Давно прошли те времена, когда прокладка коммуникаций ассоциировалась лишь с рытьем траншей, и, чтобы протянуть трубу, приходилось разрывать пол участка. Технология бестраншейной прокладки позволяет обойтись «малой кровью»; благодаря чему горизонтально направленное бурение (ГНБ) становится все более востребованной услугой. Разбираемся в особенностях и преимуществах технологии, а также в техническом и финансовом аспекте бурения.
Укладка трубопровода большого диаметра Источник gnb-mos.ru
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.
Что собой представляют буровые установки для горизонтально-направленного бурения
Из чего же состоит комплекс? В его состав входит непосредственно буровая установка и узел приготовления раствора для процесса бурения.
Все оборудование может вполне поместиться в небольшой трейлер, что делает такую установку мобильной, автономной. Поэтому перевозить такой комплекс можно на любое расстояние.
Преимуществом технологии является быстрый монтаж (2-4 часа). С применением методики время производства работ сокращается примерно в 1,5 раза.
За одну смену бригаде удастся проложить примерно 100 м трубопровода, если они будут пользоваться методом горизонтально направленного бурения, технология которого доступна всем современным компаниям, добывающим нефть.
Стоит отметить, что такие установки способны работать с поверхности земли, в отличие от традиционных приспособлений, для которых роются котлованы или небольшие углубления. Это не нарушает плодородный слой грунта, не оказывает пагубное влияние на экосистему.
Для ГНБ используются специальные комплексы, устанавливающиеся на поверхностном слое грунта. Глубина установки не должна превышать 15 м. Бурение производится по предварительно заданной траектории. При этом отверстие после бурения имеет незначительный диаметр.
Преимущество методики – в высокой точности системы геолокации. Максимально допустимое отклонение прибора – 0,1%. Т.е. из 100 метров отклонение может быть не более 10 см. Это позволяет без каких-либо затруднений определять координаты буровой головки и прокладывать трассу согласно проекту.
Только после проделанных работ скважина расширяется до большего диаметра, который позволит провести монтаж системы трубопроводов.
Нефтегазовая промышленность на данный момент играет основную роль в экономическом продвижении государства, являясь самой конкурентоспособной сферой производства на мировом пространстве. Поэтому стоит уделять как можно больше внимания усовершенствованию технологий, развитию существующих, таких как горизонтально направленное бурение.
Современное производство оборудования для нефтегазовой промышленности обычно осуществляется с участием программного обеспечения. Для эксплуатации такого рода технологий требуется высокий уровень подготовки.
Благодаря квалифицированным кадрам, а также применяемым технологиям и методикам, сегодня нефтегазовое приспособление ничем не уступает западным аналогам, а касательно ценовых характеристик занимает более выгодные места.
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.
Важные моменты при бурении
При проделывании скважины нужно учитывать такой фактор, как осыпание грунта. В канал могут затягиваться как пластиковые, так и стальные трубы
Только важно учесть при этом один критерий, что пластик может укладываться под изгибом, например, при проколе под водоемом, а металлические трубопроводы нужно укладывать только в исключительно горизонтальном направлении
При протягивании труб в скважину, их следует соединить. Причем соединение должно быть максимально надежным, иначе впоследствии не избежать проблем с канализацией. Стыковка со штангами кольцевого расширителя выполняется при выключенном оборудовании. Через вертлюг, который вращается, проводится стыкование коммуникаций. Для стыкования применяются специальные переходники.
Если давление в канале большое, тогда раствор бентонита распределяется равномерно, заполняя тем самым пространство между наружными стенками труб и внутренней частью канала. После застывания раствора полностью исключается вероятность просадки почвы.
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.
Технология ГНБ своими руками
Ручное горизонтальное бурение начинается с проектирования. Оценить глубину пролегания и расположение уже проведенных коммуникаций все же стоит. Такие предварительный работы помогут избежать многих неприятностей.
После составления примерной схемы нужно вырыть 2 котлована — начальный и приемный. Учтите, их глубина должна быть удобной в том плане, что установку там будет комфортно расположить и использовать.
Приступайте к созданию скважины путем ручного вращения установки. Если при работе бур заклинивает, то достаточно налить воды в отверстие и постепенно вытащить инструмент из земли. Может случиться так, что сразу вытащить не получится, тогда налейте еще воды и попробуйте вытащить через несколько часов. За это время вода размягчит землю, буру легче будет выйти. Кстати, использование воды позволяет также укрепить стенки будущего тоннеля. Такую хитрость используют и профессиональные рабочие при эксплуатации установок ГНБ.
После формирования отверстия нужно еще несколько раз пройти буром для удаления остатков грунта и увеличения отверстия. Затем можно приступать к протаскиванию трубы, футляра или кабеля. Для этого можно присоединить трубопровод к наконечнику продетого через скважину бура. А затем просто извлечь установку из грунта, тем самым осуществить транспортировку трубы.
Такой подход позволяет значительно сократить расходы на бурение горизонтальной скважины, позволяет осуществить обычную прокладку трубопровода или, в случае необходимости, прокол под дорогой своими руками. Для осуществления данного технологии нужны лишь элементарные навыки строительства и физическая сила.
