Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) – прогрессивная технология бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций. Трубопровод протягивается в скважине, пробуренной по изогнутой траектории под контролем радиолокационных систем. Еще одно название метода – гидравлическое направленное бурение, так как в процессе работы скважину промывают напорной струей бурового раствора.
Что это такое?
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) представляет собой тип бестраншейного бурения, благодаря чему удаётся сохранить поверхность ландшафта (например, дорожное полотно, элементы благоустройства и т. д.). Данная методика появилась ещё в 60-х годах прошлого столетия и популярна в наши дни. Методика делает возможным снижение затрат на бурение, а точнее – восстановление ландшафта после данного процесса.
В среднем стоимость работ снижается в 2-4 раза.
Система локации в ГНБ как инструмент управления
Управление в ГНБ — очень важный момент. Бур в процессе работы находится вне зоны видимости и досягаемости, и неконтролируемое бурение может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому в производстве работ ГНБ для контроля процесса бурения применяются системы локации. Система локации представляет собой зонд, который расположен на буровой головке, и специальный прибор синхронизации с этим зондом, который находится в руках у оператора системы локации(локаторщика) на земной поверхности. Зонд регистрирует всю информацию об угле и направлении бурения, числе оборотов и температуре буровой головки. Эта информация передаётся в процессе бурения локаторщику и предотвращает нежелательные последствия.
Достоинства метода ГШБ
Шнековое бурение трубопроводов широко используется в наше время, ведь этот способ бурения позволяет быстро и качественно сделать всю работу без лишних затрат. Именно установки для горизонтального шнекового бурения позволяют выполнить сложные работы по прокладке скважин в городских и прочих стесненных условиях, при этом одновременно выполнив удаление породы и продавливание футляра, который стабилизирует скважину и предотвращает ее обвал.
Особенность подобных установок – наличие шнека, представляющего собой стальной сердечник со стержнем и стальной лентой, наваренной на сердечник под углом 35-60 градусов. В процессе работы разрушенные породы выводятся на поверхность при помощи шнека (по сути, это модернизированный винт Архимеда).
Преимущества горизонтального шнекового бурения:
- сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры;
- быстрая обработка грунта;
- создание каналов разного диаметра и длины;
- создание высокостабильной скважины;
- предотвращение проседания грунта;
- возможность работы с разными породами, даже насыпными и с металлическими отходами (кроме скал), при любых погодных условиях;
- минимальные финансовые затраты.
Буровые растворы при горизонтально направленном бурении[править | править код]
Специалисты по ГНБ уделяют много времени вопросам улучшения качества промывочных жидкостей при бурении горизонтально направленных скважин. Известно, что буровой раствор оказывает большое влияние на продуктивность и эффективность всего процесса: скорость бурения, экологическую обстановку, безопасность работ. В ГНБ качество бурового раствора гарантирует 70−80 % успешного выполнения работ по прокладке коммуникаций.
Осуществляя работы в песчаных грунтах, специалисты ГНБ часто сталкиваются с проблемой фильтрации и водопоглощения, это обусловлено свойствами самого грунта, так как песок по своей природе порист и высоко проницаем. Что касается сланцевых глин и суглинков, часто встречающихся в местах проведения буровых работ, то под воздействием воды такие виды пород становятся липкими и набухают. Результатом подобных процессов может стать потеря циркуляции жидкости, застревание и заклинивание бурового инструмента, что приводит к невозможности дальнейшего выполнения работ при так называемом «прихвате инструмента».
Для избежания данных проблем используют бентонитовые буровые растворы и различные компоненты для ликвидации осложнений, ингибиторы или стабилизаторы глин, смазочные добавки для смазки инструмента и стенок скважины для облегчения проходки, полимеры, загущающие буровой раствор для поддержания его необходимой вязкости.
Большая часть операторов ГНБ использует «одномешковые» многокомпонентные смеси на основе бентонита для облегчения приготовления промывочной жидкости с низким содержанием твёрдой фазы на объекте выполнения работ.
На крупных объектах раствор готовится индивидуально, согласно геолого-технологическому наряду (ГТН), диаметру протягиваемой трубы, составу грунтов, мощности насоса и тяговому усилию установки.
Особенности технологии
Если говорить простыми словами, то принцип метода сводится к созданию 2 проколов в земле (котлованов) и подземного «хода» между ними при помощи горизонтально-наклонной прокладки труб. К этой технологии прибегают также в тех случаях, когда невозможно рытьё траншеи (например, на исторически ценных объектах). Методика подразумевает выполнение подготовительных работ (анализ почв, подготовка 2 площадок – в точках входа и выхода траншеи), формирование пилотной скважины и последующее её расширение в соответствии с диаметром труб. На завершающем этапе работ в полученные траншеи затягиваются трубы и/или провода.
При ГНБ в траншею могут укладываться как пластиковые, так и стальные трубы. Первые могут фиксироваться под углом, в то время, как вторые – только по прямой траектории. Это позволяет применять полипропиленовые трубы в траншеях под водоёмами.
