уменьшает трение о нижнюю часть санируемого коллектора.

Профиль, образующий трубу, поступательно подается из навивочного короба вращательными движениями в направлении санируемого коллектора. При этом необходимо следить за тем, чтобы навиваемая труба не подвергалась сильному трению о стенки старого канала и не цеплялась за стыки, врезки и т.д.

Подача клея.

Долгосрочная водонепроницаемость навиваемой трубы достигается за счет подачи специального ПВХ-клея в замки-защелки отдельных витков профиля.

Технологии защелкивания замков.

Клей подается в паз на одной стороне профиля, после чего сразу же происходит защелкивание замка с другой стороны профиля и таким образом возникает надежное сцепление обеих частей замка-защелки. Данный вид соединения получил также название метода «холодной сварки».

6. Забутовка/Перекрытие межтрубного пространства раствором

Демонтаж машины и подгонка трубы.

Согласно метражу, нанесенному на обратной стороне профиля, можно рассчитать длину навитой трубы. После навивки трубы необходимой длины следует проверить, совпадает ли расстояние от конца трубы до приемного колодца с длиной трубы, выступающей из стартового колодца.

Если они совпадают, то навитая труба обрезается в стартовом колодце при помощи «болгарки».

Навитая труба, поддерживаемая потоком в коллекторе, легко задвигается двумя рабочими из стартового колодца в сторону приемного колодца, так что края трубы точно совпадают с краями обоих колодцев.

Данные действия позволяют сэкономить материал, так длина навитой трубы точно соответствует длине санируемого коллектора с учетом части трубы, выступающей в стартовый колодец и задвигаемой позже в коллектор.

Затем навивочная машина вновь демонтируется на отдельные части и извлекается из стартового колодца.

Перекрытие межтрубного пространства

Перекрытие межтрубного пространства между старой трубой и навитой трубой достигается при помощи внутренней цементировки сульфатсодержащим цементным раствором пространства около 20 см от края колодца. В зависимости от уровня подземных вод и диаметра трубы может возникнуть необходимость в б?льшем количестве патрубков для залива раствора и выпуска воздуха.

Перекрытие межтрубного пространства в высшей точке.

Вначале производится перекрытие межтрубного пространства в высшей точке (в данном случае – это приемный колодец). После заглушки межтрубного пространства и вставки патрубков для выпуска воздуха в основание и вершину цементного перекрытия сточный поток временно блокируется (регулировка потока), таким образом, работы в камере колодца могут проводиться без влияния со стороны сточных вод. Сточная вода, которая еще находится в межтрубном пространстве, стекает в направлении низшей точки, таким образом, межтрубное пространство опорожняется и готово к заливке цементным раствором. После завершения работ по перекрытию межтрубного пространства сточная вода пускается по навитой трубе санируемого коллектора.

Поднятие уровня воды в навитой трубе.

В ходе данного процесса также осуществляется регулировка сточного потока, в ходе которого навитая труба закрывается посредством, так называемого пузыря со сквозной профилированной трубой и трубой для регулировки уровня воды в навитой трубе. Таким образом, осуществляется поднятие уровня воды в навитой трубе и фиксация трубы на подошве старого канала в ходе процесса двухфазного заполнения межтрубного пространства. Тем самым гарантируется сохранение угла наклона и исключается возможность перегиба.

Перекрытие межтрубного пространства в низшей точке

Затем осуществляется перекрытие межтрубного пространства в низшей точке (в нашем случае это стартовый колодец).

По необходимости в свод перекрытия монтируются трубы для залива раствора, а патрубки для отвода воздуха в свод и подошву перекрытия. Труба, интегрированная в пузырь, имеет профильное наружное покрытие и не обеспечивает полную герметичность, что позволяет вытекать определенному количеству сточной воды. При помощи трубы для определения уровня воды всегда можно контролировать уровень сточных вод в навитой трубе.
Первый этап забутовки.

В нашем случае забутовка межтрубного пространства осуществляется из низшей точки в два этапа. Для этого у края колодца устанавливается резервуар для замеса забутовочного материала, к которому подсоединяется шланг для подачи раствора. Замешивание фирменного забутовочного материала марки Blitzd?mmer осуществляется согласно рекомендациям производителя в специальных резервуарах различных объемов.

