Горизонтально направленное бурение, какими преимуществами обладает и в каком порядке выполняется

Прокол методом ГНБ: технология

ПОДЗЕМНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ КОММУНИКАЦИИ

Прокладка горизонтальным направленным бурением

Underground engineering communications. Lining of by a method of the horizontal directional drilling

Дата введения 2018-05-15

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ: АО “Научно-исследовательский институт транспортного строительства” (АО ЦНИИС); Международная ассоциация специалистов горизонтального направленного бурения (МАС ГНБ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 “Строительство”

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Свод правил разработан авторским коллективом: Филиал АО ЦНИИС НИЦ “Тоннели и метрополитены” (руководитель работы – И.М.Малый, канд. техн. наук Е.В.Щекудов, Н.А.Пухова, А.О.Боев, А.А.Шевченко, А.Д.Кобецкий); АО ЦНИИС (канд. экон. наук И.А.Бегун); Международная ассоциация специалистов горизонтального направленного бурения (канд. техн. наук А.И.Брейдбурд, С.Е.Каверин, Р.Н.Матвиенко, Р.Ф.Аминов, Е.В.Азаева, А.Р.Сабитов, М.Р.Фатхутдинов, К.Б.Павлов); СРО НП “Объединение строителей подземных сооружений, промышленных и гражданских объектов” (Р.Р.Салахов).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование, производство, контроль качества и приемку работ по прокладке горизонтальным направленным бурением (ГНБ) закрытых подземных переходов инженерных коммуникаций различного назначения при строительстве и реконструкции следующих объектов:

– наружных сетей водоснабжения, водоотведения;

– кабельных линий электроснабжения, связи и телекоммуникаций;

– сетей газораспределения на территориях населенных пунктов, промышленных предприятий и межпоселковых;

– пересечениях вышеперечисленными коммуникациями естественных и искусственных преград, включая: водные преграды (реки, ручьи, водохранилища, заливы, каналы и т.п.), холмы и овраги, лесные и парковые массивы; железные и автомобильные дороги, трамвайные пути, линии метрополитена, территории аэродромов.

Примечание – Оборудование и технология ГНБ могут также применяться для ремонта, очистки и замены водопроводных и канализационных труб, устройства геотермальных или водозаборных скважин, самотечных трубопроводов, горизонтальных скважин для очистки загрязненных территорий, вспомогательных скважин для извлечения из грунта существующих трубопроводов.

1.2 Свод правил не распространяется на прокладку методом ГНБ новых, реконструируемых и капитально ремонтируемых трубопроводов и ответвлений от них, проектирование которых выполняется в соответствии с СП 36.13330, СП 125.13330.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения

ГОСТ 17.2.2.02-98 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин

ГОСТ 908-2004 Кислота лимонная моногидрат пищевая. Технические условия

ГОСТ 2156-76 Натрий двууглекислый. Технические условия

ГОСТ 5100-85 Сода кальцинированная техническая. Технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод

ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования

ГОСТ 8733-74 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические требования

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия

ГОСТ 10706-76 Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 17410-78 Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии

ГОСТ 18599-2001 Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия

ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 25358-2012 Грунты. Метод полевого определения температуры

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672-2012 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

ГОСТ 30732-2006 Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. Технические условия

ГОСТ 31244-2004 Контроль неразрушающий. Оценка физико-механических характеристик материала элементов технических систем акустическим методом. Общие требования

ГОСТ 31447-2012 Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия

ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008) Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе

ГОСТ Р 50838-2009 Трубы из полиэтилена для газопроводов. Технические условия

ГОСТ Р 50864-96 Резьба коническая замковая для элементов бурильных колонн. Профиль, размеры, технические требования

ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 52779-2007 (ИСО 8085-2:2001, ИСО 8085-3:2001) Детали соединительные из полиэтилена из* газопроводов. Общие технические условия

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: “Детали соединительные из полиэтилена для газопроводов. Общие технические условия”. – Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 55276-2012 (ИСО 21307-2011) Трубы и фитинги пластмассовые. Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем

ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые

ГОСТ Р 56059-2014 Производственный экологический мониторинг. Общие требования

ГОСТ Р 56063-2014 Производственный экологический мониторинг. Требования к программам производственного экологического мониторинга