Источник
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.
Машины и рабочее оборудование
Оборудование, используемое для прокладки коммуникаций методом ГНБ, разделяется:
- Машины для совершения горизонтального бурения;
- Системы локации, применяемые для координации позиционирования буровой головки;
- Вспомогательные инструменты для ГНБ установок.
Машины для ГНБ
Все работы проводятся дорогостоящими профессиональными комплексами. Машины могут иметь разную конфигурацию, но основные части у них общие:
- Рама;
- Дизельный двигатель (ДВС);
- Силовая часть (гидронасосы распределители).
По классу машины разделяются на мини, миди и макси. Где мини – самые простые облегченные малотоннажные установки. Такая машина обладает небольшими размерами, и применяется при работе с трубами малого диаметра и ограниченной длиной трассы.
Более крупные буровые установки характеризуются средними и максимальными диаметрами труб и увеличиной длиной бурения. Также нужно обращать внимание на величину расхода буровой смеси и допустимый радиус изгиба буровых штанг, который является критерием способности изменять траекторию бурения во время работы ГНБ установки.
Навигация для ГНБ
Так как во время бурения головка находится в невидимой зоне, то контролировать процесс помогает система локации. Она состоит из излучателя, расположенного в буровой головке, и принимающего локатора, который выдает полученную информацию на дисплей, для визуального мониторинга траектории бурения и своевременного реагирования на возможные преграды.
Вспомогательные инструменты
К ним относятся: буровой инструмент ГНБ, вертлюги, серьги, фиксаторы для протяжки ПВХ обсадных элементов трубопровода. Также насосы для выкачивания буровых растворов, электрогенераторы, расширители и переходники.
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.
Метод продавливания грунта
Проведение трубопроводов бестраншейным способом также предполагает использование метода продавливания грунта. Этот вариант более эффективен при укладке стальных труб большого диаметра, до двух метров. Процесс аналогичен методу прокалывания, но продавливание выполняется открытым концом. Образующуюся в результате землю удаляют.
Необходимая степень усилия для продавливания создается гидравлическими домкратами, установленными по всей окружности трубы. Работы такого типа можно проводить на грунте с большим содержанием глины, суглинков и песка. Оптимальная величина диаметра используемых труб может лежать в пределах от 60 см до 172 см. Прокладывать трубопроводы продавливанием грунта можно на участках шириной не более 100 метров. Таким методом часто укладывается труба в канаву на заезд, так как это достаточно эффективный способ.
Продавливание грунта выполняется следующим образом:
- Вначале необходимо вырыть котлован.
- Затем устанавливается упорная стена, на которой крепятся домкраты.
- Соединяют один конец трубы и домкраты, расположенные на стене. Другой конец остается открытым.
- Усилия, создаваемые домкратами, переходят на трубу, ее свободный конец вдавливается в слой грунта.
- Движение детали в грунте приводит к образованию внутри земляного столба. Его удаляют с помощью лопат, имеющих длинную и короткую рукоятку, а также используя ударные пневматические приспособления.
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.
Установки ГНБ
Установка ГНБ Universal HDD
Установки (машины) ГНБ представляют собой комплексную строительную технику. Типичная машина включает в себя — раму, кузов, ходовую часть (гусеничную или колёсную) энергетическую установку (дизельный двигатель), гидростанцию, устройство подачи штанг, , панель управления (рабочее место оператора).
Установки классифицируются согласно максимальному усилию протяжки, измеряемому в тоннах. Другими важными характеристиками, которые косвенно связаны с ним, являются максимальный диаметр расширения и максимальная длина бурения.
Второстепенные показатели, которые могут характеризовать потребительские качества установки ГНБ — радиус изгиба колонны штанг (показывает, насколько сильно можно изменять траекторию пилотного бурения), а также расход бентонитового раствора (л./мин., показывает, насколько часто необходимо будет пополнять резервуар смесительного устройства для приготовления бурового раствора).
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.
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, нужно выполнить проверку (пилотную скважину). Показатели сечения такой скважины должны быть примерно 100 мм.
При организации пилотной скважины под железнодорожными путями или дорогой, движение бурового элемента должно регулироваться системой геолокации. Без такой системы или в случае её неисправности запрещено выполнять бестраншейные работы.
Первоначальная позиция головки бура, как правило, составляет 10–20° по отношению к горизонту. Этот угол должен постоянно уменьшаться в зависимости от глубины погружения. После того как будет достигнута нужная глубина для прокладки трубопровода методом ГНБ, производится бурение в горизонтальной плоскости. Во время бурения разрешается вносить коррективы в движение бурильного наконечника. Коррекция движения бура осуществляется в том случае, если он отклоняется от заданной траектории. Определение отклонения от нужной траектории выполняется с помощью 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 позволяет достигнуть точки выхода. Выход из грунта (так же как и вход) должен быть заранее рассчитан и выполняться под строго определённым углом.
Пилотную скважину необходимо расширить, это делается при помощи специального приспособления — риммера
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.