Далее открывается вентиль резервуара-миксера, и раствор Blitzd?mmer без оказания внешнего давления свободно вливается в межтрубное пространство между старым каналом и новой навитой трубой. Сточная вода, заполнившая навитую трубу, препятствует ее всплытию.

Процесс замешивания и подачи раствора продолжается до тех пор, пока раствор не начнет вытекать из патрубка для отвода воздуха, вмонтированного в подошву перекрытия в низшей точке.

Сравнивая количество использованного забутовочного раствора с расчетным количеством, можно проверить, остается ли раствор в межтрубном пространстве или же уходит в грунт через свищи в старом канале. Если израсходованное количество раствора совпадает с расчетным, процесс забутовки продолжается, пока раствор не начнет вытекать из патрубка для отвода воздуха, вмонтированного в свод перекрытия в низшей точке. Первый этап забутовки считается завершенным.

Второй этап забутовки.

Затвердевание забутовочного материала длится 4 часа, при этом происходит незначительная осадка раствора в межтрубном пространстве. После затвердевания раствора начинается замешивание забутовочного материала Blitzd?mmer для второй фазы забутовки. Процесс заполнения межтрубного пространства можно считать завершенным, когда раствор начинает вытекать из патрубка отвода воздуха, вмонтированного в свод перекрытия в высшей точке.

Для контроля качества берется проба забутовочного раствора, вытекающего из патрубка для отвода воздуха в приемном колодце.

Затем осуществляется демонтаж патрубков для залива раствора и отводящих воздух патрубков в стартовом и приемном колодцах. Сквозные отверстия в перекрытиях цементируются.

7. Заключительные работы

Восстановление подошвы.

Частично взломанная подошва камеры колодца восстанавливается.

Работы по интеграции врезок в новый канал осуществляются роботом.

Контроль качества

Для контроля качества работ по восстановлению трубопровода проводится инспекция самого трубопровода, а также испытание на герметичность согласно DIN EN 1610.

Изобретение относится к строительству трубопроводов. Способ предназначен для устранения температурных напряжений в трубопроводах типа «труба в трубе» в рабочем герметичном состоянии внутреннего трубопровода (при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве) без установки специальных компенсаторов внутри. Способ заключается в размещении в межтрубном пространстве уплотнительных узлов, выполненных в виде плотно навитых друг к другу спиральных рукавов. Рукава выполняют из эластичного непроницаемого для воздуха материала, наматывают их с небольшим зазором по концам трубопровода типа «труба в трубе» на внутренний трубопровод в виде двух спиралей, каждая длиной не менее внутреннего диаметра трубопровода. Заводят спирали в межтрубное пространство, заполняют рукава воздухом, концы межтрубного пространства закрывают кольцевыми жестко связанными с наружным трубопроводом заглушками, обеспечивающими свободное перемещение наружного и внутреннего трубопроводов друг относительно друга при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве. Технический результат изобретения - повышение надежности защиты окружающей среды. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к строительству трубопроводов, преимущественно подводных переходов, и предназначено для устранения температурных напряжений в трубопроводах типа «труба в трубе» в рабочем состоянии без установки внутри специальных компенсаторов и предотвращения попадания перекачиваемых по внутреннему трубопроводу жидких углеводородов в окружающую среду в случае нарушения герметичности внутреннего трубопровода.

Известно сооружение трубопроводов типа «труба в трубе», при котором межтрубное пространство герметизируют путем заполнения спиральных, неплотно навитых навстречу друг к другу по всей длине внутреннего трубопровода рукавов затвердевающим цементным раствором. Температурные напряжения во внутреннем трубопроводе гасят путем устройства специальных компенсаторов в виде спирально навитых навстречу друг к другу замкнутых металлических полостей (А.С. СССР № 1460512, кл. F16L 1/04, 1989).

Недостатком герметизации межтрубного пространства в этом случае является обязательная установка компенсаторов температурных напряжений внутри трубопровода типа «труба в трубе», что существенно усложняет и удорожает всю известную конструкцию трубопровода типа «труба в трубе».

Ближайшим по существу техническим решением является герметизация полости трубопроводов, при которой уплотнители выполняют в виде плотно навитых по спирали рукавов, заполняют рукава несжимаемыми наполнителями (патент РФ, № 2025634, Кл. F16L 55/12, 1994).

