Бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций под действующими транспортными путями, автомагистралями и городскими объектами требует сохранения стабильности дорожной насыпи. Традиционная траншейная раскопка в таких условиях невозможна. Эффективным решением становится закрытая прокладка защитных стальных футляров, выполняющих роль кожухов для будущих рабочих трубопроводов и кабельных линий. В строительной практике для этих целей применяется ударная технология, где ключевым рабочим органом выступает гидравлический или пневматический молот.
Принцип работы и устройство оборудования
Специализированная пусковая установка монтируется на жесткой направляющей раме внутри предварительно подготовленного стартового котлована. Конструкция включает в себя опорные элементы, направляющие секции и нажимную плиту. Основное силовое оборудование — гидромолот — представляет собой навесную технику, которая способна работать как автономно, так и на базе привода экскаватора или копра.
Устройство гидравлического молота основано на преобразовании энергии потока рабочей жидкости высокого давления в механические импульсы. Конструкция аппарата состоит из управляющего блока, цилиндра и тяжелой ударной части — бойка. Внутри корпуса жидкость циклически подается в напорную линию, перемещая поршень и сжимая газ в пневмопружине. При достижении верхней точки клапан переключает поток на слив, и расширяющийся газ с огромной скоростью устремляет боёк вниз.
Этот возвратно-поступательный ход завершается ударом по нажимному башмаку, установленному на торец трубы. Вырабатываемая ударная энергия передается стальному телу кожуха, заставляя его преодолевать сопротивление почвы и продвигаться в забой. Регулировка мощности и частоты ударов позволяет оператору подбирать оптимальный режим работы под конкретные типы грунтов.
Забивание стального кожуха: этапы
Погружение металлической конструкции происходит циклически. Инженерный процесс разделен на строго последовательные этапы:
-
Обустройство стартовой площадки
Рабочие подготавливают котлован. На его дне монтируют монолитный упор и направляющую раму. Ось рамы выверяется с помощью геодезических приборов, так как малейшее отклонение нарушит траекторию проходки.
-
Установка и оснащение первой секции
Металлическая труба опускается на направляющие. На её переднюю кромку приваривается кольцевой режущий нож. Данный инструмент имеет конусную форму. Он подрезает породу, делая диаметр скважины чуть больше диаметра самого футляра, что снижает силу трения о внешние стенки корпуса.
-
Динамическое погружение
Гидромолот запускается в работу, нанося серию ударов по оголовку. Под действием динамических нагрузок секция уходит в землю.
-
Наращивание длины
Когда звено практически полностью погружается в породу, к его заднему торцу встык и строго по одной линии приставляют следующую секцию. Стыковка выполняется посредством дуговой сварки. Качество сварного соединения проверяется ультразвуком или визуально, ведь шов испытывает колоссальные сжимающие нагрузки при последующем забивании. Цикл ударов повторяется.
Куда девается вытесненный грунт из трубы
При сквозном прохождении через массив грунта передний открытый край стального кожуха действует по принципу полого кондитерского шприца или геологического заборника. Нож вырезает цилиндрический столб земли, который беспрепятственно заходит во внутреннюю полость трубы. Эта плотная масса образует так называемый грунтовой керн.
По мере продвижения вперед сила трения внутри цилиндра возрастает. Если породу вовремя не извлекать, внутри металлического корпуса сформируется плотная грунтовая пробка. Она спрессуется до каменного состояния, заклинит систему и полностью остановит забивание.
Для предотвращения аварийных ситуаций внутренний объем футляра регулярно вычищают. На практике применяются три технологических метода извлечения земляных накоплений:
- Пневматическое выдувание
Способ эффективен при диаметрах труб до 800 миллиметров и длине проходки до 50 метров. На задний торец трубы монтируется герметичная насадка, соединенная с мощным компрессором. Сжатый воздух под высоким давлением выталкивает накопленную пробку целиком наружу — в приемный котлован.
- Гидравлический размыв (гидроразмыв)
Метод применяется на песчаных, глинистых и сыпучих грунтах. Вглубь трубы подается вода под давлением через размывную головку. Вода разрушает структуру породы, превращая её в жидкую грязевую смесь (шлам), которая откачивается шламовыми насосами.
- Механическое шнековое удаление
Внутрь забиваемого кожуха помещается вращающийся шнековый инструмент. Лопасти шнека непрерывно подрезают поступающую землю и транспортируют ее назад, к стартовому котловану, откуда ее извлекают ковшом экскаватора. Применяется при работе с крупными диаметрами футляров.
Специфика и преимущества технологии в цифрах
Использование гидромолотов для забивки стальных защитных кожухов обосновано жесткими строительными нормативами городских инфраструктурных проектов. Технология позволяет монтировать стальные элементы крупного калибра — диаметром от 150 до 2000 миллиметров. Скорость закрытой проходки составляет до 12 погонных метров за одну рабочую смену, а общая протяженность одного бесшовного перехода может достигать 120 метров.
Главное преимущество метода — полное отсутствие осадки и деформации грунта над плоскостью прокладки. Динамические удары распределяются направленно вдоль оси трубы, не вызывая боковых сдвигов породы. Это гарантирует безопасность вышележащих объектов: полотна железных дорог, взлетно-посадочных полос и фундаментов зданий. Метод автономен, экономически выгоден при работе в плотных грунтах и исключает необходимость масштабного водопонижения.
