Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет

будівництва та архітектури

МЕНАЙЛОВ ОЛЕКСІЙ МИКОЛАЙОВИЧ

УДК 697.34+624.191

Розробка технології безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом

05.23.08 – технологія промислового і цивільного будівництва

Автореферат

на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків-2002рік

Дисертація є рукописом.

Робота виконана на кафедрі “Технологія будівельного виробництва” Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Гончаренко Дмитро Федорович, проректор з наукової роботи Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Дюженко Михайло .Г.еоргійович, професор кафедри механізації будівельного виробництва, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

кандидат технічних наук, доцент Болотських Олег Миколайович, доцент кафедри техноглогії будівельного виробництва, Харківська державна академія міського господарства

Провідна організація: Науково-дослідний інститут будівельного виробництва Держбуду України, м.Київ,

Захист відбудеться 30.05.2002 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий 30.04.2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Кутовий Е. М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТEРИСТИКА РОБОТИ

В останні роки розвиток міст України залежить від таких соціальних проблем, як будівництво житла, створення транспортних мереж та інфраструктури життєзабезпечення. Шляхи рішення цих проблем продиктовані, в першу чергу, вимогами екології в поєднанні з енергетичним забезпеченням, а значить, і їх економікою.

Аналіз стану теплових мереж в Україні показує, що з загальної довжини їх, яка дорівнює 150 тис.км, необхідно замінити порядку 120 тис.км діаметром від 50 до 1200 мм.

Більшість трубопроводів теплових мереж розташовано в каналах виконаних із збірного залізобетону. Як показують дослідження, температурно-вологістні умови в каналах тепломереж значно відрізняються від умов експлуатації будівель та споруд на землі. Насамперед, це викликано великими коливаннями температур всередині тепломереж і підвищеної вологістю, що обумовлена попаданням грунтових вод і води з труб в випадках аварій, а також вологи при атмосферних опадах внаслідок руйнування гідроізоляції. Крім того, всередині теплотрас дуже часто спостерігається підвищена концентрація вуглекислого газу, в наслідок чого відбувається карбонізація бетону, що, в свою чергу, викликає швидку корозію арматури.

Ці та інші причини приводять до прискореного зносу конструкцій, і витрати на їх ремонт значно перевищують нормативні. Ці питання достатньо глибоко розглянуті рядом вчених в тому числі: Бабушкіним В.І., Гончаренко Д.Ф., Поволочко В.Б., Власовим С.Н., Шиліним А.А., Гусєвим А.Є., Кириченко А.Н. та іншими.

Підвищенню ефективності технології прокладки підземних трубопроводів присвячені наукові роботи В.Б.Белецького, А.І.Журби, А.К.Перешевікіна, А.М.Погорелова та ін. Цією проблемою займаються вчені науково-дослідних інститутів і вищих навчальних закладів міст Києва, Харкова, Луганська, Львова та ін. Виконані дослідження показують, що ефективність робіт при прокладці інженерних мереж відкритим способом значно нижча досягнутого рівня по основним будівельним процесам.

Рішення проблеми відновлення і прокладки трубопроводів вбачається в широкому використанні безтраншейних технологій з використанням спеціального обладнання. В передовій зарубіжній практиці 95% обсягу робіт по прокладанню і відновленню підземних комунікацій здійснюється безтраншейним способом.

Зарубіжний досвід прокладки теплопроводів, в футлярах з використанням керованих мікропрохідницьких комплексів показав, що закритий спосіб не тільки зберігає навколишнє середовище житлових районів, міст, але в економічному відношенні більш ефективніший відкритого способу особливо в нестійких водонасичених грунтах.

Таким чином від розробки технічних рішень закритого способу безфутлярної прокладки теплопроводів слід очікувати значний техніко-економічний ефект, що підтверджує актуальність теми досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дана робота виконана відповідно з науковим напрямком роботи кафедри технології будівельного виробництва ХДТУБА “Підвищення ефективності будівництва і реконструкції будівель та споруд” і планом роботи секції “Житлові комплекси і об'єкти комунального господарства” науково-координаційної і експертної ради з питань ресурсів і безпеки експлуатації споруд і машин при Президії Національної Академії наук України.