В этом случае не обеспечивается полная герметизация пространства при достаточно большом избыточном давлении перед уплотнителем. Такое давление может быть перед рукавным уплотнителем, если его установить в межтрубном пространстве. При повреждении (нарушении герметичности) внутреннего трубопровода системы «труба в трубе» загрязняющая жидкость может просочиться по спиральным зазорам между плотно навитыми недеформируемыми под давлением круглыми в поперечном сечении рукавами с несжимаемым наполнителем и попасть в окружающую среду. Такая герметизация полости трубопровода имеет ограниченную область применения и может быть использована только при давлении перед рукавным уплотнителем близком к атмосферному, т.е. только при проведении ремонтных работ по устранению (вырезке) поврежденных участков обычных (не «труба в трубе») трубопроводов.

Цель изобретения - надежная защита окружающей среды от разливов жидких углеводородов при нарушении герметичности внутреннего трубопровода системы «труба в трубе» и обеспечение компенсации температурных напряжений во внутреннем трубопроводе в рабочем состоянии (без нарушения его герметичности) за счет свободного осевого перемещения внутреннего трубопровода относительно наружного в исправном состоянии системы «труба в трубе».

Надежная защита окружающей среды достигается за счет того, что герметизацию межтрубного пространства выполняют путем установки в межтрубное пространство плотно навитых в виде спирали рукавов из эластичного непроницаемого для воздуха материала, которые заполняют сжимаемым наполнителем (воздухом). При нарушении герметичности внутреннего трубопровода избыточное давление в межтрубном пространстве повышается, сдавливает и плотно прижимает спирально навитые рукава с воздухом к стенкам наружного и внутреннего трубопроводов, обеспечивая, таким образом, полную герметичность межтрубного пространства.

Обеспечение компенсации температурных напряжений внутреннего трубопровода в рабочем состоянии (при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве) достигается за счет того, что воздух в спирально навитые рукава подают под низким давлением, близким к атмосферному, при котором практически отсутствуют силы трения между рукавами и стенками внутреннего трубопровода, препятствующие относительному продольному перемещению наружного и внутреннего трубопроводов в исправном состоянии.

Способ реализуется следующим образом. Рукава выполняют из эластичного непроницаемого для воздуха материала, наматывают их с небольшим зазором по концам трубопровода «труба в трубе» на внутренний трубопровод в виде двух спиралей каждая длиной не менее внутреннего диаметра трубопровода, заводят спирали в межтрубное пространство, заполняют рукава воздухом, концы межтрубного пространства закрывают кольцевыми жестко связанными с наружным трубопроводом заглушкам, обеспечивающими свободное перемещение наружного и внутреннего трубопроводов друг относительно друга при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве. Для исключения температурных напряжений в трубопроводе типа «труба в трубе» непроницаемые рукава, намотанные в виде плотной спирали на внутренний трубопровод, заполняют воздухом при давлении, обеспечивающем свободное перемещение трубопроводов друг относительно друга при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве.

Для исключения самопроизвольного разматывания спиралей при заведении их в межтрубное пространство концы спиралей соединяют гибкой связью или ограничивают их концы кольцевыми втулками.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ герметизации межтрубного пространства трубопроводов типа «труба в трубе», включающий размещение в трубопроводах уплотнительных узлов, выполненных в виде плотно навитых друг к другу спиральных рукавов с наполнителями, отличающийся тем, что рукава выполняют из эластичного непроницаемого для воздуха материала, наматывают их с небольшим зазором по концам трубопровода типа «труба в трубе» на внутренний трубопровод в виде двух спиралей каждая длиной не менее внутреннего диаметра трубопровода, заводят спирали в межтрубное пространство, заполняют рукава воздухом, концы межтрубного пространства закрывают кольцевыми жестко связанными с наружным трубопроводом заглушками, обеспечивающими свободное перемещение наружного и внутреннего трубопроводов относительно друг друга при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для исключения температурных напряжений в трубопроводе типа «труба в трубе» непроницаемые рукава, намотанные в виде плотных спиралей на внутренний трубопровод, заполняют воздухом при давлении, обеспечивающем свободное перемещение трубопроводов относительно друг друга при отсутствии избыточного давления в межтрубном пространстве.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для исключения самопроизвольного разматывания спиралей при заведении их в межтрубное пространство концы спиралей соединяют гибкой связью или ограничивают их концы кольцевыми втулками.