Анализ бестраншейных технологий сооружения и ремонта трубопроводов и трубопроводных коммуникаций

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
АНАЛИЗ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  
СООРУЖЕНИЯ И РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ 
И ТРУБОПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
 

УДК 621.644.07 
ББК 39.7 
А64 
 
 
Авторы: 
Буклешев Д. О., Чекушина Т. В., Смоляков В. Б., Семин С. В. 
 
Рецензенты:  
член-корр. ГАН РАО, доктор физико-математических наук, доктор технических наук,  
профессор ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет  
путей сообщения» Волов В. Т.; 
доктор технических наук, академик МАНЭБ, профессор ФГБОУ ВО «Самарский  
государственный технический университет» Яговкин Н. Г.; 
кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Самарский государственный университет 
путей сообщения» Припутников А. П. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
А64  
Анализ бестраншейных технологий сооружения и ремонта трубопроводов и трубопроводных коммуникаций : монография / [Буклешев 
Д. О. и др.]. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 100 с. : ил., 
табл. 
ISBN 978-5-9729-1776-1 
 
Рассматривается внедрение технологий бестраншейного сооружения и ремонта 
трубопроводов разного назначения. Показана технология замены трубопроводов методом гидравлического разрушения, гидравлическая очистка трубопроводов. 
Для научных работников и специалистов, занимающихся вопросами ремонта и сооружения трубопроводных конструкций. 
 
УДК 621.644.07 
ББК 39.7 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1776-1 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6 
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ 
И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ ................................. 8 
1.1. Результаты изучения условий ремонта и характеристик 
отработавших трубопроводов .................................................................................... 8 
1.2. Анализ необходимости бестраншейного ремонта и сооружения  
магистральных газопроводов ................................................................................... 13 
2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА  
И СООРУЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ................................................................. 15 
2.1. Переходы через водные преграды, выполненные методом 
наклонно-направленного бурения (ННБ) ............................................................... 15 
2.2. Бестраншейная прокладка трубопровода под железными и  
автомобильными дорогами ...................................................................................... 22 
2.1.1. Разработка и укрепления границ котлованов 
........................................... 22 
2.2.2. Этапы сооружения перехода трубопровода через железную дорогу  
бестраншейным способом .................................................................................... 25 
2.3. Прокладка защитного футляра бестраншейным способом  
с помощью ГНБ ......................................................................................................... 28 
2.4. Пример теплотехнического расчета перехода магистрального  
газопровода через железную дорогу с использованием 3D-моделирования 
...... 30 
2.4.1. Создание компьютерной модели внешних условий 
................................ 30 
2.4.2. Расчет коэффициента теплоотдачи газопровода ..................................... 33 
2.4.3. Постановка задач моделирования ............................................................. 35 
2.5. Итоги моделирования. Разработка технологических решений 
..................... 37 
3. РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ  
СОВРЕМЕННЫМИ МЕТОДАМИ 
.......................................................................... 38 
3.1. Способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством  
их восстановления ..................................................................................................... 38 
3

3.1.1. Протаскивание полимерной трубы с разрушением старого  
трубопровода ......................................................................................................... 39 
3.1.2. Протаскивание полиэтиленовой (ПЭ) трубы в существующий  
трубопровод без разрушения трубопровода с неплотным прилеганием ........ 41 
3.1.3. Протаскивание полиэтиленовой (ПЭ) трубы в существующий  
трубопровод без разрушения трубопровода с плотным прилеганием ............ 42 
3.1.4. Протяжка предварительно деформированной трубы в старую трубу  
с использованием несущих свойств старой трубы ............................................ 43 
3.1.5. Протяжка предварительно деформированной трубы полной  
механической прочности в старую трубу 
........................................................... 45 
3.2. Намотка полимерной ленты внутри старого трубопровода .......................... 47 
3.3. Нанесение набрызговых покрытий .................................................................. 48 
3.4. Оклеивание комбинированным рукавом ......................................................... 51 
4. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАМЕНЫ ТРУБОПРОВОДОВ МЕТОДОМ  
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ ................................................................. 58 
4.1. Сущность метода 
................................................................................................ 58 
4.2. Технология метода ............................................................................................. 59 
4.3. Методы разрушения старой трубы с протаскиванием новой 
........................ 63 
4.3.1. Динамическое разрушение 
......................................................................... 63 
4.3.2. Гидропневматический метод ..................................................................... 64 
4.3.3. Процесс выдавливания и прессования 
...................................................... 65 
4.3.4. Статическое разрушение ............................................................................ 66 
4.3.5. Калибровочное разрушение ....................................................................... 67 
4.4. Санация трубопроводов с помощью горизонтально-направленного  
бурения (ГНБ) ............................................................................................................ 68 
4.4.1. Протаскивание новой трубы в старую методом  
горизонтально-направленного бурения .............................................................. 69 
4.5. Бестраншейная замена трубопроводов ............................................................ 72 
4.6. Прокладка трубопровода методом земляного прокола 
.................................. 80 
 