Горизонтальное бурение эффективно в решении следующих задач:
- прокладка электрокабелей, газо- и трубопроводов к объектам;
- получение скважин для нефтедобычи и добычи прочих полезных ископаемых;
- обновление коммуникаций, подвергшихся износу;
- формирование подземных магистралей.
Кроме указанной экономии, эта методика бурения имеет и другие преимущества:
- минимальные разрушения поверхности земли (делается только 2 прокола);
- сокращение времени работ на 30%;
- сокращение численности бригады рабочих (требуется 3-5 человек);
- мобильность оборудования, его легко устанавливать и транспортировать;
- возможность вести работы на любых территориях (исторических центрах, на территории прохождения высоковольтных линий) и почвах;
- возможность сохранять грунт, не повреждая его плодородные слои;
- осуществление работ не требует смены привычного ритма: перекрытия движения и т. п.;
- не наносится вред экологии.
Описанные выгоды обуславливают популярность и широкое распространение метода ГНБ. Впрочем, он имеет и недостатки.
- С применением стандартных установок для глубинного бурения удаётся прокладывать трубы длиной не более 350-400 метров. Если же нужно проложить более длинный трубопровод, приходится делать стыки.
- При необходимости установки под землёй более длинных труб либо прохождении их на большой глубине бестраншейный способ окажется слишком затратным.
Прокладка трубопровода
Прокол под железной дорогой или автомобильным полотном выполняется в первую очередь. Далее, производится расширение скважины до нужного диаметра. На третьем этапе выполняют по методу ГНБ прокладку труб.
Это производится довольно просто: трубопровод затягивается вместе с последним расширительным риммером. Крепление коммуникации к расширителю производится посредством специальных соединительных скоб или вертлюг.
Предварительно выполняется протягивание проводника через готовый канал. Это необходимо при организации кабельной проводке в коммуникации. В таком случае трубопроводная конструкция будет служить защитным кожухом, предохраняющим проводку в грунте от повреждения.
Такая технология позволяет быстро, надёжно и экономно протянуть трубопровод через грунт без организации траншей, которые, как правило, выполняются вручную. После прокладки трубопровода ГНБ можно считать завершённым. В конце необходимо эвакуировать бурильное и другое оборудование с рабочей площадки.
Микротоннелирование
Микротоннелирование можно считать своего рода симбиозом технологий горизонтального бурения и продавливания (конечно, очень далеко ушедшим от своих прародителей). Этот метод основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционно управляемого проходческого щита, выдвигаемого из заранее подготовленной стартовой шахты. После завершения проходки (а она может вестись в прямолинейном или криволинейном направлении) его извлекают из приемной шахты.
| Рис. 9. Оборудование для микротоннелирования компании Herrenknecht AG. | Рис. 10. Бестраншейная санация водовода диаметром 1400 мм по технологии PipeWay (ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»). |
Что означает приставка «микро»? Канадская фирма Lowat относит к этому классу технику для тоннелей диаметром до 1500 мм. В московском руководстве по применению микротоннелепроходческих комплексов и технологий микротоннелирования при строительстве подземных сооружений и прокладке коммуникаций закрытым способом сказано: «Микротоннелирование – процесс строительства подземного сооружения круглой формы поперечного сечения с диаметром от 200 до 2000 мм с использованием управляемых установок без присутствия людей в забое». Впрочем, иногда к микротоннелям относят тоннели диаметром 3000 мм.
От продавливания микротоннелирование отличается большей длиной проходки (до 500 м, а при необходимости до нескольких километров), скоростью и точностью (независимо от длины трассы она контролируется компьютерным комплексом с применением системы лазерного ведения). А кроме того, минимизацией затрат и материальных ресурсов. Импульс ускоренному развитию этой технологии в России дало не только появление эффективной техники (Lovat, Robbins, Herrenknecht AG), но и приход в нее квалифицированных специалистов из свернувших свою работу в середине 90 х годов метростроев.
С помощью микротоннелирования можно «пробиться» через грунты любой категории – от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород, работать в смешанном забое, не бояться появления в грунтовом массиве по трассе крупнообломочных включений, валунов, гальки и щебня.
Для прокладки микротоннелированием используются самые разные трубы: полимербетонные, железобетонные, керамические, стеклопластиковые, асбестоцементные.
Продавливание
Если при проколе грунт, вытесненный из скважины, попросту «вдавливается» в стенки скважины, то при продавливании он, подобно керну при колонковом бурении, поступает в снаряженную ножом трубу, что позволяет работать с трубами гораздо большего диаметра (до 2000, а отдельных случаях даже 3000 мм). Проталкивание трубы, как и при проколе, осуществляется домкратами.
Давление передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. Труба (стальная или железобетонная) вдавливается циклически, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Прилагаемое усилие до 3000 кН. Возможно использование виброударных установок, гидроразмыва, комбинации гидромонитора, размывающего грунт, и шнека, его удаляющего.
Длина продавливания составляет обычно до 100 м. Cкорость проходки при применении гидравлических домкратов – до 10–12 метров в смену. Работы могут вестись как с разрушением, так и без разрушения старой трубы.