ГОСТ Р 57208-2016 Тоннели и метрополитены. Правила обследования и устранения дефектов и повреждений при эксплуатации

ГОСТ Р ИСО 3126-2007 Трубопроводы из пластмасс. Пластмассовые элементы трубопровода. Определение размеров

ГОСТ Р ИСО 21467-2011 Машины землеройные. Машины для горизонтального направленного бурения. Терминология и эксплуатационные показатели

ГОСТ Р МЭК 61386.24-2014 Трубные системы для прокладки кабелей. Часть 24. Трубные системы для прокладки в земле

ГОСТ ISO 2531-2012 Трубы, фитинги, арматура и их соединения из чугуна с шаровидным графитом для водо- и газоснабжения. Технические условия

ГОСТ ISO 3183-2015 Трубы стальные для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия

СП 18.13330.2011 “СНиП II-89-80* Генеральные планы промышленных предприятий” (с изменением N 1)

СП 22.13330.2016 “СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений”

СП 25.13330.2012 “СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах” (с изменением N 1)

СП 31.13330.2012 “СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения” (с изменениями N 1, N 2)

СП 32.13330.2012 “СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения”

СП 42.13330.2016 “СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений”

СП 45.13330.2017 “СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты”

СП 47.13330.2016 “СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения”

СП 48.13330.2011 “СНиП 12-01-2004 Организация строительства” (с изменением N 1)

СП 62.13330.2011 “СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы” (с изменениями N 1, N 2)

Горизонтально направленное бурение: преимущества метода и этапы работ

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.

Читайте также:

Силикатный лицевой кирпич

Какие задачи решает технология

Все чаще возникают ситуации, когда классическая (с рытьем траншей) прокладка коммуникаций нежелательна или невозможна. В этих случаях на помощь приходит метод ГНБ с его специальными буровыми установками, позволяющими не нарушать верхний слой почвы. Технология применяется для прокладки следующих видов коммуникаций:

Водопровод (в том числе для транспортировки питьевой воды).
Газопровод высокого давления.
Теплосети.
Самотечная канализация.
Электрические кабели.
Футляры для кабелей связи, телефонных и ВОЛС (волоконно-оптические линии связи).
Замена устаревших коммуникаций.
Формирование подземных переходов любой степени сложности.

Достоинства и недостатки метода

Революционный метод горизонтального бурения для прокладки коммуникаций был разработан в 70-х годах прошлого века американским инженером Мартином Черрингтоном. Полвека технология развивалась и совершенствовалась, и сегодня известны следующие ее плюсы:

Работы можно проводить в любых местах: в историческом центре города, под густонаселенными районами, под авто и ж/д дорогами, зданиями и водными преградами, строительными конструкциями и площадками.
ГНБ проводят в любое время года.
Отсутствует риск для других инженерных сетей, препятствия на поверхности (постройки, растения) можно не брать во внимание.
Технология безопасна для окружающей среды. Она не затрагивает наземные объекты, дорожное покрытие; ландшафт остается неповрежденным (что важно для загородных участков).
По сравнению с открытым методом скорость прокладки коммуникаций выше, времени уходит меньше. Вам не придется демонтировать забор, вырубать кусты смородины, портить газон.
У сетей, проложенных методом ГНБ, увеличивается срок службы, при этом отсутствует осадка грунта, обычное явление при рытье траншей.

У метода ГНБ есть два существенных недостатка:

Если надо заложить коммуникации большой протяженности или на значительной глубине, он обойдется дороже традиционного метода.
Для стандартного оборудования максимальная дальность не превышает 350-400 м. Если планируется более длинная трасса, придется делать стыки.

Какое оборудование задействуется

Горизонтально направленное бурение – технология сложная, поэтому в работе задействуется разнообразная буровая оснастка и специализированные материалы. Стандартный набор оборудования выглядит следующим образом:

Установка ГНБ (буровая машина). Специализированное оборудование с устройством подачи штанг и панелью управления. Ходовая часть бывает гусеничной или колесной, работает от дизельного двигателя. Главная характеристика: максимальное усилие протяжки, также важна длина бурения, диаметр расширения.
Установки мини. Компактная ГНБ хорошо справляется с прокладкой в труднодоступных местах, но имеют уменьшенный ресурс. Возможности ограничиваются длиной прокола до 100 м, усилие тяги не превышает 50 т.