4

5. БЕСТРАНШЕЙНАЯ ОТЧИСКА ТРУБОПРОВОДОВ ..................................... 83 
5.1. Внутренняя очистка трубопроводов ................................................................ 83 
5.1.1. Механическая очистка трубопроводов ..................................................... 83 
5.1.2. Гидравлическая очистка трубопроводов .................................................. 84 
5.1.3. Гидромеханический способ очистки трубопроводов 
от продуктов коррозии 
.......................................................................................... 89 
6. БЕСТРАНШЕЙНОЕ НАНЕСЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ 
КОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА .......................................... 93 
6.1. Способы нанесения антикоррозионной защиты на внутреннюю  
поверхность трубопроводов 
..................................................................................... 93 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 95 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 
................................................ 96 
 
 
 
 
 
5

ВВЕДЕНИЕ 
Актуальность работы обусловлена большой протяженностью трубопроводов в России, их высоким износом и значительными объемами ремонтных работ. 
Сказанное подтверждается следующими фактами: трубопроводный транспорт 
России по суммарной протяженности наружных сетей (2,4 млн км) занимает  
1-е место, превышая длину автомобильных дорог (753 тыс. км) более чем  
в 3 раза, а железнодорожных (86 тыс. км) – в 28 раз. По объему перемещаемой 
продукции трубопроводы также уверенно лидируют, в 135 раз опережая железнодорожный и автомобильный транспорт вместе взятые. Однако, несмотря на 
свою эффективность и широкое распространение, трубопроводный транспорт  
в нашей стране находится в катастрофическом состоянии. Так, в системе водоснабжения более 70 % трубопроводов требуют ремонта или замены. Аварийность на таких сетях с каждым годом растет, а утечки приносят стране огромный 
экономический и экологический ущерб. 
Единственным выходом из сложившейся ситуации является снижение затрат, увеличение объемов и темпов ремонта подземных трубопроводов.  
Применяемые траншейные (открытые) способы ремонта трубопроводов 
осуществить это не в состоянии, т. к. сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, перекрытием транспортных потоков, разрушением и последующим восстановлением дорожных покрытий, повреждением зеленых насаждений и т. д. Внедрение более производительных и дешевых, по сравнению с открытой технологией, бестраншейных способов ремонта трубопроводов является 
решением этой проблемы. На сегодняшний день существует несколько способов 
бестраншейного ремонта трубопроводов.  
К наиболее перспективным относится способ, заключающийся в статическом (безударном) разрезании старого трубопровода рабочим органом, расширении им скважины и одновременном протаскивании нового, чаще всего, пластмассового трубопровода, эквивалентного или большего диаметра. Достоинствами способа является возможность: восстановления трубопроводов с любым 
6

их износом; увеличения пропускной способности сети; производства работ  
в зимнее время года; отсутствие динамических нагрузок и загрязнений окружающей среды. В связи с этим потребность в серийном выпуске такого отечественного ремонтного оборудования высока. Вместе с этим имеются возможности повышения эффективности его работы за счет совершенствования конструкции рабочих органов и разработки методики их проектирования, которая в настоящее 
время отсутствует. 
Объектом исследования является технология бестраншейного восстановления и сооружения трубопроводов. 
Цель исследования – исследование методов сооружения и восстановления 
эксплуатационных характеристик трубопроводов. 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
7