Установка горизонтального бурения своими руками
Существует несколько видов ручных буров. Их можно купить в специальных магазинах, руководствуясь их рабочими характеристиками стоимостью агрегата. Но можно сделать ручной бур для горизонтального бурения самостоятельно.
Необходимые материалы
Чтобы смастерить ручной бур, Вам потребуется следующие составляющие:
- одна труба диаметром 3,5-4 см и длиной, соответствующей длине будущей скважины,
- две трубы с внутренним диаметром 4,5-5 см и длиной 12 см (для установки ручки),
- 1 кусок листовой стали толщиной 4 мм или больше (размер — 6 на 55 мм) и 1 лист для вырезания режущей спирали,
- отрезная машинка,
- электросварка,
- паяльная лампа.
Инструкция по созданию ручного бура
- Из листовой стали вырежьте круг так, чтобы его диаметр соответствовал размеру запланированной скважины.
- В центре круга сделайте отверстие по диаметру основной трубы. Данную манипуляцию можно провести с помощью сварочного аппарата, если не получается «болгаркой».
- Из полученного кольца нужно вырезать сегмент. Его дуга (размах сегмента) напрямую зависит от размера камней, которые могут встречаться в грунте. Тут важно выбрать оптимальное значение. Ведь если сегмент будет меньше камня, то бур попросту не зацепит препятствие. Ну а слишком большой увеличит время бурения.
- С помощью молотка или любого тяжелого предмета придайте полученному кольцу форму спирали. Режущий край нужно заточить.
- Для изготовления наконечника зажмите в тиски концы стальной полосы. Паяльной лампой нагрейте ее до состояния покраснения. Заверните полосу винтом. Из завинченной части вырежьте необходимый отрезок и придайте ему нужную форму.
- Наконечник приварите к концу основной трубы, вставив его в предварительно сделанный поперечный вырез. Наконечник должен как бы продолжать трубу, удлиняя ее.
- Кольцо, закрученное в винт, приварите к трубе, продев ее. Находиться оно должно чуть выше соединения наконечника и трубы. Перпендикулярно приварите к трубе два патрубка, чтобы можно было вставить деревянные или железные ручки.
- Осталось вставить ручки, и ручной бур готов.
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.
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.
Стадии работ при выполнении ГНБ своими руками
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.
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.
Поэтапное выполнение
Подготовительные работы
До начала работ проводится обследование трассы: исследуется грунт, свойства и его состав, расположение возможных коммуникаций. Делаются расчеты по навигации и оформляется нормативно-техническая документация на исполнение работ. При необходимости зондируются сложные участки будущей трассы на предмет пересечения с имеющимися подземными инженерными коммуникациями. В результате разрабатывается оптимальная траектория бурения. Уделяется пристальное внимание технике безопасности работников буровой машины и людей, которые могут оказаться поблизости.
На подготовительном этапе формируется площадка, на которой будет располагаться буровая установка, производятся земельные работы. Ее размеры и положение зависят от габаритов бурового комплекса, диаметра и глубины залегания скважины, ее протяженности.
Пилотная скважина
Когда подготовительные работы закончены, можно начинать построение пилотной скважины. Это основной этап в разработке, от которого зависит достижение конечной цели.
Перемещение буровой головки контролируется при помощи локатора, принимающего сигнал от излучателя, расположенного в ней. Информация о нахождении бура передается на монитор оператора буровой машины, по которой определяется соответствие заданной траектории маршрута бурения. По окончании построения пилотной скважины, буровая головка выходит на поверхность или на финишную проектную точку.
Расширение бурового отверстия
Далее следует этап расширения пилотной скважины. Буровая головка заменяется на другой тип насадок для горизонтального бурения — риммер. Конструктивный элемент, представляющий собой лопасти, закрепленные на одной оси, с режущими зубцами, который вращаясь и двигаясь в обратном направлении, увеличивает диаметр скважины. Если необходим большой размер отверстия, таких челночных проходов может быть несколько, с последовательной заменой риммеров, до достижения нужного диаметра.
Прокладывание трубопровода
На обратной от буровой машины стороне к последнему риммеру, при помощи вертлюга, гасящему вращательное движение буровых штанг, и скоб, прикрепляют элементы трубопровода и прокладывают в скважину.
После завершения строительства трубопровода, исполнитель сдает заказчику отчетную документацию, где указывается действительное положение трубопровода, с обозначениями координат местности.
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.
Плюсы и минусы технологии
Горизонтально-направленное бурение было изобретено еще в 1960 г. С тех пор ГНБ активно используется по всему миру благодаря особенностям технологии. Как и любая методика, ГНБ имеет свои преимущества и недостатки.
Плюсы ГНБ
- Меньшая трата ресурсов, финансов, рабочей силы;
- По сравнению со способом траншейной прокладки затрачивается на 30% меньше времени;
- Затраты на прокладку коммуникаций понижаются в связи с отсутствием необходимости восстанавливать ландшафт;
- Проводить работы можно на любых территориях, включая места расположения исторических ценностей, высоковольтных станций, неблагоприятных климатических условиях;
- Структура грунта сохраняется, плодородные слои почвы не нарушаются;
- В момент проведения работ не нарушается привычный городской ритм, не нужно останавливать движение автомобилей, нет вреда экологии.