Система управления. Бурение должно вестись под постоянным контролем, и для этого применяется локационный зонд. Он располагается на головке бура, и его передвижение отслеживается с помощью локатора. Детектор регистрирует рабочие параметры процесса: угол и направление бурения, температуру рабочей зоны, обороты бура.
Буровые растворы. Они облегчают процесс бурения, влияют на продуктивность и эффективность работ. Выбор промывочной жидкости зависит от качества и состава грунта. Песчаные почвы усиленно поглощают воду, глинистые разбухают и налипают на бур. Чтобы не допустить поломок и задержек, используют бентонитовые буровые растворы с различными добавками и стабилизаторами.
Медно-графитовая смазка. Она нужна для обработки динамических частей и резьбовых соединений буровых штанг, чтобы предотвращать заклинивание. Современные смазочные составы имеют вид густой текучей пасты; включают нефтяные масла, графитовый и медный порошки, стеарат лития, улучшающие добавки.

Вспомогательный инструмент. Для организации ГНБ бурения технология нуждается в приспособлениях, помогающих продавливать (прокалывать) грунт. Это разнообразные расширители, штанги, мотопомпа, удаляющая буровой раствор.

Этапы ГНБ

Компания, занимающаяся бестраншейной прокладкой коммуникаций, работают в строгом соответствии с нормативно-технической документацией (например, в Москве это ТСН 40-303-2003) и нормативными актами. Технология ГНБ подразумевает прохождение следующих этапов:

Выбор трассы и составление проектной документации. В пределах участка работ уточняется расположение подземных коммуникаций. Оптимальная трасса прокладки выбирается с учетом этих данных, а также особенностей грунта (проводится геологическое исследование).
Подготовка. Необходимо подготовить площадку для буровой установки: выровнять грунт, подвести освещение, определить пути подъезда.

Буровую машину устанавливают на исходную позицию, доставляются буровые штанги в необходимом количестве, подвозится бентонит (раствор, укрепляющий скважину). В точках входа и выхода бурения вырывают начальный и конечный котлован.
Бурение пилотной скважины. Бурение начинают под углом 10-20°, затем проводят коррекцию (меняют угол) для того, чтобы выйти на заданную глубину. Траектория бура под землей постоянно мониторится и корректируется для того, чтобы на выходе скважина получила правильный угол.
Для уменьшения трения и предотвращения риска обвала скважины подается буровой раствор.
Расширение скважины. Сечение пилотной скважины редко превышает 10 см. После того, как бур выходит в заданной точке, его меняют на ример (расширитель). На буровой установке включают режим обратной тяги, после чего ример путешествует в обратном направлении, к буровой установке.

Видео описание

О том, как работает технология ГНБ в следующем видео:

Построение рабочей скважины. Чтобы расширить скважину до нужного диаметра, может потребоваться от 1 до 3 последовательных проходов римера (в этом случае его каждый раз меняют на устройство большего диаметра). Количество проходов зависит от характеристик установки и параметров грунта.
Диаметр готовой скважины на 25-30% превышает диаметр трубопровода.
Протяжка трубы. С помощью специальных креплений и фиксаторов плеть труб затягивается в скважину. В протяженных скважинах усилие для затягивания труб создает буровая установка, она же правильно укладывает трубу. Если скважина мелкогабаритная, с обсадкой из полимерных труб, прокладку можно выполнить вручную.

Цементирование. Если прокладка осуществляется в сложных геологических условиях, в пространство между трубой и стенкой скважины под давлением закачивается цементирующий раствор.
После того, как труба занимает правильное положение, ее отсоединяют от буровой колонны, сворачивают и убирают рабочую площадку, и передают исполнительную документацию заказчику, а горизонтально наклонное бурение считается выполненным.
Стоимость услуг ГНБ зависит от диаметра труб (считается стоимость прокладки 1 м. п.), используемой техники, особенностей грунта (сложными считаются твердые, скальные породы).

Видео описание

О проколе через речку методом ГНБ в следующем видео:

Коротко о главном

Горизонтально направленное бурение позволяет без лишних затрат обойти любые препятствия и сохранить ландшафт на участке. Перед началом работ проводят внимательный анализ территории, имеющихся коммуникаций и грунта; это позволяет правильно подобрать инструменты и материалы.