Оборудование
Для проведения ГНБ используются машины и инструменты, которые смогут проколоть верхние слои почвы и углубиться. Исходя из объёма работ и типа грунта, это могут быть специальные перфораторы, мотобуры или буровые машины. Первые 2 варианта используются обычно для личного пользования, в то время как буровые машины применяются на крупных объектах, прочных и твёрдых грунтах.
Машины
Буровая машина или установка ГНБ представляет собой разновидность промышленного оборудования, функционирующую на дизеле. Основными функциональными элементами машины являются гидростанция, лафет, панель управления. Последняя позволяет оператору управлять работой и передвижением машины и выглядит как специальный пульт. Непосредственно создание траншеи возможно благодаря буру. Во время вращения бур нагревается, что чревато быстрым выходом его из строя. Избежать этого позволяет регулярное охлаждение водой металлической части. Для этого применяется шланг для подачи воды – ещё один элемент буровой машины.
Буровое оборудование классифицируется на основании граничного усилия протяжки (измеряется в тоннах), показателей максимальной длины бурения и диаметра скважины. Исходя из этих параметров производится расчёт мощности бура. Более компактный аналог буровой установки – мотобур. Основное его назначение – выполнение мелких земляных работ. Впрочем, проколочная часть процесса бурения в ряде случаев достаточно легко и быстро выполняется мотобуром. Поскольку мотобур работает как шнековое оборудование, нередко его называют прессово-шнековой машиной. Эта установка включает в себя бур, штангу и двигатель.
Бурение мотобуром возможно даже одним человеком, устройства различаются по типу мощности и делятся на профессиональные и для частного использования.
Системы локации
Такая система необходима для точного контроля траектории буровой головки и её выхода в локации второго прокола. Представляет собой зонд, прикрепляемый к головке бура. За местоположением зонда следят рабочие с помощью локаторов.
Использование системы локаций предупреждает столкновение головки бура с природными преградами, например, залежами плотных почв, подземными водами, камнями.
Вспомогательные инструменты
Данный тип инструментов становится необходим на этапе прокола почвы. Используются штанги, винтовые инструменты с резьбой, расширители, насосы. Выбор конкретного инструмента обусловлен типом грунта и этапами работы. К вспомогательным инструментам относят также фиксаторы и переходники, основная задача которых – помощь в получении трубопровода необходимой длины. Для получения канала нужного диаметра применяются расширители. На установку вода подаётся с помощью системы насосов. Генераторы обеспечивают бесперебойную работу оборудования, а система освещения позволяет бурить даже в тёмное время суток.
К вспомогательным инструментам или расходникам можно отнести медно-графитовую смазку. Ею смазывают места стыков буровых штанг. Горизонтальное бурение обязательно подразумевает использование бентонита, качество которого во многом влияет на скорость работ, надёжность траншеи, экологическую безопасность. Бентонитом называется многокомпонентный состав, основа которого – алюмосиликат, характеризующийся повышенными дисперсионными и гидрофильными показателями. Остальные ингредиенты раствора и их концентрация подбираются на основе анализа почв. Цель использования бентонита – укрепить стенки траншеи, избежать осыпания грунта.
Также раствор предотвращает налипание грунта на оборудование и остужает вращающиеся элементы.
Плюсы и минусы технологии
- Тип почвы, ландшафт и его строение, присутствие водоемов не препятствуют процессу горизонтального бурения. Скученность городских построек, загруженность автомобильных дорог или охраняемые природные и культурные территории – такой способ прокладывания коммуникаций не навредит их состоянию;
- Меньше времени и сил тратится на получение разрешений для проведения работ, так как не нужно перекрывать движение автомобильного и железнодорожного транспорта;
- Снижаются расходы на привлечение тяжелой техники и рабочих для проведения масштабных земельных работ;
- За счет привлечения профессиональных исполнителей и высокотехнологичных установок, минимизируются сроки монтажных работ;
- Автономность буровых комплексов исключает зависимость от внешних источников питания;
- ГНБ может успешно проходить при высоком залегании грунтовых вод. На скорость и продолжительность работ они не влияют;
- Про ГНБ можно заключить, что это минимальный вред природе и человеку.
Поэтапное описание процесса
ГНБ осуществляется в несколько этапов, а общая схема работ выглядит так:
- подготовка проектных документов, в которых отражены все необходимые расчёты;
- согласование проекта с владельцем участка (если это частная территория) и органами власти (если речь идёт о проведении работ на муниципальных объектах);
- рытьё котлованов: один на месте старта работ, второй – в точке выхода трубопровода;
- прокладка необходимого оборудования посредством буровых установок;
- завершение работ: засыпание котлованов, при необходимости – восстановление ландшафта на месте котлованов.
Прежде чем пробурить отверстие в земле, необходимо позаботиться о подготовке ландшафта. Для установки универсальной буровой техники потребуется ровная площадка 10х15 метров, она располагается непосредственно над местом входного прокола. Можно сделать её своими руками или с применением спецтехники. Следует убедиться, что к этой площадке существуют объездные пути. После происходит доставка и установка бурового оборудования.