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.
— Технологическая карта на выполнение работ по горизонтально-направленному бурению (ГНБ)
ВВЕДЕНИЕ
Технологическая карта разработана на выполнение работ по горизонтально направленному бурению (ГНБ) при производстве работ по переустройству ВЛ 6кВ для:
— специализированных организаций, выполняющих работы по строительству волоконно-оптических линий связи, имеющих лицензию на соответствующий вид деятельности;
— специалистов заказчика и генподрядной строительной организации, осуществляющих контроль за качеством работ по строительству ВЛ и КЛ;
— работников технадзора, осуществляющих надзор за строительством.
Основные компоненты системы горизонтального прокола:
— буровая установка — XCMG XZ320 (рис. 1.1),
— принадлежности для бурения (буровые штанги, головки, расширители, распорные щиты и штанги, труба),
— транспортная и погрузочная система.
Рис. 1.1. установка ГНБ XCMG XZ320
Технические характеристики установки ГНБ XCMG XZ320
| Длина, см: | 478 |
| Ширина, см: | 107 |
| Высота, см: | 220 |
| Вес (со штангами), кг: | 3992 |
| Двигатель | — |
| Модель: | Cummins® 3.3L |
| Мощность, л.с.: | 63 |
| Топливный бак, л: | 64 |
| Рабочие характеристики | — |
| Максимальный крутящий момент, Нм: | 2712 |
| Сила протяжки, кг: | 7258 |
| Скорость вращения шпинделя, об/мин: | 157 |
| Параметры бурения | — |
| Длина буровых штанг Firestick, см: | 305 |
| Диаметр, мм: | 48 |
| Вес, кг: | 22,7 |
| Радиус изгиба, м: | 30 |
| Макс. расширение, мм: | 410 |
| Макс. длина бурения, м: | 200 |
| Обьем подачи буровой смеси, л/мин: | 95 |
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ
До начала бурения должны быть выполнены следующие подготовительные работы:
— уточнить места расположения пересекаемых и параллельно проходящих коммуникаций, обозначив их вешками;
— определить ось трассы и глубину заложения, точку входа и выхода бура, обозначив вешками;
— получить письменное разрешение от владельцев, параллельно идущих и пересекаемых коммуникаций, на производство работ в охранных зонах;
— при необходимости вызвать ответственного представителя за безопасное производство работ;
— приказом по строительству назначается лицо, ответственное за производство работ, прошедшее обучение и проверку знаний, имеющее достаточный опыт выполнения работ;
— произвести инструктаж всего персонала по последовательности и порядку ведения работ в охранной зоне собственников инженерных коммуникаций.
Подготовка стройплощадок для размещения буровой установки, насосно-смесительного узла для приготовления бурового раствора, склада буровых штанг, контейнера хранения для бентонита, полимеров, строительных материалов;
— монтаж буровой установки в точке начала забуривания с обеспечением
предусмотренного конструкцией закрепления для восприятия усилий подачи при бурении и
обратной тяги при протягивании трубопровода, а также заземления установки;
— контроль исправности и работоспособности локационной системы;
— разрешение СК заказчика на производство работ.
В качестве дополнительного оборудования, обеспечивающего проведение работ в сложных инженерно-геологических условиях, а также при большой длине и диаметре прокладываемого трубопровода, на буровой установке в точке входа может быть смонтирован усилитель тяги или на стройплощадке в точке выхода размещен доталкиватель;
При размещении стройплощадок следует избегать наличия в их пределах заглубленных сооружений и коммуникаций, пересекающих трассу скважины на входе или выходе.
Размеры стройплощадок должны быть достаточны для размещения необходимого оборудования, технологических сооружений, а также развертывания катушек или раскладки сборного трубопровода так, чтобы он вошел в буровой канал без перегибов и перекручивания.
Производство работ разрешается начинать после выполнения выше перечисленных подготовительных работ.
ПЕРИОД ОСНОВНЫХ ВИДОВ РАБОТ
В точке бурения установка ГНБ, закрепляется анкерными стойками и фиксируется упорными устройствами рассчитанные на двойное тяговое усилие, которое может развить установка.
Место производства буровых работ следует огородить. Ширина ограждения должна составлять не менее 1,5 м.
Работы по бурению и протягиванию трубопровода в буровой канал выполняются в следующей последовательности:
— пилотное бурение 2-х скважин;
— выход бура на поверхность в заданной точке;
— замена бурового инструмента расширяющим;
— закрепление за расширяющим инструментом протягиваемого трубопровода или штанг;
— протягивание трубы в буровой канал.
Бурение должно начинаться после контроля расположения, закрепления и заземления буровой установки, а также подготовки бурового раствора, в объеме необходимом для проходки скважины.
— Бурение пилотной скважины должно производиться под предусмотренным
проектом углом входа в грунт и по проектной траектории в соответствии с профилем и
планом прокладки коммуникации рис. 2.1.
Рис. 2.1. Направленное бурение пилотной скважины.