Метою дисертаційної роботи є розробка технології безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом з використанням ефективних тепло-гідроізолюючих матеріалів.

Галузь дослідження – будівництво підземних тепломереж в різних інженерно-геологічних умовах.

Предмет дослідження – технологічні і конструктивні параметри безфутлярної прокладки теплових мереж закритим способом.

Методи досліджень. Статистичний аналіз, моделювання, чисельний експеримент на ЕОМ, метод кінцевих елементів, теорія механіки підземних споруд.

Загальні задачі дослідження полягають:

·

· в дослідженні характеру взаємодії податливої обробки теплопроводу з навколишнім грунтовим масивом;

· в визначенні максимально припустимих початкових зміщень грунтів в двох паралельних незакріплених мікровиробках і мінімальних відстаней між ними;

· в розробці технічних рішень та технології закритого способу безфутлярної прокладки теплопроводів.

Практична цінність результатів досліджень складається в тому, що розроблені:

·

· технологія прокладки безфутлярних теплопроводів закритим способом в різних інженерно-геологічних умовах закладання.

Особовий вклад автора.

Автором теоретично і практично обгрунтована технологія безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом. Визначені максимально допустимі початкові зміщення грунту в двох паралельних незакріплених мікровиробках і мінімальні відстані між ними. Розроблена технологія безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом.

Апробація результатів дослідження. Основні результати дисертаційної роботи доповідались на науково-технічних конференціях ХДТУБА 2001,2002 років, на Міжнародній науково-практичній конференції ХДАМГ в 2002 р., на науково-технічних семінарах Держбуду України.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 8 наукових робіт.

Обсяг роботи: дисертація складається із вступу, чотирьох глав, висновків і пропозицій, списку літератури із 68 найменувань: викладена на 146 сторінках машинописного тексту, в тому числі 101 сторінках тексту, 68 рисунків і таблиць, 6 сторінках бібліографії.

ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертації обгрунтована актуальність вибраної теми. Поставлена мета і завдання, приведені основні положення і результати, які виносяться на захист.

Перша глава присвячена розгляду проблеми зниження вартості прокладки теплопроводів і підвищення їх експлуатаційної надійності та довговічності.

Дана оцінка відкритого і закритого способів прокладки теплових мереж.

При відкритому способі прокладки тепломереж, безканальна прокладка є більш раціональною ніж канальна, так як забезпечує скорочення обсягу земляних і будівельно-монтажних робіт, економію збірного залізобетону, зниження трудоємкості будівництва. Техніко-економічний ефект безканальної прокладки теплових мереж в порівнянні з прокладкою їх в каналах включає: зниження кошторисної вартості будівництва на 20-25%, скорочення трудоємкості будівельно-монтажних і ізоляційних робіт в 2-2,5 рази, економію 300-500 м3 збірного залізобетону на 1 км мереж середнього діаметру.

Закритий спосіб футлярної прокладки теплопроводів в економічному та екологічному відношеннях ефективніше відкритого способу особливо в водонасичених нестійких грунтах. Цей спосіб знаходить широке застосування за кордоном завдяки використанню з 80-х років керованих механізованих мікропрохідницьких комплексів.

Прокладка трубопроводів за допомогою керованих прохідницьких комплексів характеризується високим рівнем механізації, майже стаціонарним режимом роботи і, на відміну від відкритого способу, меншим обсягом земляних робіт. Контакт з поверхнею грунту відбувається тільки на початковому і кінцевому етапах роботи. При цьому відпадає необхідність обмеження, а в особових випадках і багатоденному припиненні руху на автомагістралях. Цей метод забезпечує проведення робіт при будь-яких погодних умовах. Невеликі обсяги виїмки грунту і заповнюючого матеріалу дозволяє знизити витрати на транспортні операції. Іншою перевагою є легкість перетинання вже існуючих комунікацій і можливість відмови від водознижуючих заходів, пов'язаних з обладнанням шпунтового кріплення в нестійких обводнених грунтах.

