Траншейные работы стали менее популярны благодаря развитию альтернативных методов. Бестраншейные методы укладки позволяют прокладывать коммуникации под препятствиями без раскопок.
Описание технологии
Бестраншейные методы предназначены для укладки труб без открытых земляных работ. Один из основных методов — это горизонтальное направленное бурение (ГНБ), позволяющее создавать подземные коммуникации минуя традиционное рытьё траншей.
Горизонтально-направленное бурение является одним из передовых методов прокладывания инженерных сетей. Этот метод позволяет создавать скважины как прямые, так и изогнутые, с возможным диаметром до 1720 мм и протяжённостью до двух километров. Технология ГНБ выделяется среди других бестраншейных технологий за счёт возможности формировать длинные подземные проходы.
Основная особенность метода ГНБ заключается в возможности точного контроля за прокладываемым трубопроводом. В процессе бурения ключевую роль играет установленный в буровой головке передатчик. Он отправляет сигналы на поверхность, которые в свою очередь принимаются специальным приемником. Благодаря этому оборудованию оператор может в режиме реального времени отслеживать положение бурящего инструмента, уточняя его направление, глубину и другие критические параметры бурения.
Основные принципы горизонтального-направленного бурения (ГНБ)
Горизонтальное направленное бурение — это современный метод укладки коммуникаций под преградами, минуя открытые земляные работы. Процесс начинается с установления буровой машины в точке «А», которая может быть расположена рядом с препятствием, например, дорогой или водоёмом. Бур прокладывает туннель до пункта «Б», следуя заранее спланированному маршруту. В зависимости от размера требуемой трубы, бурение может включать несколько этапов для увеличения диаметра скважины. После формирования необходимого канала, в него под действием специального бурового раствора, который обеспечивает смазку и поддержку стенок, протягивают трубопровод. Такой подход позволяет осуществлять монтаж подземных коммуникаций, не нарушая поверхность местности и сохраняя её функциональность.
Оборудование для ГНБ
Буровые установка для ГНБ бывают разных типов: некоторые монтируются на месте работы (стационарные), в то время как другие обладают собственным приводом и перемещаются на гусеничном ходу (самоходные).
Неотъемлемый элемент современного оборудования — система слежения за буром. Поскольку бур находится за пределами прямой видимости, для мониторинга его местоположения и параметров бурения используется особый зонд, размещённый на буровой головке. Этот инструмент снабжает оператора всей необходимой информацией, включая угол и направление бурения, скорость вращения и температуру в зоне работы.
Выбор бура зависит от состава грунта, через который предстоит пройти. Для твердых пород применяются более мощные и выносливые буры, тогда как для мягких грунтов достаточно использовать стандартные модели.
В арсенале техники для горизонтально-направленного бурения присутствуют не только основные установки, но и дополнительные инструменты. К таким относятся:
- расширители для буровых работ различных размеров,
- буровые штанги,
- насосные устройства,
- устройства для выталкивания бурового раствора.
Основные этапы процесса ГНБ
- Подготовка документации. Перед началом работ необходимо собрать все необходимые разрешения и согласования. Подготавливаются проекты и схемы будущего трубопровода.
Подготовка к прокладыванию инфраструктуры методом горизонтального бурения начинается с разработки проекта. Важно учитывать существующую инфраструктуру, чтобы предотвратить её повреждение. - Исследование почвы. Геологическая разведка является важным этапом, включающим анализ состава грунта, определения его плотности и наличия подземных вод.
- Подготовка местности. Перед началом работ по горизонтально направленному бурению (ГНБ) проводится подготовка местности, которая может включать создание котлованов для размещения аппаратуры на старте и финише. Затем осуществляется установка специализированного оборудования.
- Бурение скважины. Начальный этап бурения начинается с создания пилотной скважины с помощью направленного бура. Процесс контролируется при помощи навигационных систем, обеспечивающих точность бурения.
- Увеличение ширины скважины. После прохождения пилотной скважины производится расширение отверстия до необходимого диаметра с помощью расширительных головок (рыхлителей).
- Прокладка трубопровода. Завершающим этапом является протяжка трубы через подготовленную скважину с помощью специального оборудования.
Пилотное бурение
При ГНБ создание пилотной скважины является критическим этапом, определяющим направление всего проекта. В начале процесса на буровую колонну монтируют специальный зонд — буровую головку, которую затем аккуратно вводят в грунт под углом приблизительно от 10 до 20 градусов относительно поверхности земли. Процесс бурения строго соответствует заранее спланированному маршруту.
Во время создания пилотного бурового канала используется буровой раствор. Он выполняет несколько функций: снижает сопротивление трения между буровой головкой, колонной и породой, стабилизирует стенки скважины, предотвращая их обрушение. Кроме того, раствор облегчает удаление отбитой породы наружу и обеспечивает необходимое охлаждение буровой головки.
Современные системы навигации для бурения используют компьютерную технологию, обрабатывающую информацию в реальном времени, чтобы корректировать направление бурения. Исходящий сигнал от устройства в буровой головке сообщает о положении бурящего аппарата. Эти данные использует оператор, чтобы сверять их с заблаговременно разработанным маршрутом бурения и в случае необходимости изменять угол зонда. Такой подход значительно повышает точность выполнения буровых операций.
