Бестраншейная прокладка трубопроводов исключает проведение трудоемких земляных работ. Она проводится по-разному и подразделяется на несколько способов, каждый со своими особенностями. Одна из популярных технологий — горизонтально-направленное бурение, сокращенно ГНБ.
Суть технологии ГНБ
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — бестраншейный способ прокладки коммуникаций с использованием буровых установок. Конфигурация магистрали может быть прямолинейной или криволинейной, ее длина достигать 2 км, а диаметр труб составлять 1200 мм. В процессе работы сначала в грунте бурят скважину и расширяют ее, а затем через нее протягивают трубы.
Технология была изобретена в 1963 году как альтернатива традиционному способу с рытьем траншей. Массовое распространение получила в середине 70-х, когда при помощи этого метода была произведена прокладка коммуникаций в заливе Монтерей в Калифорнии.
Особенности ГНБ
Прокладка трубопроводов методом ГНБ ускоряет процесс в несколько раз по сравнению с традиционным рытьем траншей. Технология позволяет не разрушать ландшафт и объекты инфраструктуры: трубы можно протянуть под уже действующей железной дорогой или автотрассой, под парком или рекой, под плотной жилищной застройкой и т.д. Способ используют:
- При прокладке газо- и водопроводов.
- При производстве нефтескважин.
- При прокладке и замене коммуникаций.
- Для протяжки электрокабеля и т.д.
Принцип работы простой. Сначала определяют две точки для входа и выхода бура, например, это два берега реки. Затем на месте входа устанавливают буровое оборудование и делают скважину, после чего ее в обратном направлении расширяют риммером за два и более захода до необходимых размеров. Диаметр тоннеля в 1,5—2 раза превышает диаметр трубы — это необходимо для ее беспрепятственного прохождения по скважине. Протягивание производят буром при помощи плети, зафиксированной на переднем конце трубы, начинают с противоположного берега в сторону буровой установки.
Главная сложность в проведении работ — управление буром, который находится вне зоны видимости рабочих. Проблема решается путем использования системы локации. Она состоит из зонда — его монтируют на переднюю часть бура — и синхронизатора, находящегося в руках оператора. Зонд в процессе движения получает всю информацию о работе бура — об углах, направлении, температуре — и передает данные через синхронизатор оператору. При возникновении сложностей, например, при появлении препятствий, он исправляет проблему.
Чтобы изменить направление тоннеля два раза на участке длиной менее 5 метров, изгиба буровой штанги недостаточно, так что маршрут необходимо изменять, прокладывать с учетом этой особенности.
Оборудование и оснастка для метода ГНБ
При прокладке трубопроводов по технологии горизонтально-направленного бурения используют специальное оборудование и оснастку:
- Бурильную установку ГНБ.
- Систему локации.
- Риммер (расширитель).
- Бурильную штангу.
- Насосно-смесительный блок.
- Сварочные аппараты.
Буровая установка
Представляет стационарное оборудование или самоходную машину — передвигается на гусеницах или колесах — с закрепленным на раме буром, двигателем и гидравликой. Здесь же находится место для оператора и панель управления. На раме также зафиксирована каретка, отвечающая за поступательное перемещение штанг и их подачу. Надежная фиксация на грунте осуществляется при помощи опор и анкеров.
Буровые установки отличаются:
- По максимальному диаметру и длине скважины.
- По мощности тягового усилия.
- По габаритам установки.
- По величине крутящего момента.
Система локации
Обеспечивает определенную схему движения бура, его выход в заданной точке, обход препятствий в виде других трубопроводов, кабелей и т.д. Состоит из зонда и локатора. Первый передает данные о положении бура в грунте, второй принимает информацию, которую видит оператор и корректирует работу установки.
Риммер
Расширяет скважину после бурения. Состоит из корпуса и зубьев с наконечниками. Риммер может быть шнековым, винтовым, роллерным и т.д.
Бурильная штанга
Передает идущий от установки крутящий момент на бур или риммер. Надежную фиксацию насадок обеспечивает внутренняя и наружная резьба.
Насосно-смесительный блок
Отвечает за усиление стенок тоннеля, предотвращает их разрушение путем подачи в рабочую зону специального раствора (бетонита). Кроме подачи обеспечивает подготовку раствора, очистку форсунок бура от грунта, отвечает за охлаждение буровой головки.