З точки зору технології мікропрохідницькі комплекси відрізняються від традиційних некерованих прохідницьких комплексів тим, що для їх управління використовують лазери, індуктивні екрани, телекамери, монітори, інклінометри, електричні або імпульсні датчики ходу. Передача управляючих команд здійснюється автоматично або вручну. Вимірювальні системи не мають потребу в жорстких опорних точках.

Слід очікувати, що розробка і впровадження в практику будівництва безфутлярної прокладки теплопроводів підвищить економічну ефективність закритого способу.

Для розробки конструкцій безфутлярних теплопроводів проведено аналіз конструктивних особливостей існуючих безканальних теплопроводів і їх експлуатаційної надійності і довговічності. Виявлено, що висока вологість грунту, в якому прокладені безканальні теплопроводи є основним фактором., який впливає на протікання корозійних процесів. Зволоження теплової ізоляції і корозійна активність можуть бути значно зменшені за рахунок обсипки теплопроводів крупнозернистим піском.

В другій главі проведено аналіз фізико-механічних і хімічних якостей тепло- та гідроізолюючих матеріалів. За результатами стендових і лабораторних іспитів, а також на прикладі багатолітнього позитивного досвіду експлуатації підземних трубопроводів різного призначення установлено, що поліуретан має : малу щільність, низький коефіцієнт теплопровідності, достатню механічну міцність, високу адгезію, термостійкість, вологостійкість, вогнестійкість, біостійкість і технологічність, тобто відповідає всім вимогам, які пред'являються до теплоізоляції.

Аналіз результатів досліджень якостей поліетилену показав, що цей матеріал має чисельні позитивні якості, тобто: водонепроникність, стійкість до грунтової агресії, високі діелектричні показники, міцність і еластичність, високу технологічність переробки та ін.

В підсумку, підтверджується висока ефективність пінополіуретану як теплоізоляційного, а поліетилену як гідроізоляційного матеріалів.

В третій главі досліджено виробничий процес прокладки трубопроводів з використанням керованих мікропрохідницьких комплексів, характер взаємодії податливої обробки теплопроводу з масивом грунту.

Керовані мікропрохідницькі комплекси, які застосовуються за кордоном більше 30 років, забезпечують високу точність прокладки трубопроводів, завдяки системі управління, і придатні для роботи в грунтах з сильною течією або високим рівнем грунтових вод. При цьому використовуються різні системи тимчасового кріплення і розробки грунту. Серед них найбільш прозповсюджені дві системи транспортування грунту: шнековим конвейєром (система АVN) і гідротранспортом суспензії грунту (система AVT ).

Прокладка трубопроводів розглядається як будівництво мікротунелів. Виробничий процес будівництва мікротунелів (як і тунелів) складається з двох основних технологічних процесів – проходки мікровиробки і будування постійної обробки. Будування постійної обробки здійснюється шляхом проштовхування (продавлювання) труб.

Для визначення характеру взаємодії податливої обробки теплопроводу з масивом грунту обробка і масив грунту розглядаються як єдина деформована система “обробка-масив”.

На рис.1 графічно показаний характер процесу взаємодії обробки тепломережі і пружно-пластичної моделі масиву грунту. Масив грунту має поле початкових напружень і ослаблений мікровиробкою круглого перерізу. Крива 1 показує процес деформації масиву грунту. На початковій ділянці АВ модель масиву веде себе пружно, потім в роботу моделі включається пластичний елемент, середовище стає істотно нелінійним. В точці С досягається межа міцності грунту на контурі мікровиробки і далі починається руйнування грунту, тобто формується і розповсюджується в глибину масиву порушена зона, яка прагне відокремиться від масиву і завалитися в мікровиробку. Вага грунту в цій зоні зростає і крива 1 починає підніматися вгору (СD). Продовження кривої ділянки ВС показане пунктиром і відноситься до випадку, коли при пластичній деформації грунту її руйнування не виникає. Заштрихована зона 3 характеризує руйнування грунту.

