Загрузка...Преимущества прокладки труб методом ГНБ – как выполняются работы
Преимущества прокладки труб методом ГНБ – как выполняются работы
Прокладывать трубопроводные коммуникации можно, не вскрывая грунт, а используя бестраншейные способы прокладки труб. Этот вариант не образует видимых нарушений участка, сохраняет целыми асфальтированные дороги, не уничтожает растительность. Реализовать такой способ сегодня можно применением одного из нескольких методов.
Организация и технология выполнения работ
Все услуги ГНБ делятся на четыри способа закрытой прокладки труб:
- санация — замена старых участков трубы новыми элементами;
- продавливание почвы;
- прокалывание почвы;
- горизонтально направленное бурение
Санация с помощью установки ГНБ — выгодная альтернатива рытью траншей. Как и при ГНБ, работы проходят оперативно, наземные препятствия не мешают, не надо тратить время и деньги на восстановление ландшафта.
Санация используется при реконструкции старых элементов. Остальные методы применяются для укладки нового трубопровода.
ГНБ удобно применять вблизи естественных и искусственных водоемов, в природных охраняемых зонах, под автострадами.
Успех прокладки труб безтраншейным способом зависит от предварительной подготовки. Сначала изучают состав почвы, чтобы выбрать подходящую технику. Для разных видов грунта применяют разные буры.
Перед началом работ готовят проектную документацию. На участке у рабочих должны быть все инструкции. За безопасностью и качеством следит руководство и инженеры строительной организации.
Метод ГНБ
Проведение работ по прокладке инженерных коммуникаций с использование технологии ГНБ включает в себя три основных стадии:
Пилотная скважина
На первой стадии проходится пилотная скважина, которая задается в соответствии с ранее разработанной документацией.
Пилотная скважина
Бурение выполняется буровой головкой, вращение на которую передается от привода буровой установки гибким валом. Гибкий вал позволяет реализовать заданные технологические параметры бурения, подавать очистной агент к буровой головке и обеспечивает изменение направления скважины. Контроль положения забоя и породоразрушающего инструмента осуществляет приемное устройство, которое передает сигнал, получаемый от передающего элемента, расположенного на буровой головке, на монитор оператора буровой установки. Это позволяет оператору отслеживать траекторию скважины, её соответствие технической документации, положению забоя, направление бурения и вносить соответствующие корректировки.
Для охлаждения породоразрушающего инструмента, выноса на поверхность разрушенной породы, поддержания устойчивости стенок скважины и снижения затрат энергии за счет уменьшения трения на буровой головке и штанге используется промывочная жидкость. Для приготовления промывочного раствора буровая установка имеет ёмкости и миксеры. Раствор подается на забой насосами высокого давления. Бурение пилотной скважины заканчивается выводом забоя скважины на поверхность.
Расширение ствола скважины
Вторая стадия связана с расширением ствола до необходимых размеров, которые определяются её назначением. Буровая головка заменяется на расширитель и с использованием «обратной протяжки» инструмента к буровой установке, диаметр пилотной скважины разрабатывается до необходимых размеров.
Расширение с обратной протяжкой
Расширители используются различной конструкции в зависимости от типа грунта, необходимого диаметра и т.д.
Установка трубопровода
Установка трубопровода
Третья стадия заканчивается после установки трубопровода в подготовленный тоннель.
Буровая оснастка
При технологии бурения используются различные инструменты:
- . Это промышленное оборудование, работающее на дизельном топливе. Управление и передвижение осуществляется оператором. Бурение основано на функциональных частях таких машин: лафете, гидростанции, панели управления.
- Вспомогательный инструмент. Для продавливания или прокалывания почвы применяются различные инструменты: штанги, расширители, насосы, винтовые элементы с резьбой и т.д. В зависимости от типа и стадии проводимых работ бригада устанавливает на буровую машину разный инструмент.
- Система локации. При ГНБ важно соблюдать траекторию прохождения бура, точность выхода во втором котловане. Для этого на головке бура устанавливается зонд, а рабочие отслеживают передвижение инструмента с помощью локатора. . Применяется для смазывания мест соединения буровых штанг.
Каждая часть промышленной оснастки для ГНБ выполняет важную роль, требует профессионального обращения и регулярного обслуживания.
Плюсы и минусы технологии
- Тип почвы, ландшафт и его строение, присутствие водоемов не препятствуют процессу горизонтального бурения. Скученность городских построек, загруженность автомобильных дорог или охраняемые природные и культурные территории – такой способ прокладывания коммуникаций не навредит их состоянию;
- Меньше времени и сил тратится на получение разрешений для проведения работ, так как не нужно перекрывать движение автомобильного и железнодорожного транспорта;
- Снижаются расходы на привлечение тяжелой техники и рабочих для проведения масштабных земельных работ;
- За счет привлечения профессиональных исполнителей и высокотехнологичных установок, минимизируются сроки монтажных работ;
- Автономность буровых комплексов исключает зависимость от внешних источников питания;
- ГНБ может успешно проходить при высоком залегании грунтовых вод. На скорость и продолжительность работ они не влияют;
- Про ГНБ можно заключить, что это минимальный вред природе и человеку.
