TECHNICS AND STAGES OF WORK ORGANIZATION IN THE TRENCHLESS LAYING OF PIPELINES USING MICROTUNNELLING TECHNOLOGIES

Подано опис технології та етапів організації робіт під час спорудження переходів трубопроводів через природні і штучні перешкоди та будівництва підземних інженерних комунікацій міського призначення способом мікротунелювання. Наведено типи мікротунельних прохідницьких комплексів залежно від системи видалення ґрунту та привантаження вибою. Розглянуто технологічний процес приготування і регенерації бентонітового розчину, який нагнітається за оболонку прохідницької машини і секції продавлюваних труб для забезпечення стійкості виробки та зниження сил тертя між трубопроводом і ґрунтом та подається в привибійну зону для транспортування розробленого ґрунту із вибою. Запропоновано методику розрахунку необхідного зусилля продавлювання секцій труб на прямолінійній ділянці, яке повинно створюватись домкратною станцією. Розглянуто схеми влаштування та принципи роботи трьох модулів (електронна лазерна система ELS, електронна лазерна система з гідростатичним водяним рівнем ELS-HWL та навігаційна система з гірокомпасом із покажчиком на північ GNS-P), які розробила компанія "Herrenknecht AG" для стандартизації точної навігації при мікротунелюванні незалежно від довжини тунелю, його діаметра та напрямку універсальної навігаційної системи UNS. Основними перевагами мікротунелювання є точне за напрямом у плані і профілі (відхилення від проектної осі в межах 10-30 мм), швидке (у середньому швидкість проходки становлять 10-15 м/доб) та з мінімальною величиною просідання денної поверхні (не перевищує 10 мм) спорудження трубопроводів у поєднанні з можливістю прокладання як прямолінійною, так і складною криволінійною траєкторією, на великих глибинах (до 100 м) і на значні відстані (до 1000 м), у всьому діапазоні інженерно-технологічних і гідрогеологічних умов.Представлено описание технологии и этапов организации работ при сооружении переходов трубопроводов через естественные и искусственные препятствия и строительстве подземных инженерных коммуникаций городского назначения способом микротоннелирования. Приведены типы микротоннельных проходческих комплексов в зависимости от системы удаления грунта и пригрузки забоя. Рассмотрен технологический процесс приготовления и регенерации бентонитового раствора, нагнетаемого за оболочку проходческой машины и секции продавливаемых труб для обеспечения устойчивости выработки и снижения сил трения между трубопроводом и грунтом и подаваемого в призабойную зону для транспортировки разработанного грунта из забоя. Предложена методика расчета необходимого усилия продавливания секций труб на прямолинейном участке, которое должно создаваться домкратной станцией. Рассмотрены схемы устройства и принципы работы трех модулей (электронная лазерная система ELS, электронная лазерная система с гидростатическим водяным уровнем ELS-HWL и навигационная система с гирокомпасом с указателем на север GNS-P), разработанными компанией "Herrenknecht AG" для стандартизации точной навигации при микротоннелировании независимо от длины тоннеля, его диаметра и направления универсальной навигационной системы UNS. Основными преимуществами микротоннелирования является точное по направлению в плане и профиле (отклонение от проектной оси в пределах 10-30 мм), быстрое (в среднем скорость проходки составляет 10-15 м/сут) и с минимальной величиной просадки дневной поверхности (не более10 мм) сооружения трубопроводов в сочетании с возможностью прокладки как прямолинейной, так и сложной криволинейной траектории, на больших глубинах (до100 м) и на значительные расстояния (до1000 м), во всем диапазоне инженерно-технологических и гидрогеологических условий.The authors describe technics and stages of work organization in the construction of pipeline crossings through natural and artificial obstacles and construction of underground engineering communications of urban purpose using microtunnelling technologies. The essence of this technology is the penetration in the soil carried out by a tunnelling machine (microscope), the translational motion of which is provided by a powerful jack station, installed in the pit at a depth that corresponds to the depth of laying of the pipeline. The depth of laying of the pipeline should be in stable soils not less than two diameters, and in unstable soils – not less than three diameters from the surface of the earth to the upper creature pipeline. With the help of hydraulic jacks, the microchip is driven into the ground by a length corresponding to the length of the pipe sections used, after which the next pipe is installed on the jack station and the process is repeated. The types of microtunnel tunnelling complexes depending on the system of soil removal and bottomhole load are presented. The technological process of preparation and regeneration of the bentonite solution injected over the shell of the tunnelling machine and the forcing pipe sections to ensure the stability of the bottomhole and reduce the frictional forces between the pipeline and the soil and supplied into the bottomhole area for transportation of the developed soil from the bottomhole is considered. The technique of calculating the required punching force of pipe sections on a rectilinear section to be created by a jack station is proposed. The schemes of arrangement and principles of operation of the three modules (electronic laser system ELS, electronic laser system with hydrostatic water levelling ELS-HWL and gyro navigation system with a pointer to the north GNS-P) of the developed by Herrenknecht AG company for standardization of precise navigation in microtunnelling regardless of the length of the tunnel, its diameter and direction universal navigation system UNS are considered. The main advantages of microtunnelling are precisely in the direction of the plan and the profile (deviation from the design axis within 10-30 mm), fast (average rolling speed is 10-15 m / day) and with the minimum amount of subsidence of the daily surface (does not exceed 10 mm) construction of pipelines in combination with the possibility of laying both a rectilinear and complex curvilinear trajectory, at large depths (up to 100 m) and at considerable distances (up to 1000 m), in the whole range of engineering-technological and hydrogeological conditions

Numerical simulation of the stress state of an erosion-worn tee of the main gas pipeline

Purpose: To investigate the strength of tees with regard to their erosion wear, it is necessary to consider the complex three-dimensional geometric shape of the erosion worn inner surface of the tee. In addition, the study of the strength of the erosion worn tees of the main gas pipelines is complicated by the occurrence of additional stresses caused by changes in the direction of movement of the gas stream, resulting in an uneven pressure distribution in the inner cavity of the tee, and the temperature difference in its walls. Design/methodology/approach: Methodology for complex numerical three-dimensional simulation of the stressed state of tees of the main gas pipelines, taking into account the gas-dynamic processes that occur in the places of these defects, erosion wear of the tee wall, temperature difference in the tee walls. Findings: The acceptable parameters of erosion defects of tees of gas pipelines, and residual life of tees with erosion defects of the wall should be determined. Research limitations/implications: The developed model does not take into account internal corrosion and corrosion products as an additional erosion factor. Further studies plan to develop a model of corrosion-erosion wear of pipeline elements. Practical implications: The developed technique allows determining the location of erosion defects, estimating the strength and determining the residual life of tees with erosion wear of the wall in order to ensure their reliability, to rank such defects according to the degree of danger, to determine which of them are critical and need an immediate repair. Originality/value: Based on the gas-dynamic processes occurring in the internal cavity of the main gas pipelines’ tees, the complex three-dimensional geometric form of wall erosion defects, and temperature difference, the technique of three-dimensional simulation of stress state of the main gas pipelines’ tees is develope