Рис.1 Процес взаємодії обробки мікротунелю тепломережі з масивом грунту: 1 – розвантаження масиву; 2 – опір податливої обробки; 3 – грунт руйнування; 4 – розвиток зміщень грунту і обробки за часом; 5 – зміщення грунту в незакріпленій виробці; 1,II – стадії будівництва мікротунелю тепломережі

При будуванні обробки в момент початкових зміщень И1 з подальшим зростанням зміщень И2 зростає опір обробки 2 і в точці пересічення кривих 1 і 2 досягається стан рівноваги, при цьому Р2<Р1.

Криві 4 і 5 відображають залежність зміщень грунту від часу. Крива 5 характеризує зміщення грунту в незакріпленій мікровиробці. На 1 стадії грунт при відсутності обробки вільно осідає в мікровиробку. Крива 4 характеризує зміщення грунту після будування обробки. На II стадії після встановлення податливої обробки швидкість розвитку деформації грунту сповільнюється за рахунок зім'яння гідротеплоізоляційного податливого шару, який спирається на практично жорсткий сталевий трубопровід. При цьому підвищується опір двошарової обробки до повного припинення переміщення грунту (точка М). Встановлений тиск грунту Р2 на обробку значно менше первісного тиску Р1. Зниження тиску грунту з Р1 до Р2 на теплоізоляційний шар підвищує якість гідроізоляції теплових мереж. Наприклад, жорсткий пінополіуретан (95-97% закритих пор) в силу закритоніздрюватої структури рідинною проникністю не володіє, однак при тиску в 1 МПа водопоглинення підвищується до 0,260 кг/м2 (при нормі 0,160 кг/м2), причина – зміщення при стисненні поверхневих осередків ППУ.

Таким чином, діаграма взаємодії масиву грунту і обробки стосовно закритого способу безфутлярної прокладки трубопроводу тепломережі вказує на можливість використання власної несучої здібності масиву грунту і, зниження гірничого тиску (навантаження) на двошарову податливу обробку мікротунелю тепломережі.

Для виявлення характеристик грунтів, в яких забезпечується стійкість двох паралельних мікровиробок, не закріплених тимчасовим кріпленням, автором проведено чисельний експеримент.

Напружений стан, який виникає в масиві, можливо представити у вигляді плоскої деформації, так як eу = 0. Тому для оцінки напружено-деформованого стану (НДС) розглядається робота грунтового масиву шириною, рівною 1, і послабленого двома симетрично розташованими вздовж вертикальної осі z, отворів (мікровиробок) (рис.2). Навантаженням при цьому є власна вага грунту.

Різноманітність інженерно-геологічних умов, в яких робиться прокладка трубопроводів, практично не дозволяє знайти аналітичне рішення даної задачі із-за відсутності аналітичних співвідношень для механічних і деформаційних характеристик пісків, супісків, суглинків, глин, які відрізняються різноманітністю за щільністю, ніздрюватістю,

Рис.2. Розрахункова схема грунтового масиву з отворами

вологістю, мінеральному складу. Різноманітність умов представлено також різним сполученням шарів в межах грунтового масиву.

В зв'язку з цим для даної задачі використано чисельне рішення, що обгрунтовано на методі кінцевих елементів (МКЕ).

Масив грунту, крім криволінійних частин, які примикають до отворів, моделюється плоскими прямокутними кінцевими елементами з двома ступенями свободи в кожному вузлі. Ділянки, які примикають до отворів, моделювались за допомогою плоских трикутних кінцевих елементів також з двома ступенями свободи в вузлах.

Враховуючи те, що весь масив для глибини прокладки трубопроводів в межах 2-3 м слабо навантажений, розглядається пружна робота грунту в рамках закону Гука, але з урахуванням фактору повзучості. .

Складання матриць жорсткості і рішення рівнянь, які одержані за допомогою МКЕ, проведено за допомогою програмного комплексу “Міраж”, розробленого НДІАСС України .