Помимо машины для ГНБ, потребуется оборудование для подготовки бентонитового раствора. Он применяется для укрепления стенок траншеи и удаления почв из канала. Установка для бентонитового раствора ставится на расстоянии 10 метров от буровой машины. Поблизости от предполагаемых точек проколов создаются небольшие углубления на случай избыточного количества раствора.
Этап подготовки подразумевает также установку и проверку радиосвязи между рабочими бригады, анализ почв. На основе этого анализа выбирается та или иная трасса для бурения. Участок проведения буровых работ следует оградить предупредительной лентой жёлтого цвета. Затем устанавливается оборудование для бурения и пилотная штанга. Она фиксируется в точке входа буровой головки в землю.
Важный этап – закрепление инструментов посредством анкеров, чтобы избежать их смещения во время ГНБ.
По завершении подготовительного этапа можно приступать непосредственно к бурению. Сначала формируется пилотная скважина, сечение 10 см. Затем осуществляется повторная отладка оборудования и регулировка наклона головки бура – она должна иметь угол наклона 10-20 градусов относительно линии горизонта. Пилотная скважина является тренировочной перфораций, без формирования которой недопустимо проведение бестраншейного бурения. В это время проверяется функционирование и исправность систем, оцениваются особенности движения бура.
На этапе формирования пилотной скважины нужно отрегулировать инструмент по углу наклона почвы, а также проверить расположение головки бура по отношению к линии ландшафта. На всякий случай в котлованах формируют отводы. Они пригодятся, если обнаружатся в больших объёмах подземные воды или бентонитовые жидкости. Последняя предотвратит обвал траншеи и торможение бура вследствие налипания на него грунта, перегрев оборудования.
При подготовке важно произвести точные расчёты, чтобы не повредить проложенные ранее трубные магистрали. Минимальная дистанция от труб должна составлять 10 метров. Затем начинается процесс прохождения буром заданной траектории, причём каждые 3 метра необходим контроль и корректировка направления инструмента. По достижении буром необходимой глубины он начинает двигаться горизонтально или под небольшим наклоном – так прокладывается необходимой длины траншея. После прохода буром нужной длины, его направляют вверх, к выходу. Естественно, точка второго котлована просчитывается заранее, и в этой точке предварительно готовится площадка.
Завершающим этапом является вынимание первоначального инструмента из земли и расширение скважины с помощью расширителя или риммера. Он устанавливается вместо бура и позволяет увеличить диаметр пилотного канала. Во время движения расширителя предусмотрены контроль и при необходимости корректировка траектории движения инструмента каждые 3 метра.
Риммер двигается по траектории, обратной направлению бура, то есть от второго прокола – к первому. В зависимости от необходимого диаметра траншеи расширитель может проходить по нему несколько раз. Диаметр канала зависит от диаметра труб – в среднем он должен быть на 25% шире диаметра прокладываемых труб. Если речь идёт о теплоизоляционных трубах, то ширина диаметра канала должен быть на 50% больше диаметра труб.
Если в канале получается большое давление грунта и существует повышенная вероятность его осыпания, то производится равномерное распределение бентонита. После его застывания исключается не только риск осыпания, но и просадки почвы. Для более лёгкого входа и прохождения инструмента через почву используется специальный размягчающий бурильный раствор. При методе ГНБ большое внимание уделяется риску осыпания почв. В связи с этим дополнительно контролируется прочность соединения труб, чтобы под весом осыпавшегося грунта не произошло их разрыва.
После готовности горизонтальной траншеи приступают к установке в ней труб. Для этого к ней крепятся скобы и вертлюги, с помощью которых удастся затянуть трубу в канал. На начало трубы крепится оголовок, за который будет фиксироваться уже вертлюга. Через вертлюгу также производится стыковка труб, само буровое оборудование при этом выключено. Для стыкования прибегают к использованию специальных переходников.
Для малогабаритных скважин и протяжки пластиковых труб небольшого диаметра используется усилие буровой машины. После укладки трубы в горизонтальной траншее, процесс ГНБ считается завершённым.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ
7.1. После завершения операции прокладки необходимо: — осмотреть гидросистему; — «реанкерировать» бурильную установку; — при выключенном двигателе очистить и промыть весь инструмент; — отсоединить все шланги и кабели; — отсоединить «зануляющие» кабели и скатать «зануляющий» мат; — закатить установку на трейлер и приготовить ее к транспортировке. — снять средства индивидуальной защиты и убрать их в предназначенное для них место. 7.2. Если буровая жидкость не будет использоваться в течение текущего дня, ее нужно слить, промыть насосную станцию струей воды или антифриза (тосола), чтобы предотвратить их заледенение (в зимний период). 7.3. Перед экскавацией грунта из котлованов, которые предназначены для сбора бентонита, откачать бентонитовый раствор и вывозиться на утилизацию. 7.4. На заключительном этапе работ необходимо заровнять все проделанные экскавации грунта, убрать ограждения и восстановить озеленение. 7.5. Сообщить руководителю работ или лицу ответственному за исправное состояние машины обо всех неполадках, возникших во время работы. 7.6. В зимний период по завершению расширения канала, штанги, находящиеся в канале должны быть пустыми (без бентонитового раствора). 7.7. Произвести демонтаж строительной площадки. 7.8. Произвести уборку мусора на месте проведения буровых работ (бытовой мусор, обрезки трубы, мешки из-под бентонита).
