Горизонтальное бурение: преимущества и технология исполнения

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) — это способ прокладки труб, а также кабелей не имея рытья траншей, выполняемый, обычно, под автомобильными и железными дорогами. Для реализации подобного метода применяется специальная техника, к которой можно отнести буровые установки направленного бурения. При помощи таких установок работа делается на 90% под землёй.

Метод горизонтального бурения — это современный способ прокладки трубопроводов разного назначения

Содержание

• 1 Назначение и основные достоинства метода ГНБ
• 2 Необходимое оборудование
• 3 Подготовительные работы перед ГНБ
• 4 Выполнение пилотной скважины
• 5 Расширение
• 6 Прокладка трубопровода

Назначение и основные достоинства метода ГНБ

Метод горизонтально направленного бурения сейчас считается довольно востребованным. В первую очередь — это связано с тем, что применение подобного метода дает возможность снизить финансовые затраты по прокладке трубопровода в 2,5–3 раза.

Рассмотрим основные задачи, которые выполняются посредством этого способа:

• прокладка труб, которые будут выполнять функцию защитного футляра (кожуха) для различных силовых кабелей;
• технология ГНБ дает возможность провести бестраншейный монтаж трубопроводов, которые транспортируют питьевую воду или стоки.

Важно! Прокол под железной дорогой или автополотном — это единственный вариант монтажа коммуникации не имея рытья традиционной траншеи.

ГНБ прокол под дорогой или другим инженерным сооружением дает возможность сохранить природный ландшафт, что также является важным достоинством. Рассмотрим другие преимущества ГНБ:

• кроме финансовых расходов, снижаются и трудозатраты, поскольку основную работу выполняет специальная техника;
• при помощи ГНБ прокола можно проложить трубопровод или кабельный канал не только под транспортными путями, однако и под водоёмами.
• для этот работы не требуется большое количество человек. Обычно, достаточно незначительной бригады, состоящей из 3–5 человек.

Для выполнения таких работ не требуется много места, а окружающий ландшафт не будет испорчен

Бурение горизонтальных скважин по праву можно считать уникальным способом, технология которого исключает нанесения вреда окружающей среде и снижает трудозатраты, а также денежные расходы.

Необходимое оборудование

Всю технику, которая эксплуатируется для бурения методом ГНБ, подразделяется на несколько основных разновидностей:

• машина для горизонтально направленного бурения ГНБ;
• локационная система для бурения;
• второстепенные комплектующие (скобы, фиксаторы и т. д.).

Локационная система для бурения горизонтальных скважин необходима для организации контроля над буром. Это довольно важно, поскольку бур в период работы находится в почве, т.е., за пределами видимой зоны. Такая система предохраняет бур от столкновения с различными преградами, которые могут повредить буровое оборудование.

Геолокационная система для контроля рабочего процесса оснащается мини-зондом, который необходим для отслеживания геолокационных показателей в период бурения. Мини-зонд устанавливается на головку бура и на аппарат. Данные, передающиеся зондом, поступают оператору, который вносит коррекцию в рабочий процесс.

Стоит отметить, что оборудование для ГНБ является очень дорогим и относится к профессиональной технике. Установка горизонтального бурения (УГБ) может иметь различную конфигурацию, тем не менее, все такие машины состоят из следующих конструктивных элементов:

• кузов;
• двигатель;
• ходовая часть.

Оборудование для ГНБ является профессиональным и имеет высокую стоимость

Функциональная часть УГНБ состоит из трёх основных составляющих:

• буровой элемент;
• шланг, который подаёт воду на буровой элемент (это нужно для охлаждения бура);
• панель управления.

Все УГНБ классифицируются по одному главному показателю — граничному усилию протяжки. К другим характеристикам этих машин можно отнести:

• показатели сечения канала, который может выполнить такая машина;
• максимальная длина канала;
• показатель расхода бетонита (л/мин);
• применение метода горизонтального бурения учитывает также максимально возможный радиус изгиба буровых штанг. Такой показатель считается довольно важным, поскольку влияет на подвижность буровой установки и на её возможность обхода различных препятствий.

К второстепенному оборудованию относят следующие устройства:

• фиксаторные элементы;
• переходники;
• расширители;
• насосное оборудование;
• генераторы, функционирующие от электричества;
• устройства для освещения.

Установка горизонтального бурения должна быть подобрана правильно, в соответствии со всеми факторами, перечисленными выше.

Подготовительные работы перед ГНБ

Горизонтальное бурение подразумевает прокол, осуществляемый профессиональным оборудованием. Тем не менее перед тем как приступить к бурению под дорогой, нужно выполнить подготовительные работы.

Бурение горизонтальным способом требует проведения подготовительных работ

В первую очередь необходимо подготовить ровную площадку для буровой установки. Для этого нужно разровнять площадку, которая должна иметь примерный размер 10х15 м. Помимо этого, в некоторых конкретных обстановках не обходиться не имея подготовки объездного пути для бурового комплекса.

Важно! Подготовленная площадка обязательно должна быть ограждена предупреждающей лентой. Это нужно для того, чтобы исключить проникновение посторонних людей на территорию. Такая лента устанавливается на высоте примерно 80 см над землёй.

Площадка под бурильную технику подготавливается в том месте, где будет прокладываться скважина. После подготовки площадки нужно провести установку бурильного оборудования и расположить его в нужном положении для осуществления прокола.

Помимо этого, стоит заякорить опорную плиту для оборудования. Это мероприятие делается посредством шнеков. Далее, нужно отрегулировать угол входа бура в грунт.