Розмір кінцевих елементів поблизу отворів прийнятий 5 х 5 см, 5 х 25 см і 25 х 25 см, що цілком забезпечує достатню точність розрахунків. Для оцінки міцності грунту довкола отворів прийнята теорія Кулона-Мора, яка більшою частиною заснована на експериментальних даних і опирається на дві міцнісні характеристики грунту: кут внутрішнього тертя j, (град.) і питоме зчеплення грунту С (кПа).

Напружений стан грунту довкола отворів представляє собою яскраво виражену концентрацію напружень.

При збільшенні відстані між отворами концентрація напружень зменшується і в результаті приближається до концентрації з одним круговим отвором.

На підставі результатів дослідження складена класифікаційна таблиця стійкості грунту в незакріплених мікровиробках діаметром 0,3-0,9 м і в залежності від відстані між паралельними мікровиробками.

Аналіз даних чисельного експерименту показує :

·

· суглинок не руйнується тільки у випадку твердої, напівтвердої і тугопластичної консистенції при с ?34 кПа і j= 230 і коефіцієнті ніздрюватості е ? 0,55 і Е ? 25 МПа;

· для глин діапазон “міцності” (стійкості) оцінюється величинами с ?37 кПа, j =140, е ? 0,95 і Е ?12 МПа.

На підставі результатів проведених досліджень в четвертій главі дисертаційної роботи автором розроблені технічні рішення безфутлярної прокладки теплопроводів, що відрізняються новизною (патент UA № 41785 А). В роботі представлені конструкції безфутлярних теплопроводів для різних інженерно-геологічних і гідрогеологічних умов залягання. Визначена технологія прокладки теплопроводів як з використанням тимчасового кріплення, так і без кріплення. Зокрема, технологічна послідовність безфутлярної прокладки в обводнених нестійких грунтах така: спочатку вслід за проходкою мікровиробки проштовхують трубопровід для тимчасового кріплення виробки, потім проштовхують теплопровід з дренажними трубками, закріпленими між металевими ковзкими опорами. На заключному етапі витягають трубопровід тимчасового кріплення і одночасно закладають в утворений зазор пісок крупністю не менше 1 мм (рис.3 і 4).

Автором приведені графіки виконання робіт, перелік машин, механізмів і витрати основних матеріалів.

Визначенню економічної ефективності розроблених рішень присвячена п'ята глава роботи.

Рис.3 Технологічна схема безфутлярної прокладки теплопроводу

закритим способом з використанням неінвентарного тимчасового кріплення: 1 і 2 – кінцевий і початковий котловани; 3 – силове обладнання; 4 – керована головка; 5 – тимчасове кріплення; 6 – теплопровід; 7 – ковзкі опори; 8 – дренажні трубки; 9 – пісок; 10 – пневмонагнітач піску; 11 – шланги для подачі піску.

Рис.4 Технологічна схема безфутлярної прокладки теплопроводу закритим способом з використанням інвентарного тимчасового кріплення: а – проходка і проштовхування тимчасового кріплення; б - проштовхування теплопроводу і дренажних трубок; в – проходка лівої дільниці; демонтаж секцій тимчасового кріплення і закладання кільцевого зазору піском на правій дільниці; г – проходка лівої дільниці.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. В результаті виконаних наукових досліджень розроблена технологія безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом.

2. Проведений аналіз стану конструкцій канальних трубопроводів, який дозволив зробити такі висновки:

·

· безканальний закритий спосіб прокладки теплопроводів в умовах міст з точки зору екології значно ефективніший відкритого способу з улаштуванням каналів;

· техніко-економічний ефект безканальної прокладки теплових мереж в порівнянні з прокладкою в каналах складається в зниженні кошторисної вартості до 25%, в скороченні трудоємкості будівельно-монтажних і ізоляційних робіт в 2…2,5 рази, в економії від 300 до 500 м3 збірного залізобетону на 1 км мережі трубопроводів середнього діаметру.