На первом этапе подготавливают пилотную скважину. Ее задача – наметить траекторию для прокладки коммуникаций. Через специальные отверстия в скважину подают бетонит; он укрепляет грунт и выводит на поверхность остатки грунта. Затем скважину расширяют до нужного диаметра и протягивают заранее подготовленную плеть трубопровода, контролируя правильность укладки.

Отличие ГНБ от прокола (ГНП)

Существует несколько способов проложить коммуникации и трубопроводы под землей без выкапывания траншей. Среди них горизонтально-направленное бурение и метод прокола. В обоих случаях используются схожее оборудование и технологии. Различие заключается в том, что при прокалывании грунта не используется бур. Почва продавливается так, чтобы в толще появилось отверстие нужной длины и диаметра, установка ГНБ именно бурит, используется вращательный элемент.

Горизонтальное бурение

При методе ГНБ используются буровые установки с различными насадками. Для прокладки коммуникации не нужно выкапывать котлованы в точках входа и выхода бура, работы проводятся с поверхности земли. Под контролем эхолокационного оборудования головка бура направляется по нужной траектории.

При бурении проводятся различные мероприятия:

Проводятся расчеты для выявления протяженности, размера отверстия и траектории движения инструмента;

Подбирается дополнительное оборудование: буровые головки, зонды для оператора установки и инструменты и т.д.;

Работы проводятся при использовании бетонитового раствора, для него и грунтовых вод оборудуются дренажные стоки.

Отличие ГНБ от прокола заключается в необходимости пользоваться большим количеством инструментов, применять специальные растворы. Отверстие в грунте после бурения не всегда получается ровным. Его края могут крошиться, если использовано недостаточное количество раствора или неправильно подобран инструмент.

Горизонтально-направленный прокол (ГНП)

В случаях, когда используется метод прокола, бригаде рабочих предстоят подготовительные мероприятия и работы:

Вырываются 2 котлована в точках входа и выхода инструмента. Этот этап – необходимая часть подготовки к ГНП. Почва прокалывается строго в горизонтальном направлении, проводить такую работу с поверхности земли нельзя.

Как и в случае с ГНБ, при прокалывании грунта необходимо отслеживать траекторию пути инструмента. Для этого используют зонды, по которым оператор установки отслеживает продвижение.

При проколах отверстие в почве получается ровным. Нет риска, что почва раскрошится. После выхода прокалывающей иглы в нужной точке. К ней крепятся кабели или трубы, обратным ходом они протягиваются в образовавшееся отверстие.

ГНП осуществляется с использованием сильного гидравлического давления. Бетонитовый раствор при этом не применяется.

Проколы отличаются от ГНБ тем, что на прокладку коммуникаций одинаковой протяженности требуется меньше оборудования, ресурсов, рабочих.

Технология выполнения работ

Прокладка коммуникаций методом прокола осуществляется по следующему алгоритму:

Подготовка проектной документации, получение разрешения на проведение ГНП. Проведение расчетов, в ходе которых выявляется, где необходимо оборудовать котлованы, на какой глубине следует прокалывать почву и т.д.
Подготовка и транспортировка оборудования к месту проведения работ. Оборудование котлованов, дренажных отводов. Дренаж необходим, если в месте прокладки трубопроводов или кабелей залегают грунтовые воды.
Прокол грунта согласно расчетам, прокладка коммуникаций.
Удаление оборудования, восстановление поверхности почвы в местах, где выкапывались котлованы.

ГНП проводится быстрее, чем при использовании бура или траншейного метода подведения коммуникаций.

В ходе работ используется специальное оборудование для бестраншейной прокладки трубопроводов:

Пневмопробойная или гидравлическая установка, позволяющая передавать прокалывающему инструменту многотонное усилие;
Стальной футляр, которым продавливается почва;
Зонды, оборудование для приема сигналов от них;
Инструменты для выкапывания котлованов.

Все оборудование, используемое в ГНП, мобильно. Установки работают на дизельном топливе, способны передвигаться под управлением оператора.

Преимущества ГНП

Прокладка инженерных коммуникаций методом прокола обладает неоспоримыми преимуществами:

Непосредственно для работы понадобится небольшая бригада специалистов (2-3 рабочих);
Стоимость ГНП работ более, чем в 2 раза ниже, чем прокладка коммуникаций с использованием буровой установки;
С помощью ГНП можно прокладывать новые трубопроводы и заменять старые, при использовании бура замена недоступна;
Нет риска обвала почвы в проколе, даже если работы ведут в неустойчивом грунте;
Требуется меньшее количество оборудования, не нужны дополнительные растворы.

