Микрощитовое бестраншейное микротоннелирование или механизированная безлюдная прокладка трубопроводов

В последнее десятилетие существенно возросла потребность в строительстве, ремонте и реновации (обновлении) подземных трубопроводов коммунального назначения. При этом все большее внимание уделяют бестраншейной технологии работ, как наиболее эффективной и экономичной. Среди разнообразных способов бестраншейной технологии, таких как продавливание, шнековое бурение, ударно-импульсный и статический проколы, горизонтальное бурение и др., особое место занимает микротоннелирование, позволяющее проводить микротоннели диаметром от 250 до 800 мм и протяженностью от нескольких десятков до сотен метров в управляемом режиме с высокими темпами.

Рис. 1. Бестраншейное микротеннелирование

Микротоннелирование или механизированная безлюдная прокладка трубопроводов нашло широкое применение  и при преодолении самотечными и напорными трубопроводами рек, каналов, водоемов и грунтовых массивов с активными физико-геологическими проявлениями, например, оползнями.

Микрощиты широко используют не только при проведении новых микротоннелей, но и для реновации и ремонта существующих трубопроводов, в частности для замены износившихся керамических канализационных труб с предварительным их разрушением, дроблением и измельчением рабочим органом щита. Для этого в микрощит встраивают коническую микродробилку. Керамическую крошку, прошедшую через дробилку, в измельченном состоянии транспортируют по микротоннелю с помощью шнека. Таким образом, замену старого, износившегося канализационного трубопровода осуществляют не путем прокладки нового параллельно существующему, а по трассе старого коллектора. Идеи микротоннелирования и их практическая реализация находят широкое распространение в мировой практике тоннелестроения.

Микротоннели для прокладки подземных коммуникаций, в обобщенном варианте называемые продуктопроводами, в нормативной документации подразделяют по принципу возможности нахождения
человека в рабочем пространстве на проходные, т.е. пригодные для прохода человека, и непроходные.

Человек может находиться и работать в забое трубопровода, однако вопросы безопасности, вентиляции и возникновение экстремальных ситуаций ограничивают протяженность проходки.

Проведение микротоннелей диаметром 0,8-2 м  условно относят к микротоннелированию, однако в этом случае наряду с вариантами дистанционного управления возможно присутствие рабочих в забое тоннеля для управления механизмами и выполнения отдельных производственных операций. Для этого случая разработаны и применяются традиционные средства транспорта — малогабаритные вагонетки и мини-электровозы. По мере возрастания диаметра тоннеля и приближения его к двухметровой величине разработку грунта, его погрузку и транспортирование осуществляют по принципам обычной щитовой технологии.

Основные задачи микрощитовой технологии (МЩТ) сводятся к следующим:
прокладка новых коллекторов и отводов в зоне сплошной городской застройки под улицами, где вскрытие дневной поверхности сопряжено с большими расходами и транспортными проблемами;
реконструкция и реновация инженерных сетей в районах старой застройки.
При этом требуемая длина пролета (плети) без промежуточных колодцев при жестких допусках на ошибки проведения должна находиться в пределах 100-150 м и более, т.е. соответствовать расстоянию между смотровыми колодцами сети в эксплуатации.

К числу достоинств микрощитовой технологии следует отнести следующие:

1. Минимальные размеры стройплощадки при прокладке подземных коммуникаций;
2. Минимальные размеры площадки для хранения возводимых конструкций (труб, секций продавливания);
3. Минимальная численность обслуживающего персонала;
4. Высокий уровень механизации и автоматизации производственных процессов;
5. Возможность применения МЩТ практически для любых грунтов и даже некрепких скальных пород;
6. Высокие темпы прокладки трубопроводов.

Недостатками МЩТ являются:

1. Высокие требования к квалификации персонала;
2. Невозможность замены в процессе продавливания трубопровода его участков, разрушенных в результате аварии;
3. Возможность извлечения микрощита из тоннеля только в самом начале проходческих работ. В случае выхода микрощита из строя во время проходки его извлечение связано со вскрытием поверхности, что сложно осуществить под железнодорожными путями или водоносными горизонтами;
4. Требование отсутствия в грунте твердых включений (валуны, булыжник, старые фундаменты и т.д.), так как они могут стать непреодолимым препятствием для проходческих работ.

Развитие и практическое освоение микрощитовой технологии началось в Японии в 70-х гг. В 1979 г. ее применили в ФРГ, в 1986 г. — в Великобритании, в 1989 г. — во Франции. Объем работ в Японии в 1985 г. составил 298 км, в 1989 г. — 650 км, а в настоящее время составляет около 2000 км в год. Ведущая фирма «Исэки Поли-Тех» в начале 90-х гг. выпустила 542 комплекса для проведения микротоннелей диаметрами от 250 до 900 мм.