3. Позитивний досвід застосування конструктивних рішень безканальних трубопроводів (захист від зволожень, використання пінополіуретану як теплоізоляції труб діаметром до 400 мм, застосування полімерної гідроізолюючої оболонки з поліетилену високого тиску) дає підставу для використання його при розробці конструктивних рішень безфутлярних теплопроводів, з урахуванням технології їх закритої прокладки.

4. Результати дослідження фізико-механічних і хімічних властивостей пінополіуретану, а також практика застосування його як теплоізоляції при будівництві не тільки тепломереж, але і теплоізоляційних нафтогазопроводів вказують на високу ефективність цього матеріалу. Пінополіуретанова теплоізоляція характеризується удачливим поєднанням механічних, теплофізичних і гідроізоляційних властивостей, відрізняється простотою технології одержання, довговічністю, має невеликий термін окупності, тому її доцільно застосовувати для теплопроводів, не обмежуючи їх діаметр значеннями, що передбачені будівельними нормами.

5. Досліджена технологія закритого способу будівництва мікротунелей різного призначення з використанням сучасних автоматично керованих високомеханізованих мікропрохідницьких комплексів. Встановлено, що обробка мікротунелей будується шляхом проштовхування трудопроводу, який може використовуватися як тимчасове кріплення (футляр) для прокладки в ньому теплопроводу. Виявлено, що сучасні мікропрохідницькі комплекси в змозі проштовхувати трубопроводи вслід за проходкою мікровиробки на 300 м і більше. У випадку необхідності мікропрохідницькі комплекси в змозі витягати тимчасове кріплення.

6. Досліджено характер взаємодії податливої обробки теплопроводу з оточуючим грунтовим масивом при безфутлярній прокладці. Встановлено: якщо в сухих піщаних і глинистих грунтах товщина несучого зведення від денної поверхні – h2 дорівнює або більше зведення тиску – h3, то максимальна величина тиску грунту дорівнює вазі грунту, що міститься в просторі, обмеженому контуром зведення і площинами обвалення. У випадку, коли утворення склепіння неможливе, тобто h2<h1, максимальна величина тиску грунту дорівнює вазі всієї товщини грунту над мукротунелем. Виявлено, що паралельні мікротунелі тепломережі повинні розташовуватися на такій відстані один від одного, яке виключало би утворення загального склепу обвалення. Визначено аналітичним і доказано графічним методом, що диск на обробку мікротунеля, зокрема, на двошарову податливу обробку тепломережі розвивається в міру деформації (розущильнення) грунту в мікровиробку. В той же час своєчасно встановлена обробка запобігає розпущенню і руйнуванню грунту, сприймаючи тиск, значення якого менше максимального.

7. Чисельним експериментом виявлені грунти, які потребують встановлення тимчасового кріплення в мікровиробках тепломережі (водонасичені нескельні грунти, і сухі – піски, супіски і деякі суглинки і глини) і визначені допустимі відстані між паралельними мікровиробками, які не закріплені тимчасовим кріпленням.

8. Технічні параметри, що характеризують взаємодію обробки з масивом грунту в процесі проходки є науковою базою для розробки технічних рішень при прокладці безфутлярних теплопроводів закритим способом в різних інженерно-геологічних умовах залягання.

9. В результаті досліджень існуючих конструктивних і технологічних рішень прокладки безканальних теплопроводів відкритим способом і футлярних теплопроводів закритим способом, аналізу єдиної деформованої системи “обробка – масив”, розроблені конструкція і технологія безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом. Запропоновані конструкції з ефективним використанням теплоізоляційного матеріалу – пінополіуретану, і гідроізоляційного – поліетилену. Розроблено новий метод закритого способу прокладки теплопроводів в різних гідрогеологічних умовах залягання – метод безфутлярної прокладки. Розроблений метод дозволяє в нестійких водонасичених грунтах проштовхувати теплопровід з дренажними трубами в закріплене тимчасове кріплення мікровиробку. В процесі обладнання теплопроводу тимчасове кріплення (захисна труба) виштовхується, а в кільцевий зазор одночасно закладається пісок крупністю не менш 1 мм.