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ 
И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ 
 
1.1. Результаты изучения условий ремонта и характеристик 
отработавших трубопроводов 
 
Разработку и совершенствование рабочих органов для бестраншейного ремонта подземных трубопроводов с их разрушением/без разрушения невозможно 
осуществить без учета характеристик и условий разрушения отработавших трубопроводов. При этом к наиболее важным характеристикам старых трубопроводов следует отнести материал, диаметр, толщину стенки, вид поперечного сечения и наличие изгибов, а к условиям производства работ – температуру наружного воздуха, характеристики грунтов, дефектов труб и находящихся в них отложений. 
Анализ проектной документации ряда организаций показал, что в настоящее время для сетей водоснабжения России применяются преимущественно 
стальные трубы (рисунок 1, а, б). В зависимости от вида поперечного сечения, 
они выпускаются круглого, овального, квадратного, прямоугольного, треугольного, трапециевидного, параллелограммного, D-образного, каплевидного, крестообразного, звездообразного, щестигранного, восьмигранного и других профилей. 
В системах водоснабжения применяют только круглый профиль, т. к. 
трубы с таким поперечным сечением обладают меньшим гидравлическим сопротивлением и стоимостью. Трубы других профилей используют в основном в качестве заготовок для деталей машин, технологического оборудования и строительных конструкций. 
Анализ стандартов показал, что промышленностью РФ осуществляется 
выпуск стальных труб примерно по десятку ГОСТов. Для трубопроводов питьевой воды нашли применение в основном стальные электросварные прямошов8
ные трубы по ГОСТ 10704-91 (ႇ нар = 10–1220 мм) с требованиями к ним по 

ГОСТ 10705-80 и ГОСТ 10706-76. Трубы других ГОСТов: водогазопроводные по 
ГОСТ 3262-75 ((Z)y = 5–150 мм); электросварные холоднотянутые и холоднокатаные по ГОСТ 10707-80 ((Z)y = 5–110 мм); бесшовные горяче-, холодно- и теплодеформированные по ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8732-78 и ГОСТ 8733-74 ((Z)y =  
= 159–2520 мм) – применяются значительно реже.  
= 20–800 мм); электросварные со спиральным швом по ГОСТ 8696-74 (ႇ нар =  
Наиболее используемая сталь для трубопроводов холодной воды – Ст.3 
спокойной плавки и группы поставки В. Ее прочностные характеристики  
ах = 230–250 МПа, о = 360–380 МПа. 
 Диапазон диаметров применяемых в России наружных стальных водопроводов очень широк. Он изменяется в интервале Dy от 30 до 1400 мм. Однако 
большая часть водопроводов имеет диаметр до 300 мм. Так, на примере города 
Самара таких трубопроводов около 75 % (рисунок 2). При этом толщина их 
стенки в зависимости от глубины заложения, гидравлического давления и агрессивности окружающей среды назначается преимущественно в диапазоне 3– 
10 мм.  
 Для определения ожидаемой толщины стенки разрушаемого трубопровода в зависимости от его типа и наружного диаметра построены графики (рисунок 3), на которых приведена номенклатура наиболее используемых в системах 
водоснабжения труб.  
 Причем на графиках указана номенклатура не только выпускаемых труб, 
но и применяемых при прокладке и ремонте трубопроводов. Так, например, по 
ГОСТ 10704-91, это трубы с толщиной стенок, находящихся в середине интервала значений всех толщин стенок для данного наружного диаметра, т. е. интервал с границами от 20–25 % выше минимального и до 20–25 % ниже максимального значений толщин стенок труб разных наружных диаметров.  
9

 
 
Рисунок 1. Состояние трубопроводов системы водоснабжения по видам материала: 
 а – в России; б – на примере города Самара; 1 – стальные; 
2 – чугунные; 3 – асбестоцементные; 4 – железобетонные; 5 – пластмассовые 
 
 
Рисунок 2. Характеристика трубопроводов водоснабжения по их диаметрам  
на примере города Самара: 
1 – Dy до 300 мм; 2 – Dy 300–600 мм; 3 – Dy 600–900 мм; 4 – Dy 900–1400 мм 
10