Диаметр бурового канала для протягивания трубопровода определяется проектом и зависит от возможностей бурильной установки, применяемого оборудования, длины и диаметра прокладываемого трубопровода, но должен быть не менее, чем на 40 % больше наружного диаметра протягиваемой трубы.
При протягивании трубопровода в буровой канал, с целью уменьшения силы трения рекомендуется использовать роликовые подставки.
С целью предотвращения возможных различных осложнений перерыв во времени между окончанием бурения пилотной скважины и началом операции по расширению ствола скважины не допускается.
В процессе проходки пилотной скважины должен вестись контроль траектории бурения с использованием специальных локационных систем.
Контроль траектории бурения осуществляется по информации о местоположении, глубине, уклоне, крене («по часам»), азимуте буровой головки.
Для коррекции траектории должно быть остановлено вращение буровых штанг, установлен скос буровой головки в нужном положении и осуществлено задавливание штанг до достижения буровой головкой проектной траектории. При необходимости буровая головка может быть отведена назад на длину одной или нескольких штанг с последующей коррекцией траектории бурения.
В процессе бурения через полые буровые штанги и форсунки породоразрушающего инструмента на забой подается буровой раствор.
Фактическое время, необходимое для бурения пилотной скважины или расширения бурового канала, зависит от диаметра и длины проходки, производительности подающего насоса, вязкости бурового раствора, мощности буровой установки, гидрогеологических условий, особенностей конструкции бурового инструмента.
В процессе производства работ должны контролироваться циркуляция бурового раствора, его расход, соответствие грунтов проекту, а при необходимости выполняться корректировки состава раствора и технологических параметров бурения.
Направленное бурение пилотной скважины должно завершаться выходом бура в заданной проектом точке на поверхность.
По данным контроля траектории в процессе проходки пилотной скважины должна быть оформлена исполнительная документация: протокол бурения.
Расширение скважины следует производить после завершения проходки пилотной скважины. Взамен буровой головки к колонне штанг необходимо присоединить расширитель и протянуть с одновременным вращением через скважину в направлении к буровой установке.
Рис. 2.2 — Расширение скважины
В зависимости от инженерно-геологических условий и диаметра прокладываемого трубопровода расширение может выполняться в один или несколько последовательных проходов расширителей увеличивающегося размера до получения бурового канала нужного диаметра.
Протягивание трубопровода должно осуществляться с минимальным перерывом после завершения расширения и калибровки бурового канала. Протягивание следует проводить с использованием плетей трубопровода максимальной длины, определяемой по условиям растяжки на стройплощадке.
На передний конец трубопровода следует установить оголовок с закрепленным на нем вертлюгом, предотвращающим вращение трубопровода. К концу колонны буровых штанг крепится расширитель диаметром, соответствующим последнему расширению.
Сборка буровой колонны при протягивании приведена на рисунке 2.3. Оголовок должен иметь форму, снижающую лобовое сопротивление бурового раствора и препятствующую врезанию трубопровода в грунт при протягивании.
Рис. 2.3 — Сборка буровой колонны для протягивания трубопровода
Буровая установка должна затягивать в скважину плеть протаскиваемого трубопровода по траектории пилотной скважины.
Подача бурового раствора в скважину должна производиться на всем протяжении протягивания трубопровода.
Процесс протягивания трубопровода для предотвращения заклинивания трубы в скважине должен идти без остановок и перерывов, исключая обоснованные технологической необходимостью подсоединения новых плетей или звеньев.
Запрещается начинать протягивание, если невозможно завершить его до конца из-за ограничений на работу в ночное время. Если протягивание уже начато, следует использовать все организационно-технологические возможности для его полного завершения.
После окончания протягивания и приемки трубопровода должны быть выполнены следующие работы:
— демонтаж технологических устройств и систем;
— удаление и утилизация остатков буровых жидкостей;
— удаление и утилизация остатков бурового шлама;
— демонтаж и т.п.;
— очистка и планировка рабочих площадок на точках входа и выхода;
— очистка и техобслуживание буровых штанг и инструмента.
ПОТРЕБНОСТЬ В МАШИНАХ И МЕХАНИЗМАХ
| XCMG XZ320 | установка ГНБ | 1 |
| УАЗ | легковая | 1 |
СОСТАВ БРИГАДЫ
| Строительство перехода методом ГНБ | Мастер буровой установки | 1 |
| Механик | 1 | |
| Локаторщик | 1 | |
| Оператор буровой установки | 1 | |
| Рабочие по подаче штанг | 2 | |
| Оператор смесительной установке | 1 | |
| Рабочий на смесительной установке | 1 |
Контроль качества строительства методом управляемого горизонтально-направленного бурения должен соответствовать требованиям норм СНИП 42-01-2002 «Контроль качества и приемка работ».
Контроль качества должен охватывать весь комплекс работ строительства подземного перехода железной дороги с обязательным пооперационным контролем, который заключается в систематическом наблюдении и проверке выполняемых работ на соответствие требованиям нормативной и проектной документации.