10. Розроблені рішення безфутлярної прокладки теплопроводів економічно і екологічно ефективніші безканальної прокладки теплопроводів відкритим способом. При безфутлярній прокладці теплопроводів закритим способом футляр використовується в нестійких грунтах, як тимчасове кріплення мікровиробки, що дає можливість економити метал. При цьому захист від зволоження виконується тільки по периметру теплопроводу з мінімально допустимою товщиною 100 мм. Неухильний ріст населення в крупних містах і перехід більшості підземних споруд і комунікацій на більш глибокі горизонти (із-за стиснутих міських забудов і насичених передповерхневих рівнів комунікаційної інфраструктури) придає ще більшу значність і актуальність розробці науково-обгрунтованих технологічних рішень по закритій прокладці комунальних мереж, в тому числі, теплових.

11. Розроблені графіки виробництва робіт, застосовані матеріали і обладнання, дозволяють вести роботи, техніко-економічні показники яких свідчать про високу ефективність розробленого методу в порівнянні з відкритим способом канальної прокладки теплопроводів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Гончаренко Д.Ф., Менайлов А.Н. Прокладка тепловых сетей микрощитовым способом. Науковий вісник будівництва. ХДТУБА. ХОТВАБУ № 12, 2001 г. с.23-27.

2. Гончаренко Д.Ф., Менайлов А.Н. Горное давление на обделки микротоннелей разного назначения. Сборник. Коммунальное хозяйство городов. Издательство Техника ХГАГХ № 30, 2001 г. с.80-84.

3. Гончаренко Д.Ф., Менайлов А.Н. Взаимодействие обделки микротоннеля теплосети с массивом грунта. Науковий вісник будівництва. ХДТУБА. ХОТВАБУ , Харків. № 13, 2001 г., с.31-33.

4. Гончаренко Д.Ф., Менайлов А.Н. Технические решения безфутлярной прокладки теплопроводов закрытым способом. Науковий вісник будівництва. ХДТУБА. ХОТВАБУ, № 14, 2001 г., с.7-11.

5. Воблых В.А., Менайлов А.Н., Кичаева О.В. Анализ численного моделирования грунтового массива с двумя круговыми отверстиями. Науковий вісник будівництва. ХДТУБА. ХОТВАБУ. № 15, 2001 г.

6. Воблых В.А., Кичаева О.В., Менайлов А.Н., Ли Чинкей. Напряженно деформированное состояние грунтового массива двумя круговыми отверстиями// Сб. "Шляхи підвищення ефективності будівництва в умовах ринкових відносин”. Київ, КНУБА., 2001, вип.9.

7. Гончаренко Д.Ф., Менайлов О.Н., Санков Г.О. Спосіб безтраншейної прокладки трубопроводу теплової мережі// Д.п.UA №41785А EZID 9/00, 9/14, 11/00. Заявл.18.04.2001. опубл.17.09.2001; Бюл.№ 8.

8. Менайлов А.Н. Способ закрытой бефутлярной прокладки теплопроводов// Коммунальное хозяйство городов.2001. № 33. С.196-199.

ABSTRACT

O.M. Myenajlov. “Development of caseless laying of heating mains based on closed method”. –Manuscript. Thesis for degree of Candidate of Technical Sciences on speciality 05.23.08 – industrial and civil construction technology. Kharkiv State Technical University of Construction and Architecture. Kharkiv, 2002.

The thesis deals with development of efficient technology of caseless laying of heating mains based on closed method.

Analysis of thermal- and hydroinsulation materials used for heating mains construction is made. It is established that the most efficient among them are polyurethane used as thermal insulation layer and polyethelene which performs hydroinsulating functions.

In this work the closed method technology for construction of microtunnels aimed at different purposes with using of up-to-date machines and equipment was investigated, as well as character of mutual interaction of yielding treatment of heating mains with surrounding ground mass under condition of caseless laying.

In the result of investigation of existing constructive and technological decisions of laying heating mains without channel based on open method and case heating mains laid basing on closed method, as well as of the united deformation “treatment-mass” system the structure and technology of caseless laying of heating mains based on closed method have been designed.

