Технология микротоннелирования

Микротоннельная технология предусматривает продавливание колонны труб за механизированным микрощитом из шахт (камер) или котлованов. При этом продавливают сразу постоянную или временную конструкцию трубопровода с последующей заменой ее на постоянную.

Опытная прокладка труб канализации диаметром 400 ммвыполнена Мосинжстроем в г. Москве на Тайнинской улице с применением микрощита «Херренкнехт» (Германия).

Работы по разработке и внедрению технологии микротоннелирования проводятся ОАО Корпорацией «Трансстрой», Тоннельной ассоциацией России, Мосинжстроем, ОАО «НТЦ», Мосинжпроектом, Мосводоканалпроектом и др.

Впервые в России разработаны МГСН 6.01-03 «Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением микротоннелепроходческих комплексов и реконструкция трубопроводов с применением специального оборудования».

Микротоннелепроходческий комплекс (МТПК) состоит из щитовой микромашины (ЩММ), прицепных элементов, системы удаления грунта, стандартных шлангов и кабелей, домкратной станции и системы управления (рис 5.10).

Применяют три основных типа МТПК:

- МТПК-г с гидротранспортом грунта;

- МТПК-п с пневмотранспортом грунта;

- МТПК-ш со шнековым транспортом грунта.

Микропроходку применяют для прокладки трубопроводов под препятствиями (дорогами, сооружениями и др.), а также устройства протяженных инженерных сетей в широком диапазоне грунтовых условий, в том числе в слабых водонасыщенных грунтах.

Длина участков проходки между шахтами (камерами) может достигать 100 - 150 м.

Рис. 4.10. Схема установки для прокладки коммуникаций способом микротоннелирования

1 - сепаратор; 2 - емкость для глинистого раствора; 3 - грязевой насос для подачи глинистого раствора; 4 - направление удаления пульпы; 5 - направление подачи глинистого раствора; 6 - пульт управления; 7 - силовая станция; 8 - главная домкратная станция; 9 - лазер; 10 - насос для удаления пульпы; 11 - датчик; 12 - уплотнитель; 13 - телекамера; 14 - щит; 15 - рабочий орган щита; 16 - лазерный визир.

Микротоннельную технологию применяют для:

- сооружения новых коллекторов в районах городской застройки;

- реконструкции изношенных инженерных сетей;

- устройства защитных экранов по контуру тоннеля (см. подраздел 4.2).

Технология микротоннелирования широко применяется в Японии. Начиная с 1985 г. крупнейшей компанией «Иссеки Политех» создано более 250 щитовых комплексов для прокладки микротоннелей диаметром 360 - 1200 мм. В последние годы этой компанией разработан новый комплекс «Кранчинг-Моул» для проходки микротоннелей с механизмом для дробления камней. В головной части щита грунт вместе с каменистыми включениями вдавливается в камеру дробления и перерабатывается эксцентрично установленной конической дробилкой. Затем измельченный грунт смешивается с водой и в виде пульпы удаляется на поверхность земли.

В Германии микропроходческую технику разрабатывают и выпускают фирмы «Херренкнехт», «Зольтау» и др.

В нашей стране применяются в основном микропроходческие установки фирмы «Херренкнехт» и «Зольтау» (табл. 4.2).

Мосинжпроектом разработан и издан альбом «Конструкции железобетонных труб для прокладки методом микротоннелирования» (РК 2411-02, выпуски 1 и 2, части 1 и 2. М., 2002 г.). Железобетонные трубы разработаны двух видов: с внутренней полиэтиленовой оболочкой и без нее и предназначены для прокладки самотечных коллекторов фекальной и дождевой канализации. Конструкции железобетонных труб имеют следующие диаметры: 600, 800, 1000, 1200, 1500 и 2000 мм.

При проектировании бестраншейной прокладки коммуникаций с применением МТПК и щитовой микромашины расстояние между стартовой и приемной шахтами, как правило, назначают не более 150 м. При проектировании трубопроводов диаметром более 1000 мм и применении промежуточных домкратных станций это расстояние может назначаться до 1000 м. Направление проходки (продавливания) может задаваться как на подъем, так и под уклон.

Для прокладки самотечных трубопроводов дождевой канализации, стоки которых не являются агрессивными по отношению к бетону и резиновым уплотняющим кольцам, рекомендуется применять железобетонные трубы.

Таблица 4.2

Характеристики микротоннелепроходческих комплексов

Для трубопроводов дождевой канализации, принимающих стоки, содержащие коррозионно-активные вещества, рекомендуется применять полимербетонные безнапорные трубы или железобетонные трубы с внутренней антикоррозийной полиэтиленовой, стеклопластиковой или другой облицовкой.

Для самотечных трубопроводов канализации в интервале диаметров от 400 до 1000 мм рекомендуется применять полимербетонные безнапорные трубы. Допускается применение железобетонных труб с установкой полимерных рукавов после их продавливания. Трубопроводы диаметром от 1000 до 2000 мм рекомендуется проектировать из железобетонных труб с внутренней антикоррозийной полиэтиленовой облицовкой.

Полиэтиленовые, стеклопластиковые, асбестоцементные и чугунные водопроводные трубы могут быть применены при прокладке их в защитных футлярах.

Для прокладки водоводов диаметром более 1000 мм рекомендуется применять стальные трубы. Соединение секций прокладываемых стальных труб предусматривают при помощи накладок и сварных швов. В проектной документации устанавливают параметры сварных швов и методы контроля сварных стыков.

Для стыковых соединений железобетонных и полимербетонных труб рекомендуется использовать стальные и стеклопластиковые муфты по концам трубы, а также по одному или по два кольцевых эластомерных уплотнителя.

Длину секций трубопроводов назначают в зависимости от размеров стартовой шахты. Для труб диаметром 400 - 800 мм рекомендуемая длина секций - 2, 0 м, при диаметре более 800 мм - 3, 0 м.

При выполнении расчетов труб на прочность следует учитывать давление вышележащего слоя грунта и временную подвижную нагрузку под транспортными проездами, усилия от домкратов при продавливании, собственную массу труб и транспортируемой жидкости, давление транспортируемой жидкости, а также физико-механические характеристики грунтов в зоне трубопровода.

При проектировании определяют размеры и глубину заложения стартовых и приемных шахт, конструкцию стыкового соединения секций прокладываемых трубопроводов.

Конструкция крепи стартовой шахты в проекте должна рассчитываться на восприятие горного и гидростатического давления, а также усилий, возникающих при продавливании секций трубопровода. В случае недостаточной несущей способности грунта необходимо предусматривать специальные способы производства работ.

На свободных территориях рекомендуется проектировать стартовый котлован прямоугольного очертания с целью возможного увеличения длины монтажных секций трубопровода. В стесненных условиях и при глубине шахты более 10 м, как правило, принимают круговое очертание с минимально возможными размерами.

Способы сооружения стартовых и приемных шахт (котлованов) назначают в зависимости от инженерно-геологических условий, глубины заложения, применяемого оборудования, формы и размеров сечения шахт (котлованов). Применяют следующие способы: опускного колодца (в том числе с использованием тиксотропной рубашки); устройство ограждения из буросекущихся свай; забивное шпунтовое ограждение и др.

При бестраншейной прокладке коммуникаций или защитных футляров под железнодорожными путями, городскими магистралями и в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций, а также при проходке на глубинах менее трех диаметров от лотка прокладываемой коммуникации и на первых 6 м от стартовой шахты рекомендуется снижение скорости проходки в целях обеспечения технической безопасности.