Но есть и ограничения в применении технологии ГНБ
Экономическая целесообразность. При глубине закладки труб менее 1,5 метров и отсутствии сооружений на территории работ – выгоднее прокладывать трубопровод обычным траншейным способом.
Заметно, что плюсов у технологии горизонтального бурения больше, чем минусов. Преимущества и перспективы развития очевидны. По мнению аналитиков отрасли применение комплексов бестраншейного способа прокладки коммуникаций будет увеличиваться с каждым годом.
Горизонтальное направленное бурение
Прокладка полиэтиленовых трубопроводов методом горизонтального направленного бурения делится на три этапа:
- Бурение пилотной (экспериментальной) скважины
- Расширение ее под проектный диаметр
- Протаскивание плети полиэтиленового трубопровода
Бурение пилотной (экспериментальной) скважины особо ответственный этап бестраншейной прокладки, от которого зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента — буровой головки со скосом в передней части и встроенным ИЗЛУЧАТЕЛЕМ. Буровая головка соединяется посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить встретившиеся на пути препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити.
Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает буровую головку, разрушает породу и очищает скважину от ее обломков, вынося их на поверхности. Контроль над местонахождением буровой головки осуществляется с помощью приемного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы, поступающие от передатчика, встроенного в буровой головке.
На мониторе отображается информация о месте нахождения, уклоне, глубине, азимуте буровой головки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории прокладываемого трубопровода с проектной, и минимизирует риск излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скок буровой головки в нужное положение. Затем осуществляем продавливание буровых штанг, устанавливаем скос буровой головки в нужном положении с целью коррекции направления строительства пилотной скважины, завершается ее выходом в заданной проектной точке.
Прокол с помощью установки горизонтального бурения
Сущность метода состоит в проходке или расширении горизонтальных скважин и затягивании в них труб (диаметром до 400 мм) с помощью пробойников (пневмопробойников, гидропробойников) или забивки в грунт стальных трубопроводов диаметром 400-1400 мм посредством пневмоударных машин. Пневмопробойники имеют обтекаемый цилиндрический корпус, в котором размещен ударник и воздухораспределительный механизм. Ударник под действием сжатого воздуха наносит удары по корпусу, передвигая его. Передвижение корпуса может происходить как в прямом, так и в обратном (реверс) направлениях.
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распред. устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. бур диаметром 63 мм;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. локатор;
- 8. ведро с краской;
- 9. кисть малярная;
- 10. гидравлические шланги;
- 11. пластмассовые колпачки.
К преимуществу метода прокола можно отнести то, что проход пробойника происходит с большой скоростью и незначительным уплотнением грунта в окружающем его пространстве. Это обстоятельство особенно важно, если требуется проложить трубопроводы в грунте на близком расстоянии друг от друга, вблизи от действующих коммуникаций или на большом расстоянии до поверхности, позволяя тем самым не нарушать структуру почв и не провоцировать какие-либо деформации в зоне прокладки многочисленных подземных коммуникаций. На рисунке представлена схема выполнения прокола с помощью установки горизонтального бурения.
Бурение с расширением скважины с помощью установки горизонтального бурения
Сущность метода состоит в использовании специальных буровых станков (буров, штанг), которые осуществляют предварительное (пилотное) бурение по заранее рассчитанной траектории с последующим расширением скважины (с помощью набора расширителей) и протаскиванием в образовавшуюся полость трубопровода.
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распред. устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. расширитель;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. ключ трубный №4;
- 8. пластмассовые колпачки;
- 9. приемный котлован;
- 10. гидравлические шланги.
На рисунке показана схема бурения с расширением скважины с помощью установки горизонтального бурения.
Протаскивание полиэтиленовой трубы с помощью установки горизонтального бурения
Сущность метода состоит в использовании специальных буровых станков (буров, штанг), которые осуществляют предварительное (пилотное) бурение по заранее рассчитанной траектории с последующим расширением скважины (с помощью набора расширителей) и протаскиванием в образовавшуюся полость трубопровода. На следующем рисунке показан общий вид установки.
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распред. устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. расширитель;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. ключ трубный №4;
- 8. захват;
- 9. труба ПЭ ;
- 10. гидравлические шланги;
- 11. приемный котлован.
При необходимости изменение направления бурения достигается с помощью определенной конструкции буровой головки, которая на небольших и средних буровых установках напоминает граненый заступ.