Благодарим Владислава за предоставленный материал! =)
Виды горизонтального бурения и применяемые буровые установки
Каждый из видов горизонтального бурения хорош в определенной ситуации при прокладке инженерных коммуникаций. Некоторые из них вполне взаимозаменяемы, и немаловажную роль при выборе способа играет экономический эффект, достигнутый при прокладке труб.
Например, если проектом предусмотрен метод микротоннелирования для прокладки стального футляра водопровода, а у строительной организации имеется установка горизонтально направленного бурения (или домкратная установка и СПК), то при соблюдении определенных условий микротоннель конечно будет заменен на ГНБ или продавливание футляра.
Итак, рассмотрим подробно каждый из методов горизонтального бурения.
Горизонтально направленное бурение
Метод ГНБ, или как еще называют «наклонно-направленное бурение» — один из самых распространенных методов прокладки напорных трубопроводов и футляров для кабелей. Этот метод так же может применяться для прокладки безнапорных (самотечных) труб, но здесь есть свои особенности, с которыми вы можете детально ознакомиться на странице — Бестраншейная прокладка канализации методом ГНБ.
Бурение скважины осуществляется с поверхности земли, диаметр скважины должен быть на 30-50% больше диаметра трубы. Скважина формируется поэтапным расширением, с применением бентонита и полимеров. Бентонитовый раствор обеспечивает вынос выбуреннго грунта, образование фильтрационной корки, охлаждает буровой инструмент, поддерживает скважину во избежании обрушения. Отработанный бентонитовый раствор с грунтом откачивается из рабочего котлована илосоами и утилизируется на свалку. Нужно отметить, что хорошо сформированная скважина (без обвалов, засоров и т.д.) — это залог успеха и безаварийной работы.
Длина прокладываемых труб — от 25 до 1000 метров и выше, в зависимости от тягового усилия и крутящего момента буровой установки. Диаметр труб от 63 до 1200мм. Материал труб — ПНД, сталь, чугун.
Горизонтально направленное бурение по заданной траектории возможно благодаря системе локации. Траектория бурения ограничена углом забуривания (как правило 26-34 процента) и радиусом изгиба штанг. Допустимый процент изгиба на одну штангу варьируется от 6 до 12 процентов, в зависимости от типа штанг.
Оборудование и установки ГНБ в современном мире весьма разнообразны, к наиболее распространенным производителям относятся Vermeer, Dith With, Tracto-Technik, Robbins, American Augers, Herrenknecht AG, Prime Drilling. В последнее время на рынке ГНБ появилась масса производителей из КНР и Кореи.
Видеоролик, в котором подробно рассмотрена технология ГНБ, а так же преимущества этого метода, есть на главной странице нашего сайта.
Управляемый прокол
Метод управляемого прокола так же является подвидом горизонтального бурения и идеально подходит в тех случаях, когда нужно проложить трубу небольшого диаметра (до 315мм) в стесненных условиях. Этим методом прокладываются полиэтиленовые и стальные трубы, футляры для газового и водяного снабжения, канализации, телефонные и силовые кабели. Данный вид работы реализуют и в больших городах, и в гораздо более мелких населенных пунктах, а также при работах под железными и автодорогами.
Управляемый прокол производится прокалывающей установкой Ditch Witch P80. Комплекс оборудования состоит из самой установки, гидравлической станции, основных инструментов для буровых работ (сюда входят штанги, расширители, буровые головки и многое другое), беспроводной локации.
Основная часть установки для управляемого прокола- это силовой гидроцилиндр, мощность которого 36 тонн. Двухцилиндровый четырехтактный бензиновый двигатель приводится в действие гидравлическую станцию.
Компания ГНБ-строй использует систему локации Eclipse. Она состоит из зонда, расположенного в съемное буровой головке, и локатора, определяющего местоположение в плане и глубину буровой головки, угол уклона в вертикальной плоскости, а также уровень заряда батареи зонда. У наконечника буровой головки скошена поверхность , так что при задавливании буровая колонна отклоняется в сторону. При помощи локатора оператор может наблюдать, каким образом нужно повернуть головку, чтобы скорректировать траекторию в нужном направлении. Если задавливать штанги с вращением, то буровая колонна будет двигаеться прямо.
После выполнения горизонтального бурения буровая головка выходит в приемный котлован, где заменяется на конусный расширитель. Затем пилотная скважина расширяется до необходимого диаметра обратным ходом штанг с уплотнением грунта. В то же время или после предварительного расширения в готовую скважину протаскивают трубу или несколько труб.
Установка направленного прокола работает без применения бентонитового раствора. Стенки скважины держатся благодаря уплотненному слою грунта. Установка может быть использована не только в летний, но и зимний период.