Technological and organization decisions were developed which are directed on efficiency rise in heating mains construction under the conditions of existing city environment.

Key words: heating mains, polyurethane, polyethelene, caseless laying, treatment, fittings.

АНОТАЦІЯ

О.М. Менайлов. “Розробка технології прокладки теплопроводів закритим способом" .- Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – технологія промислового та цивільного будівництва.

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури. Харків, 2002 р.

Дисертація присвячена розробці ефективної технології безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом.

Виконаний аналіз тепло-та гідроізолюючих матеріалів, які застосовуються для будівництва тепломереж. Установлено, що найбільш ефективними серед них є поліуретан, що застосовується в якості теплоізолюючого та поліетилен який виконує гідроізолюючі функції.

В роботі досліджена технологія закритого способу будівництва мікротунелей різного призначення з використанням сучасних машин і обладнання.

Досліджено характер взаємодії податливої обробки теплопроводу з оточуючим грунтовим масивом при безфутлярній прокладці.

В результаті досліджень існуючих конструктивних і технологічних рішень прокладки безканальних теплопроводів відкритим способом і футлярних теплопроводів закритим способом, аналізу єдиної деформованої системи “обробка-масив”, розроблені конструкція і технологія безфутлярної прокладки теплопроводів закритим способом.

Розроблені технологічні, технічні та організаційні рішення, які направлені на підвищення ефективності будівництва теплових мереж в умовах існуючого міського середовища.

АННОТАЦИЯ

А.М. Менайлов. "Разработка технологии бесфутлярной прокладки теплопроводов закрытым способом". Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 – технология промышленного и гражданского строительства.

Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2002 г.

Диссертационная работа посвящена разработке технологии бесфутлярной прокладки теплопроводов закрытым способом.

В диссертации рассмотрены проблемы снижения стоимости прокладки теплопроводов и повышение их эксплуатационной надежности и долговечности. Проведен анализ конструктивных особенностей существующих канальных и бесканальных теплопроводов и их эксплуатационная надежность и долговечность.

Проведен анализ физико-механических качеств тепло- и гидроизолирующих материалов, которые используются при строительстве тепловых сетей. Среди них выделен полиуретан, и полиэтилен которые могут быть успешно использованы при бесканальной прокладке тепловых теплопроводов.

В диссертации прокладка теплопроводов рассматривается как строительство микротоннелей состоящего из двух технологических процессов –проходки микровыработки и строительства постоянной обделки.

Для определения характера взаимодействия податливой обделки теплопровода с массивом грунта обделка и массив грунта рассматриваются как единая деформированная система "обделка-массив". Проведенные исследования этой системы указывает на возможность использования собственной несущей способности массива грунта и снижения горного давления на двухслойную податливую обделку микротоннеля теплосети.

Для определения характеристик грунтов, в которых обеспечивается стойкость двух параллельных микровыработок, не закрепленных временным креплением, в работе проведен численный эксперимент на основе метода конечных элементов. На основании результатов исследований составлена классификационная таблица стойкости грунта в неукрепленных микровыработках диаметром 0,3-0,9 м, в зависимости от расстояния между параллельными микровыработками.

Разработаны технологические, технические и организационные решения бесфутлярной прокладки теплопроводов, которые отличаются новизной. В работе представлены конструкции бесфутлярных теплопроводов для различных инженерно-геологических условий залегания.

Бесфутлярная прокладка в обводненных нестойких грунтах отличается от ранее известных тем, что вслед за проходкой микровыработки проталкивают трубопровод для временного крепления выработки, затем проталкивают теплопровод с дренажными трубками, закрепленными между металлическими скользящими опорами. На заключительном этапе вытягивают трубопровод временного крепления и одновременно закладывают в образовавшийся зазор песок крупностью не менее 1 мм.

Рассмотрена технологическая последовательность работ, графики выполнения технологических процессов, приведены машины и оборудование и затраты основных материалов.

Ключевые слова: теплопровод, полиуретан, полиэтилен, бесфутлярная прокладка, обделка, крепление.