Рекомендуемые соотношения диаметров реконструируемых и протягиваемых полиэтиленовых труб
Диаметр существующего стального трубопровода, мм Диаметр рекомендуемых полиэтиленовых труб, мм Коэффициент уменьшения проходного сечения SDR 11 SDR 17,6 40 20 8,6 — 50 32 4,9 — 65 40 4,6 — 80 50 4,2 — 100 63 3,8 — 125 110 2,8 — 150 110 2,8 — 200 160 2,6 2,2 250 225 2,6 2,2 300 250 2,3 2,0 350 300 1,9 1,7 Пропуск штанг через старую трубу
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распределительное устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. бур диаметром 63 мм;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. локатор;
- 8. ведро с краской;
- 9. кисть малярная;
- 10. гидравлические шланги;
- 11. пластмассовые колпачки;
- 12. старая труба.
Сущность метода состоит в использовании специальных буровых станков (буров, штанг), которые осуществляют функцию затягивания труб и кабелей в полость трубопровода.
Замена старой трубы на новую трубу с увеличения диаметра
В случае невозможности реабилитации трубопроводов путем нанесения внутренних оболочек их подвергают разрушению с помощью специальных устройств — пневмоударных машин. После разрушения на место старого трубопровода протягивается новый, как правило, гибкий трубопровод.
Замена труб методом разрушения имеет преимущества по сравнению с другими методами:
- он более дешевый и при его реализации не нарушается движение транспорта, т.е. может применяться в условиях плотной городской застройки;
- увеличение диаметра ведет к повышению пропускной способности трубопровода;
- может использоваться полиэтиленовый трубопровод, который не имеет стыковых соединений, выдерживает большие нагрузки и имеет срок эксплуатации 50-100 лет;
- можно использовать в нестабильных грунтовых условиях;
- по сравнению с открытыми способами прокладки трубопроводов метод дает меньший риск повреждения существующих коммуникаций;
- уплотнения грунта имеет место не в такой степени, как при использовании других методов прокладки;
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распределительное устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. расширитель;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. ключ трубный;
- 8. захват;
- 9. труба полиэтиленовая;
- 10. гидравлические шланги;
- 11. приемный котлован;
- 12. головка продольной резки;
- 13. старая труба.
Особенность метода состоит в минимальной разработке грунта при реконструкции сетей и сооружений. На рисунке показана замена старой трубы на новую трубу с увеличением диаметра.
Замена старой трубы на новую трубу с уменьшением диаметра с помощью установки горизонтального бурения
- 1. коробчатая платформа;
- 2. силовая установка;
- 3. распределительное устройство;
- 4. рабочий цилиндр;
- 5. расширитель;
- 6. штанга диаметром 44 мм
- 7. ключ трубный;
- 8. захват;
- 9. труба полиэтиленовая;
- 10. гидравлические шланги;
- 11. приемный котлован;
- 12. старая труба.
Сущность метода состоит в использовании специальных буровых станков (буров, штанг), которые осуществляют протаскивание в существующую полость трубопровода новый трубопровод. При этой технологии происходит значительное уменьшение живого сечения трубопровода.
Поэтапное выполнение бурения ГНБ
1 этап – бурение пилотной скважины
Процесс бурения начинается с калибровки системы локации зондом-излучателем.
Установка зонда в буровую голову. Головка оснащена буровой лопаткой с зубьями для разрушения породы при бурении, при этом лопатка расположена под скосом. Скос лопатки необходим для выполнения руления буровой колонной. При вращении штанг на 360 градусов и одновременном толкании, штанга продвигается по прямой. Для того, чтобы штанга отклонилась в сторону, нужно повернуть головку в определенное положение (на 12-3-6-9 часов или промежуточное значение) и начать задавливать штангу без вращения до тех пор, пока колонна штанг не отклонится от оси бурения до требуемого угла.
Буровые штанги забуриваются в грунт по проектной траектории до точки выхода. Контроль за положением головки осуществляет локаторщик с помощью системы локации с поверхности земли. После того как головка вышла в приемный котлован, она снимается, а на ее место устанавливается первый риммер-расширитель.
2 этап – расширение скважины
На этапе расширения, одновременно с вращением расширителя и подачей в канал буровой смеси, штанги извлекаются из скважины, при этом происходит формирование скважины. Бентонитовый раствор выполняет важнейшие функции: взвешивает и транспортирует в приемный котлован выбуренный грунт, укрепляет и поддерживает стенки скважины, создает фильтрационную корку, охлаждает буровой инструмент.
Отработанный шлам откачивается илососными машинами и вывозится на свалку.
Расширение скважины происходит поэтапно, с шагом 100-150мм, за счет применения расширителей большего диаметра. После окончательного расширения скважина калибруется расширителем последнего диаметра. В зависимости от длины прокола, диаметр скважины должен быть на 30-50% больше диаметра трубы.