Основными характеристиками установки управляемого прокола являются её легкость и простота транспартировки, компактность, мощность, контроль направления и повышенная электробезопасность. Установка направленного бурения очень удобна в эксплуатации при выполнении проколов под дорогами:
- стартовый котлован сравнительно небольших размеров 1,5х3м;
- для работы не требуется вода, а также откачка отработанного бурового раствора.
Бурошнековое бурение
Бурошнековое бурение – это бестраншейная технология прокладки труб с помощью гидравлической домкратной установки, которая оборудована вращающимся режущим инструментом, запускаемым из рабочего котлована с удалением разработанного грунта шнековым механизмом. Буровая шнековая установка позволяет выполнять прокладку стальных футляров, бетонных и полиэтиленовых труб. Их диаметр от 100 до 1720 мм на длину до 100 м в зависимости от типа грунта.
Для того чтобы реализовать прокладку коммуникаций, необходимо два котлована: стартовый и приемный, глубина которых ниже глубины прокладки трубы на 0,5-1,0 метра. В стартовом котловане монтируется мощная домкратная станция, на которую помещаются буровой механизм с трубами продавливания.
На первом этапе осуществляется подготовка рабочего и приемного котлованов. На втором — производится спуск и монтаж шнековой установки в котловане. На третьем — идет прокладка трубопровода, точное направление которой контролируется лазером. И, наконец, завершение работ. Шнек выводится в приемный котлован, а затем вытаскивается в обратной последовательности. После чего из стартового котлована извлекают установку и шнеки.
Благодаря специальной лазерной системе управления технология горизонтального шнекового бурения позволяет прокладывать трубы с заданным уклоном с высокой степенью точности, что особенно важно при строительстве сетей самотечной канализации.
БУРОШНЕКОВОЕ БУРЕНИЕ
Бестраншейная прокладка коммуникаций
Бурошнековая технология является подземным методом прокладки стальных труб. Это необходимо, прежде всего, при прокладке канализационных сетей, переходов через автомобильные и железные дороги и в зоне подключения коммуникаций к зданиям. Шнековые буровые установки позволяют прокладывать трубы диаметром от 100 до 2000 мм и на длину до 60 м. Выбор конкретной буровой установки осуществляется в зависимости от длины и диаметра бурения
Этапы ведения работ: 1. Подготовка стартового и приемного котлованов; 2. На данном этапе установку ГШБ опускают в подготовленный (стартовый) котлован на заданную отметку, а затем производят контролируемое задавливание трубы с одновременным механическим удалением разработанной породы из ее полости при помощи шнека; 3. При достижении трубой приемного котлована продавливание прекращается. Колонна шнеков и буровая голова извлекаются из обсадной трубы в стартовый котлован; 4. При завершении работ оборудование извлекается из стартового котлована; 5. Демонтаж стартового и приемного котлованов.
Преимуществами данной технологии являются:
- Высокая точность позволяет прокладывать самотечные канализации и трубопроводы без отклонений;
- Сохранение поверхностного грунта, окружающей среды и инфраструктуры;
- Позволяет прокладывать в стеснённых условиях трубопроводы с большим диаметром;
- Рабочие параметры наших установок позволяют прокладывать трубы диаметром от 100 мм до 1820 мм на расстояние до 120 м в зависимости от типа грунта.
Начинаем бурение — важные этапы подготовки
Горизонтальное бурение, выполняемое своими руками, подразумевает проделывание прокола с использованием профессионального оборудования. Прежде чем приступать к проделыванию канала под дорогой или ж/д путями, следует подготовиться к данному процессу. Для получения пробуриваемого отверстия требуется выровнять площадку, на которой будет размещено оборудование.
Размер площадки, на которой будет размещаться установка, должен быть не менее 10х15 м. Площадка делается именно в месте планируемого прокола под дорогой. Только после того, как площадка необходимого размера будет подготовлена, можно перевозить соответствующее оборудование и аппаратуру.
После размещения оборудования проводится процедура установки якоря, что реализуется при помощи шнеков. После процедуры якорения осуществляется процесс регулировки угла входа бура в землю.
Предварительно требуется также подготовить установку, которая подготавливает бентонитовый раствор. Этот раствор замешивает спецмашина, которая должна быть размещена рядом с буровым механизмом. Расстояние между этими аппаратами должно быть не меньше 10 метров. Раствор бентонита применяется для того, чтобы укрепить стенки скважины, а также для устранения земли из буримого канала.
К подготовительному процессу также относятся следующие мероприятия:
- Обустройство специальных приямков на входе и выходе канала. В эти колодцы будет перемещаться избыточное количество раствора.
- Определить наличие подземных коммуникаций, которые не должны быть задеты буровой установкой.
- Изучить характер грунта, на основании чего будет принято решение выбора оптимальной трассы для бурения.
- Настроить связь между прорабом и оператором техники.
От этапа подготовки зависит, как пойдет сам процесс, поэтому к данному мероприятию нужно отнестись с особой важностью. При бурении соблюдается техника безопасности, от которой зависит здоровье и жизнь работников.