Сварочный аппарат
Сварочный аппарат используется для сварки стыков трубопровода, который состоит из нескольких участков.
Этапы технологии ГНБ
Технология горизонтально-направленного бурения подземных скважин состоит из таких этапов:
- Предварительные работы.
- Бурение пилотной скважины.
- Расширение тоннеля.
- Протягивание трубы.
- Сдача объекта в эксплуатацию.
Предварительные работы
Сначала выбирают площадку, для стандартных бестраншейных установок достаточно размера 10х15 метров, подготавливают подъездные пути для транспорта. Фиксируют бурильную установку, чтобы избежать ее смещения в процессе работы. Регулируют и выравнивают бурильную головку в месте входа, корректируют ее угол наклона, ограждают место работ предупредительной лентой.
Бурение пилотной скважины
Перед проколом грунта калибруют системы локации, на головку устанавливают зонд, который будет передавать информацию по направленному прохождению бура в грунте. Для упрощения управления и разрушения грунта буровая головка оснащена лопаткой со скосом и зубьями и соединена с гибкой штангой.
Через отверстия в головке в скважину закачивается раствор бетонита, он выполняет ряд функций:
- Снижает трение на головке и штанге.
- Не дает обвалиться стенкам скважины.
- Упрощает разрушение породы.
- Охлаждает рабочий инструмент.
- Очищает место прокладки от разрушенной породы.
В процессе подземного движения бура на экране оператора высвечивается информация о местоположении головки. При отклонении от заданной траектории выполняется коррекция — установку выключают, меняют положение скоса и задавливают буровые штанги. После регулировки движение продолжается до выхода в заданной точке.
Расширение тоннеля
Расширение скважины выполняют в обратном направлении — к месту буровой установки. Перед этим головку меняют на риммер. Скважину расширяют в один или несколько этапов, до обеспечения нужного диаметра.
Протягивание трубопровода
На выходе скважины размещают трубопровод с закрепленной к переднему концу плетью. Ее соединяют с концом риммера, после чего установка начинает затягивать трубу в скважину по уже готовому тоннелю, движение идет по направлению к буровому оборудованию.
Сдача объекта
На этом этапе территорию убирают, а технику отгоняют к месту постоянного базирования. Работу сдают, подписывают акт выполненных работ и вместе с инженерной документацией передают заказчику.
Преимущества и недостатки технологии ГНБ
Технология горизонтально-направленного бурения имеет свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
- Отсутствие земляных работ.
- Прокладка без остановки функционирования других объектов.
- Снижение стоимости по сравнению с траншейной технологией.
- Ускорение процесса в несколько раз.
- Отсутствие необходимости восстановления раскопанных участков.
- Работа в любое время года.
Кроме того, способ экологичен, не наносит вреда окружающей среде, не разрушает поверхность грунта.
Но метод ГНБ имеет и существенные недостатки, среди которых:
- Невозможность работы в рыхлом грунте.
- Резкое повышение стоимости, если траншея углубляется более чем на 1,5 метра.
- Необходимость тщательной разведки местности, по которой будет идти труба.
- Невозможность прокладки при сложной траектории тоннеля, которая ограничивается длиной штанги.
Также при ГНБ технологии используют дорогое специфическое оборудование, которое может использоваться только для бурения скважин под прокладку труб.
Недостатков много, и они значительные, преимущества же заметны в первую очередь при сравнении с траншейной технологией. Но, если анализировать другие бестраншейные способы, то перечисленные плюсы частично нивелируются, и технология не выглядит такой уж безупречной.
А при сравнении, например, с санацией полимерного рукава, метод ГНБ даже проигрывает. Так, кроме перечисленных нами преимуществ для ГНБ (отсутствие земляных работ, не затрагивание инфраструктуры, экологичность), способ санации полимерным рукавом имеет дополнительные достоинства — возможность работы в стесненных условиях, где нельзя использовать технику с большим весом, прокладка трубопроводов самой сложной конфигурации, отсутствие необходимости согласования прокладки и т.д.
Поэтому при выборе технологии лучше внимательно проанализировать плюсы и минусы каждой и выбрать действительно лучший способ.