Диаметр пилотной скважины обычно составляет около 10 см. Этого мало для прокладывания инфраструктуры, поэтому процесс продолжается дополнительным расширением. После достижения нужной точки с бурильной установки снимают головку и устанавливают специальный расширитель.
Расширение скважины
Инструмент для увеличения диаметра скважины — риммер работает в режиме обратной тяги: его протягивают в направлении буровой установки. Вращение риммера помогает увеличить размер скважины, а применяемый бентонитовый раствор укрепляет её стенки, одновременно очищая от образовавшегося грунта и шлама.
Работа по увеличению диаметра скважины выполняется этапами. Каждый новый этап предполагает использование насадок с увеличенным на 10–15 см диаметром. Это продолжается до того момента, пока отверстие не достигнет необходимого размера. В среднем, это занимает от одного до трех этапов, что напрямую зависит от характеристик почвы и производительности оборудования.
Чтобы трубопровод мог быть протянут без препятствий, крайне важно, чтобы диаметр полученной скважины был на 25–30% больше, чем диаметр самой трубы. Это обеспечит необходимое пространство для работы и минимизирует риск повреждений в процессе.
Протягивание трубопровода
После того, как тоннель подготовлен до требуемых размеров, начинается процесс ввода в него трубы. Расположив трубопровод с обратной стороны от бурового оборудования, то есть у выходного отверстия, производят его подготовку к затягиванию. На трубу устанавливают специальный адаптер — скважинный оголовок, который фиксируют к буровым стержням. С помощью вертлюга, соединенного с буровой нитью и риммером, труба медленно втягивается в скважину, оставаясь при этом неподвижной. В ходе процесса для упрощения втягивания трубы используется буровой раствор. После полного размещения трубы в скважине, на ее концы устанавливают заглушки, далее трубопровод соединяют с основной сетью.
Уборка оборудования
По окончании буровых операций начинается процесс уборки техники. Специализированные устройства удаляют оставшийся бентонитовый раствор, который направляют на переработку. Рабочая зона очищается, а вырытое ранее углубление — забрасывается обратно. В случае применения различного оборудования, процесс может включать ликвидацию котлована или шахты. По окончании всех работ объект передают в распоряжение клиента.
Преимущества метода ГНБ
При выборе методики укладки инфраструктурных сетей весомым фактором выступает их эффективность. Применение бестраншейных методов, к которым относится и ГНБ, выделяется рядом плюсов по сравнению с традиционным открытым методом:
-
Сохранение верхнего плодородного слоя почвы и зеленых насаждений. Метод ГНБ позволяет минимизировать повреждения поверхности земли, что особенно важно в городских условиях или на сельскохозяйственных территориях.
-
Минимизация воздействия на окружающую среду. Поскольку процесс происходит под землей, поверхностный ландшафт остается почти нетронутым, что сокращает экологический след строительства.
-
Сокращение сроков проведения работ и затрат на их выполнение. Монтаж труб методом ГНБ зачастую быстрее по сравнению с традиционными методами в 2–3 раза, что снижает затраты на рабочую силу и оборудование. Экономия расходов на укладку достигает в среднем 30%.
-
Возможность прокладки труб в труднодоступных местах. Технология позволяет проводить работы в условиях плотной застройки или пересеченной местности без необходимости разрушения существующих сооружений или ландшафта. Возможность укладки инфраструктуры непосредственно под дорогами, строениями и историческими объектами.
Этот метод позволяет монтировать коммуникации большой протяженности и диаметра, что выгодно отличает его от других бестраншейных технологий.
Недостатки метода ГНБ
-
Необходимость тщательной геологической разведки. Без подробного анализа грунта могут возникнуть проблемы при бурении, что может привести к дополнительным затратам времени и ресурсов. К примеру, данный метод не подходит для работы с каменистыми или очень твердыми почвами. Также методика оказывается неэффективной в условиях мягких, влажных и нестабильных грунтов. В таких случаях предпочтение отдается методу ГНБ с использованием прокола, который также является более удобным вариантом в зимний период, когда температура мешает нормальной работе бентонитовых растворов, применяемых в направленном бурении.
-
Риск возникновения проблем при неправильном выборе бура или наличии старых труб в месте бурения. Неправильное оборудование или недостаточная информация об уже существующих подземных коммуникациях могут вызвать аварийные ситуации.
-
Стоимость оборудования. Специализированное оборудование, необходимое для этого метода, обходится дорого и недостаточно универсально в сравнении с техникой, используемой при открытых работах
Метод горизонтально направленного бурения (ГНБ) представляет собой инновационный способ прокладки подземных коммуникаций с минимальным воздействием на поверхность земли и окружающую среду. Несмотря на некоторые сложности, связанные с геологическими исследованиями и выбором оборудования, преимущества этого метода делают его незаменимым во многих ситуациях строительства современных инфраструктурных объектов.