Бестраншейные методы ремонта трубопроводов
Эти технологии появились в середине прошлого, XX столетия, но их значение с каждым годом только возрастает, а для нашей страны особенно. Причина – в крайне неблагополучном состоянии инженерных сетей. Согласно статистике среднее число аварийных повреждений трубопроводов на единицу длины в РФ как минимум вдвое выше, чем в странах Западной и Центральной Европы. Необходимость предупреждения преждевременного выхода из строя коммунальных трубопроводов и оперативной ликвидации аварийных ситуаций как никогда высоко подняли значение бестраншейных методов их ремонта. Наиболее востребованными на сегодняшний день являются три из них:
Описание технологии шнекового бурения
Сначала, с помощью пилотных штанг длиной 1м и диаметром 114 мм, строится пилотная скважина. Благодаря оптической навигации, построение пилотной скважины происходит с ювелирной точностью. Далее, проложенный «пилот» служит направляющей для 3-ех метровых шнеков вложенных в соответственно 3-метровые отрезки стального футляра требуемого диаметра, который по мере продвижения вперед, наращивается 3-х метровыми трубными отрезками. Отрезки футляра свариваются между собой по мере продвижения.
Применение шнеков с полым валом имеет значительные преимущества, так как эта система позволяет осуществлять управляемое бурение без разработки приемного котлована. Как это достигается? Всё довольно просто, пилотные трубы не выталкиваются шнеками, а шнеки “наезжают” на пилотные трубы, т.к. диаметр вала шнеков немного больше диаметра пилотных штанг.
После завершения прокладки футляра пилотные трубы и бурошнеки извлекаются на поверхность, в рабочий котлован. Такая технология имеет неоценимое преимущество для выполнения врезок в существующие колодцы любого, даже 1м диаметра, так как не требуют извлечения пилотных труб и шнеков из премного колодца.
Еще одним дополнительным преимуществом является возможность преодолевать возникающие при пилотном бурении препятствия. Для этого полые шнеки, вложенные в отрезки стального футляра, одеваются на пилотные трубы и скважина разбуривается до препятствия. Далее пилот вместе с полыми шнеками оттягивается назад, в стартовый котлован. После этого препятствие удаляется тем или иным способом, после чего пилотное бурение может быть возобновлено, без необходимости разработки котлована на месте столкновения с препятствием.
Оборудование характеризуется компактностью и особой конструкцией привода, который передает вращение непосредственно на буровую колонну без применения редуктора. Специально разработанный гидравлический блок управления и гидравлическая станция хорошо приспособлена для работы бурошнековой установки, обеспечивая эффективную и энергосберегающую работу на строительном объекте.
Преимущества бурошнекового метода
Траншейная технология прокладки коммуникаций считается морально устаревшей по экономическим и производственным причинам. Первая выгода шнекового горизонтального бурения — объем работ и количество нужных трудовых ресурсов. С бурильной установкой справляется одна бригада рабочих, а объем вынутой земли много меньше. При этом сроки строительства в зависимости от длины коммуникаций сокращаются в 2-20 раз.
Экономические затраты на горизонтальные направленные работы сокращаются на 30 %. При этом не нужно прерывать движение транспорта при прокладке труб под дорогами или реками, а железнодорожное и асфальтное полотно остается нетронутым.
Во время бурения экология не страдает, а сам процесс доставляет минимум неудобств людям. Риск возникновения аварий на участке сводится к минимуму благодаря использованию управляемых буровых головок.
Недостаток технологии горизонтального бурения заключается в невозможности работы на подвижных грунтах.
Расширение канала — завершающий этап
Как только проделывание пилотного канала готово, нужно приступать к процедуре его расширения. Бурильная головка демонтируется, и вместо нее нужно установить риммер. Это важный конструктивный элемент установки, который применяется для прокладки трубопровода горизонтальным методом. Это устройство служит для расширения пилотного канала.
Риммер способствует увеличению диаметра канала в обратном пути, то есть, от выхода к входу.
В зависимости от поставленной задачи получения диаметра отверстия, увеличение размера канала может происходить несколько раз.
Увеличение размера скважины проводится до того, как будут заложены коммуникации. В процессе выполнения работ обязательно нужно контролировать, чтобы на бур подавалась охлаждающая жидкость. Перебои с подачей охлаждающей жидкости приведут к перегреву установки, и выходу из строя геолокационной аппаратуры.
Схема проведения работ.
1 этап: управляемое пилотное бурение
При управляемом пилотном бурении задаётся ось прокладываемой в последствии трубы. Оператор установки через монитор непрерывно контролирует положение пилотной головки с диодной мишенью PERFORLUX и имеет возможность немедленно реагировать на любые отклонения от заданной траектории бурения. Длина пилотного бурения различна для разных установок PERFORATOR и может достигать 120м.В трудноуплотняемых грунтах подача бентонитового раствора через двухтрубную пилотную штангу снижает трение и помогает достигнуть заданных длин бурения. Важным элементом при пилотном бурении является система навигации состоящей из диодной мишени PERFORLUX, расположенной в пилотной буровой головке, камеры и монитора.