ТРЕБОВАНИЕ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
| Наименование работ, подлежащих контролю | Контроль качества, выполняемой операции | ||||
| Производителем работ | Мастером | Состав | Способы | Время | Службы |
| Подготовительные | Подготовительные | Планировка территории площадок | Визуально | Перед строительством | Геодезическая |
| — | Погрузочно-разгрузочные | Подготовка основании, разгрузка оборудования и его установка | Визуально | — | — |
| — | — | Правильность разбивки оси котлована | Теодолитом | — | — |
| Подготовка бурового оборудования к работе | Подготовка бурового оборудования к работе | Проверка комплектности, качество сборки и надежность работы установки | Визуально, опробование в работе | Перед бурением | Нач.участка, мастер |
| — | Проверка надежности связи геодезическая привязка. Створа бурения. Ориентирование зонда. | Проверка исправности средств связи | Опробование и работе. Визуальный осмотр и приборный контроль. | — | Оператор установки |
| Бурение пилотной скважины | Забуривание, бурение скважины | Контроль за работой оборудования и параметром бурового раствора | Визуально, показание приборов, лабораторный анализ | В процессе бурения | Мастер. Оператор машинист растворного узла. |
| Протягивание трубопровода | Проверка качества протягивания, демонтаж оборудования | Проверка точности процесса протягивания, качества изоляции, демонтаж установки и оборудования используемого при протягивании | Визуально, показание приборов | При протягивании и демонтаж | Начальник участка, мастер |
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА
При производстве работ следует руководствоваться требованиями СНиП 12-03-2001 и СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве».
До начала производства работ ответственному исполнителю работ должен быть выдан наряд-допуск на производство работ повышенной опасности.
Электромонтажный персонал, выполняющий работы должен быть аттестован и иметь группу по электробезопасности не ниже 3.
Все лица, находящиеся на строительной площадке, обязаны носить защитные каски. Рабочие и инженерно-технические работники без защитных касок и других необходимых средств индивидуальной защиты к выполнению работ не допускаются.
Перед началом производства работ ответственное лицо должно провести инструктаж на рабочем месте, в котором отразить:
- порядок прохода к месту производства работ;
- характер и безопасные методы производства работ;
- порядок складирования материалов;
- основные правила оказания первой помощи пострадавшему, с указанием мест хранения аптечки.
По границе опасной зоны (на входе в помещение) при такелажных работах выставить сигнальное ограждение со знаками безопасности и надписями в установленной форме
Пожарную безопасность на строительной площадке, участках работ и рабочих местах обеспечить, согласно ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ «Пожарная безопасность. Общие требования», рабочие места должны быть укомплектованы противопожарными средствами защиты.
Строительная площадка, участки работ, рабочие места, проезды и подходы к ним должны быть освещены в соответствии с требованиями нормативной документации. Освещённость должна быть равномерной, не менее 10 лк, без слепящего действия осветительных приспособлений на работающих. Производство работ в неосвещённых местах не допускается.
Все строительно-монтажные работы выполнять в соответствии с требованиями проекта, Правил безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов, Правил пожарной безопасности и нормативной документации по технике безопасности при производстве строительно-монтажных работ.
Механизмы, инструмент и приспособления должны быть испытаны до начала производства работ СНиП 12-04-2002.
ТРЕБОВАНИЯ ОХРАНЫ ТРУДА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ
Производство работ должно вестись согласно требований соответствующих разделов по технике безопасности рабочего проекта, ППР, действующей нормативно-технической документации. Особое внимание должно быть уделено своевременному, качественному проведению установленных инструктажей по технике безопасности и охране труда.
При производстве работ следует соблюдать требования, изложенные в СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве». Часть 1, СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве». Часть 2, Охрана труда. Организационно-методические документы.
К выполнению работ могут быть допущены рабочие:
— достигшие восемнадцатилетнего возраста;
— прошедшие медицинский осмотр, для определения пригодности по состоянию здоровья к работе по профессии;
— прошедшие вводный инструктаж на рабочем месте по охране труда.
Лицо, ответственное за безопасное производство работ, обязано ознакомить всех рабочих, занятых на данной операции, с технологической схемой работ.
Все рабочие должны быть обеспечены спецодеждой, спецобувью и сертифицированными средствами индивидуальной защиты не ниже норм, предусмотренных в «типовых отраслевых нормах бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты работникам, занятых на строительных, строительно-монтажных и ремонтно-строительных работах, утвержденных постановлением Минтруда РФ №66 от 25.12.1997г.
Все работающие на открытом воздухе, при температуре воздуха ниже 10° С, должны быть обеспечены помещениями для обогрева.
Рабочие места должны быть снабжены аптечками и другими средствами, для оказания первой доврачебной помощи и индивидуальными средствами пожаротушения.
В рабочей зоне запрещено находиться посторонним лицам.
Порядок действий при возникновении пожара:
Каждый работник организации при обнаружении пожара или признаков горения должен:
— незамедлительно сообщить об этом по телефону в пожарную охрану;
— принять, по возможности, меры по эвакуации людей, тушению пожара и сохранности материальных ценностей.