При ГНП экономятся ресурсы, финансы и рабочая сила.

Недостатки метода прокола

Методика горизонтально-направленного бурения, несмотря на экономичность и практичность, имеет некоторые минусы:

Продавливание грунта с плотным, твердым составом невозможно. ГНП используется только на подвижных, неустойчивых и рыхлых почвах.
Длина бурения при проколах составляет только 50 м. Таким образом, прокладывать коммуникации можно лишь на небольшие расстояния.
Диаметр трубопровода ограничен размером в 50 см. При ГНБ диаметр отверстий может составлять 1 м и больше.

Применение методов бурения (установками ГНБ) и прокалывания грунта для прокладки коммуникаций всегда дешевле траншейного метода. При ГНБ и ГНП не страдает поверхность почвы, а также объекты, размещенные на ней. В зависимости от технических условий и качества почвы применяется и бурение, и проколы. В благоприятных для горизонтального прокалывания условиях, данный метод остается предпочтительным.

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.

Преимущественные моменты прокладки труб без траншей

Чаще всего трубопроводные системы укладывают посредством вырытых траншей. Этот метод имеет некоторые существенные недостатки:

Нарушение плодородного слоя вследствие вскрытия грунта.
Удаление растительности, включая деревья и кустарники.
Высокие тарифы на проводимые работы.
Длительная подготовка.

Помимо этого канал, проходящий через дорожное полотно, невозможно проложить, не нарушив асфальтовое покрытие, что неизбежно приводит к реконструкции дороги по окончании работы. А перекрытие оживленного участка трассы может вызвать определенные трудности. Решением проблем в этом случае становится бестраншейную или закрытую прокладку коммуникационных линий, включая прокладку труб ГНБ.

Указанный метод имеет множество достоинств:

Меньшие материальные затраты на выполнение процесса.
Ускоренное выполнение монтажного процесса.
Минимальные трудозатраты, включая число рабочих.
Безопасность в экологическом плане.
Всесезонное проведение работ (мерзлый грунт затрудняет открытую укладку труб при низкой температуре воздуха).
Обеспечение безопасности проводимым работам.

Монтажный процесс, выполняемый на коротком участке, к примеру, под дорожным полотном, не требуют привлечения специальной техники. Процесс такой укладки достаточно прост. Для его выполнения требуется цилиндр определенного размера и штанга с элементами наращивания. Такое устройство позволяет вручную удалять грунт, но предварительно нужно выкопать небольшие котлованы по бокам дороги, то есть на входе и выходе трубы. Если монтаж предполагает работу на длинном участке, то необходимо привлечение специального оборудования.

Варианты закрытой прокладки

Бестраншейный способ прокладки труб используется при проведении разных коммуникационных систем:

Кабели связи.
Трубопроводы, транспортирующие нефть, газ и тепловые ресурсы.
Канализация, а также холодное и горячее водоснабжение.
Ремонтные работы на определенных участках трубопровода или замена отдельных участков трубы.

Закрытая прокладка трубопровода в настоящее время предполагает много способов исполнения. В частности выделяются следующие варианты:

Замена устаревших трубных изделий новыми элементами (санация).
Прокалывание грунта.
Продавливание грунта.
Горизонтально-направленное бурение.

Первый вариант (санация) используется при необходимости проведения ремонтных работ или требуется полная замена отдельных элементов трубопровода. Другие варианты подразумевают непосредственную укладку трубных элементов. Бестраншейная прокладка широко распространена, так как указанный способ помогает предотвратить множество проблем, возникающих при открытой укладке трубопровода.

Использование метода санации для ремонта и прокладки трубопроводов

Санация – это закрытая укладка труб, выполнение которого подразумевает замену старых элементов новыми трубными изделиями. Существует два способа выполнения процесса:

Релайнинг

Этот способ предполагает сохранение старой системы и ее использование в качестве капсулы для нового трубопровода. Перед проведением работы требуется предварительная качественная очистка трубы от лишнего мусора. Затем в нее вставляют новый трубный элемент, имеющий меньший диаметр. Несмотря на то, что современные трубы производятся из материалов с отличными качественными характеристиками, старая конструкция может выступить в роли дополнительной защиты, снижая риск возникновения аварий.