(Вид 2) При помощи этих элементов оператор контролирует положение буровой головки и удерживает став пилотных штанг на заданной оси бурения. В случает отклонения (Вид 1),оператор поворачивает пилотную буровую головку в нужное положение (Вид 2) и без вращения вдавливает пилотные штанги в грунт. Скошенная плоскость пилотной буровой головки позволяет вернуть её на ось бурения (Вид 3). Таким образом горизонтальное бурение выполняется с высокой точностью.
(Вид 2)
Внешний вид элементов системы навигации
| Диодная мишень PERFORLUX | Камера | Монитор |
Инструмент для пилотного бурения состоит из следующих элементов:
- Пилотная буровая головка;
- Штанга с крепления диодной мишени PERFORLUX;
- Пилотные штанги, в кол-ве необходимом для достижения требуемой длины бурения
- Промывочная головка, необходимая для подачи бентонита в пилотную буровую головку
В плохо уплотняемых грунтах пилотное бурение весьма затруднено из-за сильного обжима пилотных штанг и большого сопротивления как их продавливанию, так и вращению. Для смазывания пилотных штанг и снижения трения при продавливании требуется подача бентонитового раствора в пилотную буровую головку. Двухтрубная конструкция пилотных штанг PERFORATOR позволяет не только пропускать луч диодной мишени от PERFORLUX к камере, но и подавать бентонитовый раствор в пилотную буровую головку.
Затем бентонитовая смесь поступает в пилотную буровую головку и через форсунки подаётся в грунт, размывает его, а так же смазывает поверхность пилотных штанг, тем самым снижает трение пилотных штанг о грунт и позволяет производить пилотное бурение на длину до 120м.
2 этап: Расширение и запрессовка прокладываемых труб
На 2 этапе работ к проложенным по оси бурения пилотным штангам присоединяется расширитель, соединяющий пилотные штанги и прокладываемые трубы. Оператор вдавливает трубы по направлению, заданному пилотными штангами, а грунт попадающий внутрь трубы размельчается буровой головкой и транспортируется шнеками по трубам в стартовый котлован. Пилотные штанги удерживают трубы от смещения с оси бурения, постепенно выдавливаются по мере увеличения длины трубы и демонтируются из приёмного котлована.Для снижения трения прокладываемых труб о грунт и уменьшения сопротивления продавливанию на внешнюю сторону труб подаётся бентонитовый раствор по небольшой трубке, приваренной к прокладываемым трубам. Важно правильно подобрать консистенцию и состав бентонитовой смеси в зависимости от типа грунта. Это может стать решающим фактором для успешной прокладки трубопровода.
Последовательность выполнения работ
С помощью шлифмашины или болгарки затачивают кусок арматуры длиной до 2 м, которую нужно затачивать равномерно. Если использовать арматуру длиной больше 2 м, то она согнется.
Потом можно начать бурение. Для этого заточенный кусок арматуры забивают кувалдой в землю в нужном направлении.
После того как отрезок весь забивают, к нему приваривают следующий кусок арматуры. Это позволяет заглубиться на нужную глубину. Если прут уперся в породу, то можно его изогнуть, но нужно быть очень внимательными. Процесс завершится после того, как на выходе появится заостренная часть арматуры. Так формируют направляющий стержень.
Дальше берут трубу диаметром с большим диаметром и надевают на арматуру. Поверх неё надевают еще одну трубу (буровой стакан), которая не позволит ей расплющиться при ударах, после забивания стакан снимают. Трубу тоже затачивают болгаркой, чтобы она свободней шла в землю.
После забивки трубы на глубину до 2 м в нее устанавливают насос и подают воду. Для увеличения давления нужно использовать насадки меньшего диаметра. Из открытой части трубы пойдет вода, для которой используют бочку объемом от 150 л.
Когда работа завершится, бочку убирают и опорожняют. Потом можно приваривать еще один отрез и продолжить процесс своими руками, пока труба не появится с другой стороны.
ГНБ
Горизонтально-направленное бурение (метод ГНБ) – способ проложить различные коммуникации под землей бестраншейным способом. При использовании метода поверхность ландшафта остается нетронутой, включая элементы благоустройства, дорожное полотно, строения и другие объекты. На данный момент разработано несколько проверенных методов горизонтально-направленного бурения, которые активно используются в целях снижения стоимости прокладки коммуникаций и сохранения объектов на поверхности земли.
Источники
- https://stroy-podskazka.ru/bury-dlya-zemlyanyh-rabot/o-gorizontalnom-burenii/
- https://www.prof-tm.com/buroshnek
- https://gnbs.ru/baza-znaniy-po-tehnologii/gorizontalno-napravlennoe-burenie/gorizontalnoe-shnekovoe-burenie-tehnologiya-metoda
- https://specingtonnel.ru/nashi-uslugi/gorizontalnoye-shnekovoye-bureniye/
- https://library.stroit.ru/articles/gnb/
- https://ingestroy.ru/buroshnek/
- https://gnb-stroy.com/services/gorizontalnoe-burenie
- https://FB.ru/article/466739/gorizontalnoe-shnekovoe-burenie-tehnologiya-etapyi-preimuschestva
- https://perforator.su/tekhnologiya.html
[свернуть]