Руководители и должностные лица объектов, в установленном порядке назначенные ответственными за обеспечение пожарной безопасности, по прибытии к месту пожара должны:
— сообщить о возникновении пожара в пожарную охрану, поставить в известность руководство и дежурные службы объекта;
— в случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение, используя для этого имеющиеся силы и средства;
— при необходимости отключить электроэнергию (за исключением систем противопожарной защиты), остановить работу транспортирующих устройств, выполнить другие мероприятия, способствующие предотвращению развития опасных факторов пожара;
— прекратить все работы, кроме работ, связанных с мероприятиями по ликвидации пожара;
— удалить за пределы опасной зоны всех работников, не участвующих в тушении пожара;
— осуществить общее руководство по тушению пожара до прибытия подразделения пожарной охраны;
— обеспечить соблюдение требований безопасности работниками, принимающими участие в тушении пожара;
— одновременно с тушением пожара организовать мероприятия по эвакуации и защите материальных ценностей;
— организовать встречу подразделений пожарной охраны и оказать помощь при выборе кратчайшего пути для подъезда к очагу пожара;
— сообщать подразделениям пожарной охраны, привлекаемым для тушения пожаров и проведения связанных с ними первоочередных аварийно-спасательных работ, сведения о перерабатываемых или хранящихся на объекте опасных (взрывоопасных), взрывчатых, сильнодействующих ядовитых веществах, необходимые для безопасности личного состава;
— По прибытии пожарного подразделения, руководитель организации информирует руководителя тушения пожара о конструктивных и технологических особенностях объекта количестве и пожароопасных свойствах хранимых и применяемых веществ, материалов, изделий и других сведениях, необходимых для успешной ликвидации пожара, также организовывает привлечение сил и средств объекта к осуществлению необходимых мероприятий, связанных с ликвидацией пожара и предупреждением его развития.
При выполнении работ по горизонтально-направленному бурению (ГНБ) необходимо соблюдать следующие требования:
— Строительно-монтажные работы в охранной зоне владельцев действующих коммуникаций следует производить под непосредственным руководством инженерно-технического работника, ответственного за безопасность производства работ, при наличии письменного разрешения организации-владельца линии, наряда-допуска, определяющего безопасные условия работ;
— Не допускать работать в согнутом положении, если при выпрямлении расстояние до токоведущих частей будет менее расстояния, указанного в таблице 8.1.
Таблица 8.1. Допустимые расстояния до токоведущих частей, находящихся под напряжением
| Напряжение, кВ | Расстояние от людей и применяемых ими инструментов и приспособлений, от временных ограждений, м | Расстояние от механизмов и грузоподъемных машин в рабочем и транспортном положении, от стропов, грузозахватных приспособлений и грузов, м | |
| До 1 | На ВЛ | 0,6 | 1,0 |
| В остальных электроустановках | Не нормируется (без прикосновения) | 1,0 | |
| 10 | 0,6 | 1,0 | |
| 110 | 1,0 | 1,5 | |
— Не допускаются работы в неосвещенных местах. Освещенность участков работ, рабочих мест, проездов и подходов к ним должна быть равномерной, без слепящего действия осветительных устройств на работающих;
— При работе на высоте более 5 м от поверхности грунта, перекрытия, рабочего настила основным средством, предохраняющим от падения с высоты во все моменты работы и передвижения, являются предохранительные пояса, снабженные гасителем динамического удара, в комплекте с канатами, страховочными и предохранительными устройствами.
К работам на высоте допускаются лица:
1. не моложе 18 лет;
2. прошедшие специальный медицинский осмотр на пригодность к работам на высоте свыше 5 м;
3. прошедшие перед началом каждой работы специальный инструктаж на рабочем месте;
4. тарифный разряд не ниже 3-го;
5. имеющие право работы на высоте и имеющие удостоверение, верхолазные работы (с опытом работы не менее 1-го года).
6. Не допускать к работе на установках ГНБ посторонних лиц;
7. Грунт под установку машины должен быть спланирован и утрамбован;
8. Территория расположения машины должна быть достаточной для ее маневрирования;
9. Уклон площадки не должен превышать допустимый по паспорту машины;
10. Проводить визуальный осмотр ГНБ на предмет неисправности, проверять работоспособность двигателя на холостом ходу и его исправность, а также осветительные и контрольно-измерительные приборы и механизмов управления;
11. Во время работы на установке ГНБ весь персонал установки должен использовать спецодежду и средства индивидуальной защиты. Одежда должна быть застегнута, чтобы не было свободно свисающих концов, во избежание затягивания в движущиеся и вращающиеся механизмы установки;
12. Во время работы персонал установки должен использовать только исправный инструмент и приспособления;
13. Не касаться штанг во время вращения бурового става и при его наращивании и разборке;
14. Не открывать защитные кожухи, дверцы и т.п. до тех пор, пока установка не будет выключена и полностью не остановится;
15. Не изменять установленную технологию выполнения работ без разрешения ответственного лица (руководителя работ) бригадира или начальника бурового участка;
16. Эксплуатация бурового оборудования должна вестись строго в соответствии с проектом, паспортом и инструкцией завода-изготовителя;
17. Присоединение каждой буровой штанги к буровому ставу во избежание возникновения аварийной ситуации, должно сопровождаться тщательным осмотром всей поверхности штанги и особенно резьбовых соединений. Отбракованные штанги (наличие трещин и сколов на трубе и резьбовом соединении) отбраковываются и в производстве работ не применяются;
18. Персонал установки не должен отвлекаться от выполнения своих прямых обязанностей и быть очень внимателен.