Прокол методом горизонтально направленного бурения ГНБ делается с учётом техники безопасности, а также всех необходимых строительных норм. В процессе бурения используется специальный бентонитовый раствор. Аппарат, подготавливающий такой раствор, должен находиться сбоку от установки горизонтально направленного бурения. Дистанция между УГНБ и установкой для подготовки бентонита должна составлять не менее 10 м. Бентонитовый раствор выполняет следующие функции:

• укрепление стенок скважины канала;
• а также такой раствор способствует удалению грунта из канала.

В местах входа и выхода канала рекомендуется обустройство специальных приямков, в которые будет утилизироваться лишний раствор. Кроме того, нужно наладить постоянную радиосвязь между руководителем бурильного процесса и операторами техники.

Рассмотрим, что ещё нужно выполнить в процессе подготовки к горизонтальному бурению ГНБ:

• определить места, где проходят подземные коммуникации, чтобы не задеть их при бурении;
• изучить состав грунта и его особенности. Это необходимо для разнообразия оптимальной трассы бурения.

В месте прокола должно быть небольшое углубление, заполненное бетонитовым раствором

Выполнение пилотной скважины

После того как все подготовительные работы будут сделаны, можно приступить непосредственно к прокладке труб методом горизонтального направленного бурения. Для этого буровая установка располагается в необходимом месте. Далее, необходимо выполнить проверку (пилотную скважину). Показатели сечения этот скважины быть должны примерно 100 мм.

При организации пилотной скважины под железнодорожными путями или дорогой, движение бурового элемента должно регулироваться системой геолокации. Не имея этот системы или в случае её неисправности запрещено выполнять бестраншейные работы.

Первоначальная позиция головки бура, обычно, составляет 10–20° по отношению к горизонту. Такой угол должен постоянно уменьшаться зависимо от глубины погружения. После того как будет достигнута нужная глубина для прокладки трубопровода методом ГНБ, делается бурение в горизонтальной плоскости. В период бурения разрешается вносить коррективы в движение бурильного наконечника. Коррекция движения бура осуществляется в том случае, в случае, если он отклоняется от заданной траектории. Определение отклонения от нужной траектории выполняется при помощи системы позиционирования.

Метод прокола подразумевает проверку положения бура посредством геолокационной системы через каждые 3 м. После прохода определённой точки головка бура начинает продвигаться вверх, что дает возможность достигнуть точки выхода. Выход из грунта (так же как и вход) должен быть заблаговременно рассчитан и выполняться под строго определённым углом.

Пилотную скважину нужно расширить, это производится с помощью специального приспособления — риммера

Расширение

На следующем этапе прокладки труб под дорогой нужно провести расширение пилотного канала. Для этого делается демонтаж бурильной головки, а на её место устанавливают специальное устройство — риммер. Риммер — это конструктивный элемент, применяемый при прокладке труб методом ГНБ, который выполняет функцию расширения пилотного канала. Стоит отметить, что риммер является расширителем обратного действия (он протягивается от выхода канала к его входу).

С учётом технологии бурения гнб, чтобы достичь необходимых показателей диаметра, расширение выполняется от одного до нескольких раз. Количество расширений зависит от того, каким диаметром должна обладать будущая скважина.

Горизонтальное бурение может выполняться и в тяжёлых условиях (плохая почва, обилие помех на пути бура и т. д.). В таком случае работы по расширению скважины выполняются до того, как в канал будут проложены необходимые коммуникации. Помимо этого, стоит отметить, что все работы должны выполняться с использованием охлаждающей жидкости. Это связано с тем, что геолокационная аппаратура является довольно чувствительной к повышенным температурам. Прокол дороги — серьёзное мероприятие, которое должно быть продумано от начала и до конца.

Существует ещё один важный фактор, который стоит предвидеть — осыпание грунта. Прокол под дорогой методом ГНБ должен также учитывать то, что перед началом протягивания пластиковых или металлических труб в скважину их нужно соединить. Конструкция должна быть надёжно соединена, в противном случае могут возникнуть проблемы. Далее при выключенном бурильном оборудовании выполняется стыковка кольцевого расширителя со штангами. Затем через вращающийся вертлюг стыкуют необходимую коммуникацию. Для стыковки потребуется специальный переходной элемент или др. возможное устройство.

Полезная информация! Метод ГНБ учитывает подбор расширительной детали по такому расчёту: канал должен быть на 25% больше протягиваемого трубопровода. В случае, если коммуникация прокладывается с теплоизоляцией, то тогда канал должен быть больше на 50%.

Готовый канал должен быть шире трубы примерно на четверть

В случае, если показатели давления внутри канала большие, то тогда бентонитовый раствор равномерно заполняет пространство между наружной стенкой трубы и внутренней стенкой скважины. После того как бентонитовый раствор затвердеет, исключается просадка почвы.

Прокладка трубопровода

Прокол под железной дорогой или автомобильным полотном выполняется в первую очередь. Далее, делается расширение скважины до нужного диаметра. На 3-ем этапе выполняют по методу ГНБ прокладку труб.

Это делается очень просто: трубопровод затягивается вместе с последним расширительным риммером. Крепление коммуникации к расширителю делается посредством специальных соединительных скоб или вертлюг.

Предварительно выполняется протягивание проводника через готовый канал. Это нужно при организации кабельной проводке в коммуникации. В таком случае трубопроводная конструкция будет служить защитным кожухом, предохраняющим проводку в грунте от повреждения.

Такая технология дает возможность быстро, надёжно и экономно протянуть трубопровод через грунт не имея организации траншей, которые, обычно, выполняются вручную. После прокладки трубопровода ГНБ можно считать завершённым. В конце нужно эвакуировать бурильное и др. оборудование с рабочей площадки.