Експерементальний комплекс для дослідження процесу проколу грунту з коррекцією траекторії руху

Abstract

UK: В останні роки в усьому світі в міських умовах для прокладки інженерних комунікацій все ширше застосовується технологія проколу ґрунту. Одним з недоліків традиційної технології проколу ґрунту конусним робочим органом є відхилення його руху від заданої траєкторії, особливо в масиві ґрунту з шарами різної щільності. Пошук можливості підвищення точності проколу ґрунту, є вельми актуальним завданням. Проведений огляд досліджень і технічних рішень дозволив виявити тенденції розвитку безтраншейних технологій прокладки підземних комунікацій методом статичного проколу, спрямованих на забезпечення точності траєкторії проколу ґрунту. Отримані уявлення про основи керованого проколу ґрунту і конструкції обладнання для його реалізації дозволяють досить добре оцінити особливості процесів, які відбуваються при цьому. Керований прокол, який реалізується методом горизонтально-направленого буріння – складний і дорогий процес, застосування якого ефективно при розробці свердловини складної траєкторії і на великих ділянках більш ніж 100 м. На відносно коротких ділянках від 15-20 м до 100 м, як правило, необхідно траєкторію проколу витримувати максимально прямолінійно. Оскільки в силу ряду причин виконати цю умову практично не реально, то пропонується дослідити можливість корекції траєкторії проколу із застосуванням досить простого пристрою для реалізації поступального і при необхідності обертального руху для зміни положення проколюючої головки зі скошеною робочою поверхнею за допомогою спеціального гідроциліндра з вбудованою всередині несамогальмівної гвинтової пари . Мета. Метою роботи є наукове обґрунтування параметрів і особливостей обладнання для проколу ґрунту з оперативною корекцією траєкторії руху, отримане на основі експериментальних даних за допомогою комплексу обладнання для реалізації і дослідження процесу проколу в натурних ґрунтових умовах. Висновок. За результатами проведених випробувань на полігоні НПП «Газтехніка» підтверджена працездатність і унікальність конструкції силової установки, яка дозволяє створювати зусилля поступального руху штанг, а в потрібних умовах забезпечувати обертання штанг і робочої головки. За допомогою експериментального комплексу встановлено, що зусилля прокол ґрунту з обертанням конусом в 1,5 2 рази менше, ніж при статичному проколі.

RU: В последние годы во всем мире в городских условиях для прокладки инженерных сооружений все шире применяется технология прокола грунта. Одним из недостатков традиционной технологии прокола грунта конусным рабочим органом является отклонение его движения от заданной траектории, особенно в массиве грунта со слоями различной плотности. Поиск возможности повышения точности прокола грунта, является весьма актуальной задачей. Проведенный обзор исследований и технических решений позволил выявить тенденции развития бестраншейных технологий прокладки подземных коммуникаций методом статического прокола, направленных на обеспечение точности траектории прокола грунта. Полученные представления об основах управляемого прокола грунта и конструкции оборудования для его реализации позволяют достаточно хорошо оценить особенности происходящих при этом процессов. Управляемый прокол, реализуемый методом горизонтально-направленного бурения – сложный и дорогой процесс, применение которого эффективно при разработке скважины сложной траектории и на больших участках более 100м. На относительно коротких участках от 15-20м до 100м, как правило, требуется траекторию прокола выдерживать максимально прямолинейной. Поскольку в силу ряда причин выполнить это условие практически не реально, то предлагается исследовать возможность коррекции траектории прокола с применением относительно простого устройства для реализации поступательного и при необходимости вращательного движения для изменения положения прокольной головки со скошенной рабочей поверхностью с помощью специального гидроцилиндра со встроенной внутри несамотормозящейся пары. Цель. Целью работы является научное обоснование параметров и особенностей оборудования для прокола грунта с оперативной коррекцией траектории его движения, полученное на основе экспериментальных данных с помощью комплекса оборудования для реализации и исследования процесса прокола в натурных грунтовых условиях. Вывод. По результатам проведенных испытаний на полигоне НПП «Газтехника» подтверждена работоспособность и уникальность конструкции силовой установки, которая позволяет создавать усилия поступательного движения штанг, а в нужных условиях обеспечивать вращение штанг и рабочей головки. С помощью экспериментального комплекса установлено, что проколы грунта вращающимся конусом в 1,5…2 раза меньше, чем при статическом проколе.

EN: Lately soil thrust boring technique has been widely used for construction of the service lines in urban areas all over the world. The deflection of the trajectory of the working body from the designed one is one of the disadvantages of the traditional technique of soil thrust boring by the conic working body, especially in the soil with a different density. Thus, the research of the ways to improve the accuracy of the soil thrust boring is a topical issue. A review of the researches and technical solutions allows to find out the trends in development of trenchless technique of service lines by soil thrust boring with correction of the trajectory. The idea of correction of soil thrust boring trajectory and structures of the plants for implementation of this method have been received. The steerable soil thrust boring by horizontal directional drilling is a difficult and expensive process, which is effective for curve trajectories and long boring distances over 100 m. For relatively short distances (from 15-20 to 100 m) a rectilinear trajectory is required. It is difficult to obtain such condition for a number of reasons; it was proposed to research the possibility of the correction of trajectory by using quite a simple plant for implementation the translation motion and in some cases to provide the rotation motion in order to change the position of the slanted soil thrust head by the specific hydro cylinder with built-in screw gage. The aim of the research is to justify scientifically the parameters and features of the soil thrust boring equipment with active correction of the boring trajectory, which were received from experimental data using the equipment for implementation of the research process in natural soil condition. Conclusion. According to the results of the tests which were carried out at the test site of “NPP “Gaztehnika” the operability and unique design of the power plant, which allows to create translation motion of the connecting rods and in some cases to provide the rotation of the connecting rods and soil thrust head were confirmed. Using the experimental plant it was found out that the soil thrust boring by rotating conical working body is 1.5…2 times less than by the static soil thrust boring.