Обнаруженные нарушения требований безопасности труда должны быть устранены собственными силами, а при невозможности сделать это монтажники, работающие на высоте свыше 5м, обязаны незамедлительно сообщить о них бригадиру или руководителю работ.
Для прохода на рабочие места, а также переходу в процессе работы с одного рабочего места на другое, монтажники, работающие на высоте свыше 5 м, должны использовать оборудованные системы доступа.
Необходимый для работы инструмент и материалы следует переносить в специальных сумках весом до 10 кг.
Все работники «название организации» должны носить каски.
В процессе работ ответственные лица, работающие на высоте свыше 5 м, должны находиться в установленных и закрепленных конструкциях. Запрещается находиться в неустановленных или незакрепленных конструкциях или средствах подмащивания.
При выполнении работ, имеющих ограниченную зону работы, предохранительный пояс следует закреплять к элементам строительных конструкций одним из следующих способов:
1. строп, в обхват конструкции, с закреплением карабина за строп;
2. строп, в обхват конструкции, с закреплением карабина за боковое кольцо на предохранительном поясе;
3. карабином, за монтажную петлю или страховочный канат.
Во всех случаях закрепление предохранительного пояса следует осуществлять таким образом, чтобы высота возможного падения работника была минимальной.
В процессе работы материалы и конструкции следует поднимать к месту работ веревкой или автомашиной краном-манипулятором.
Работу в зоне действия грузоподъемного крана или линии электропередачи следует выполнять по наряду-допуску, определяющему безопасные методы выполнения работ и оформленного в установленном порядке.
При изменении погодных условий (снегопад, туман или дождь), ухудшающих видимость в пределах фронта работ, а также усилении ветра до скорости 15м/с и более, рабочие, работающие на высоте свыше 5 м, обязаны прекратить работы и перейти в безопасное место.
При возникновении неисправности инструмента, оснастки, а также повреждении целостности или потери устойчивости конструкций, монтажники, работающие на высоте свыше 5 м, обязаны приостановить работу и сообщить об этом руководителю работ.
В случае падения работника на высоте, и нахождении его в труднодоступном месте, работающие рядом работники должны сообщить об этом руководителю работ и вызвать службу спасения.
СПИСОК НОРМАТИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 48.13330.2019 Организация строительства.
2. СТО НОСТРОЙ 2.27.17.2011.
3. СП 68.13330.2017 Приемка в эксплуатацию законченных строительством объектов. Основные положения. — Госстрой.1988.
4. И 1.13-07. Инструкция по оформлению приемо-сдаточной документации по электромонтажным работам.
5. СНиП 12-03-2001 и СНиП 12-04-2002. Техника безопасности в строительстве. Правила производства и приемки работ.
6. СП 112.13330.2011. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
7. СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства».
8. СП 77.13330.2016 «Системы автоматизации»
9. ПУЭ. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое. Разделы 1, 6, 7.
10. Правила устройства электроустановок, Главгосэнергонадзор России, 1998 год, изд. 6 с исправлениями 2000 года и дополнениями 2002 года.
11. ППБ-01-03. Правила пожарной безопасности в РФ.
12. «Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок», ПОТЭЭ 2014.
13. Приказ №533 от 12.11.2013г. «Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения».
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]
Подготовительные работы перед ГНБ
Горизонтальное бурение подразумевает прокол, осуществляемый профессиональным оборудованием. Однако перед тем как приступить к бурению под дорогой, необходимо выполнить подготовительные работы.
Бурение горизонтальным способом требует проведения подготовительных работ
В первую очередь нужно подготовить ровную площадку для буровой установки. Для этого необходимо разровнять площадку, которая должна иметь примерный размер 10х15 м. Кроме этого, в некоторых конкретных ситуациях не обойтись без подготовки объездного пути для бурового комплекса.
Важно! Подготовленная площадка в обязательном порядке должна быть ограждена предупреждающей лентой. Это необходимо 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 необходимо провести установку бурильного оборудования и расположить его в нужном положении для осуществления прокола.
Кроме этого, стоит заякорить опорную плиту для оборудования. Это мероприятие производится посредством шнеков. Далее, необходимо отрегулировать угол входа бура в грунт.
Прокол методом горизонтально направленного бурения ГНБ производится с учётом техники безопасности, а также всех необходимых строительных норм. В процессе бурения применяется специальный бентонитовый раствор. Аппарат, подготавливающий этот 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 этот раствор способствует удалению грунта из канала.
В местах входа и выхода канала рекомендуется обустройство специальных приямков, в которые будет утилизироваться лишний раствор. Помимо этого, необходимо наладить постоянную радиосвязь между руководителем бурильного процесса и операторами техники.
Рассмотрим, что ещё необходимо 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 нужно для выбора оптимальной трассы бурения.
В месте прокола должно быть небольшое углубление, заполненное бетонитовым раствором
