Розрахунок тягових зусиль при гнб методи, особливості, результат роботи, практичне застосування,

У всьому світі набирає популярність метод горизонтально-направленого буріння (ГНБ), який застосовується для безтраншейної прокладки підземних комунікацій. При цій технології подолання природних і штучних перешкод не порушується режим їх звичайного функціонування. Адже бурова установка простягає під перешкодою трубопровід, виробляючи прокол з подальшим розширенням бурового каналу. Щоб впоратися з цим завданням, виконавчий механізм повинен мати достатню продуктивність. Але для цього треба визначити тягове зусилля ГНБ, за значенням якого буде зроблений підбір відповідної за характеристиками бурової установки.

Методи визначення тягового зусилля

Хоч технологія називається горизонтальною, але в переважній більшості канальна проходка є криву лінію, вірніше, поєднання прямолінійних і криволінійних ділянок. При розрахунку тягового зусилля застосовуються два методи:

• розрахунок зусиль з урахуванням радіусів вигинів криволінійного шляху;
• розрахунок зусиль з попередньої розбивкою за все шляху на прямолінійні ділянки.

Другий метод, звичайно, кілька наближений, але запас міцності при виборі техніки дуже великий, і це дозволяє йти на деякі спрощення при розрахунках.

Звичайно, переважна більшість проектувальників користується комп'ютерним способом розробки проектної документації. Але інженер зобов'язаний іноді і вручну прорахувати проект. щоб мати уявлення про механізм розрахунку, про значення коефіцієнтів в розраховується системі, та й просто відчути душу того, чому віддаєш частину свого життя.

Силові складові розрахункового тягового зусилля

Загальна тягове зусилля Р розраховується у вигляді загальної сили протидії просуванню трубопроводу і розширювача в колекторі:

• Р = РP + Рп * + РГП, де РP - лобове протидія просуванню розширювача;
• Рп * - зусилля зрушення бурових штанг;
• РГП - зусилля протягання трубопроводу, що дорівнює: РГП = Р2 + Р3 + Р4 + Р5 + Р6 + Р7 + Р8, де: Р2 - сила зчеплення від маси трубопроводу (в каналі);
• Р3 - приріст сили зчеплення від маси грунту зводу;
• Р4 - приріст сили зчеплення від виступів за зовнішнім діаметром;
• Р5 - додаткові сили зчеплення від опорних реакцій;
• Р6 - величина протидії переміщенню в зоні входження;
• Р7 - приріст протидії просуванню в точках заломлення;
• Р8 - сила зчеплення від маси трубопроводу поза каналу.

Розрахунок тягового зусилля проводиться для станів:

• при благополучних ситуаціях: забезпеченість буровим розчином хорошої якості, не відбувається протікання розчину в грунт в стабільному колекторі;
• при неблагополучних ситуаціях: при обвалі ґрунту по протяжності колектора, при протіканні розчину.

При розрахунку лобового протидії просуванню розширювача РP за основу береться сила опору буріння Рг. При розрахунку цих сил враховуються різні компоненти: умовний коефіцієнт тертя розширювача про грунтові маси, діаметр розширювача, величина подачі за один оборот, радіус кривизни колектора, діаметр виступу штанг і багато інших. Один параметр для розрахунку Рг (тиск рідини на виході з сопел розширювача) береться з характеристик бурової установки, яка вже має бути визначена проектувальником як бурового механізму.

Після обчислення значень параметрів від Р2 до Р8 визначається числове значення зусилля зрушення бурових штанг Рп *. При цьому, показники Р3 і Р4 розраховуються для двох ситуацій - для благополучної і неблагополучної.

Для обох ситуацій - для благополучної і неблагополучної - обчислюється зусилля протягання трубопроводу РГП. після чого остаточно визначаються тягові зусилля: Ра - для благополучних ситуацій і Рб для неблагополучних.

Фактичне сумарна тягове зусилля Рфакт буде розташовуватися між Ра і Рб. Максимальне значення Рб уточнює правильність вибору бурильного механізму. Параметр тягового зусилля підібраного з розрахунку бурильного механізму завжди менше Рб.

особливості розрахунку

Горизонтально-направлене буріння застосовується для прокладки окремих кабелів і в пучків кабелів, каналізаційних колекторів і дюкерів і так далі. Ця різноплановість виробництва робіт передбачає особливості виконання розрахунків тягового зусилля для протягання нитки підземних комунікацій через відмінності осьового згинання.

Підхід до розрахунку гнучкого пучка кабелів буде відрізнятися від методики розрахунку малоізгібаемих дюкерів. Є особливості в розрахунку тягового зусилля для металевих або пластикових труб.

Незважаючи на ці відмінності, можливе використання особливостей підходів до методики розрахунків для вироблення єдиного експрес-способу.

Отримання проміжного результату

Розрахунок тягового зусилля колекторного трубопроводу набагато складніше обчислення зусилля натягу кабелю. Але для приблизного визначення основної характеристики - тягового зусилля - бурової установки спрощення громіздкого розрахунку цілком прийнятно.

При обчисленні зусиль натягу кабелю в кабельних трасах застосовується наступний розрахунок.

Зусилля натягу F в кінці прямого ділянки траси без різниці висот обчислюється за формулою:

F = G x L x Ој (H),

F - зусилля натягу (Н);

L - довжина ділянки траси (м);

Ој - коефіцієнт тертя, можна застосовувати 0,6 (максимальний,

протягування в цементних трубах);

G - вага 1 м кабелю (Н / м), для перекладу з кг в Н / м застосовується формула:

m - маса 1 м кабелю (кг / м);

g - прискорення вільного падіння, g = 10 м / с2.

Зусилля натягу F збільшується при протягуванні з підйомом, і зменшується при протягуванні зі спуском. При обчисленні зусилля натягу на прямих ділянках траси з різницею висот (для кутів нахилу до 200) застосовується спрощена формула:

F = G Ч L Ч Ој ± G Ч h,

h - різниця рівнів рельєфу (м)

+ протягування з підйомом;

- протягування зі спуском.

Отримане значення порівнюється з показником межі текучості трубопровідного матеріалу.

Звичайно, даний розрахунок дає дуже приблизний результат. Але взявши з технічного завдання мінімум даних - довжину траси, максимальний рівень її заглиблення, склад матеріалу і параметри труб колектора, - можна обчислити тягове зусилля ГНБ і провести підбір відповідного бурового механізму. І потім, вже знаючи характеристики обладнання, приступати до детального опрацювання проекту за класичною схемою або на комп'ютерній програмі, яка, до речі, вимагає введення численних параметрів.

Горизонтально-направлене буріння при прокладанні підземних комунікацій - ефективне рішення складних завдань в будівництві.