Релайнинговые работы можно выполнить несколькими способами, в частности втягивание трубы. Этот процесс начинается в конце старой коммуникации и до начала трубы. На время проведения работы участок отключается от общей системы, затем в ремонтируемую трубу на этом участке вставляется новый элемент, выполненный из более технологичных материалов. Релайнинг допускает небольшое разрушение некоторых участков старого трубопровода. Читайте также: “Какую трубу в канаву на заезд лучше выбрать – виды и особенности, правила укладки”.

Проведение релайнинга требует обязательной замены ремонтируемого отрезка временными элементами. По окончании процесса временные элементы удаляются, а реставрированный участок подключают к системе.

Реновация

Если первый способ предполагает ремонт старых коммуникаций с частичным введением новых элементов, то в результате реновационного процесса выполняется полное обновление линий. В некоторых случаях допускается изменение диаметра трубопровода. Реновация подразумевает разрушение устаревших элементов в процессе введения новой линии. При этом обломившиеся части трубы, оставшиеся в земле, играют роль уплотнительной оболочки для новой системы.

Санация позволяет проводить замену коммуникаций из керамики, бетона и металла.

Монтаж труб методом прокола

Метод прокола используется чаше всего на глинистых и суглинистых почвах. Таким способом можно укладывать трубы диаметром не более 600 мм. Максимальное расстояние, на которое можно прокладывать трубы с использованием прокола грунта, составляет 60 метров. Такая проводка предполагает уплотнение почвы вокруг трубы. Выполнить прокол можно только с помощью специальной техники, так как для этого требуется сила в 3000 кН. Самым распространенным вариантом считается прокол и помощью гидравлического домкрата.

Чтобы уменьшить коэффициент трения и сопротивления в грунте, можно использовать наконечник в виде конуса. Основание этого элемента должно быть шире самой трубы на 2 см. Трубопроводы, имеющие небольшой диаметр, можно прокладывать без использования наконечника, прокол выполняется непосредственно трубой.

Использование конусного наконечника на трубе снижает точность прохождения. Так как при прохождении через грунт этот элемент может натолкнуться на препятствие и отклониться от намеченной линии прокола.

Прокол выполняется со скоростью 4-6 метров в час, в зависимости от сложности грунта и используемого оборудования. Увеличить скорость движения трубы при таком способе бестраншейной прокладки помогает вибрация. Совместно с усилиями домкрата она позволяет осуществлять движение через грунт со скоростью 20-40 метров в час. Читайте также: “Варианты бестраншейной прокладки труб – преимущества и недостатки способов”.

Существует еще один вариант прокалывания грунта – гидропрокол. Он эффективен в том случае, когда почва поддается легкому размыву водой. При этом способе разрушение почвы проводится направленным водяным потоком. Результатом процесса становится колодец, в который проводится укладка коммуникационных систем. Читайте также: “Способы прокладки трубопроводов – открытый и закрытый, правила выполнения работ”.

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.

Горизонтально-направленное бурение для прокладки труб

Бестраншейная прокладка труб также может выполняться горизонтально-направленным бурением (ГНБ) грунта. Прокладка трубы методом ГНБ выполняется с использованием буровой техники.

Бестраншейная прокладка труб с применением метода ГНБ выполняется в три этапа:

Бурение скважины.
Увеличение ширины скважины.
Прокладка трубных элементов.

Выполнение прокладки труб методом горизонтального направленного бурения возможно только при помощи буровой установки, оснащенной специальным наконечником. Гибкая штанга, соединенная с наконечником, дает возможность изменять траекторию бурения. Это особенно важно в тех ситуациях, когда необходимо предотвратить столкновение бура с естественными препятствиями в грунте. Для периодического охлаждения наконечника в процессе работы на его корпусе имеются отверстия. Для контроля и корректировки траектории бурения наконечник оснащен навигационным аппаратом.

Ширина скважины увеличивается посредством расширителя, который устанавливается вместо наконечника. Расширение может выполняться многократно до получения необходимого диаметрального сечения скважины. При этом следует помнить, что этот параметр должен превосходить диаметр прокладываемой трубы на 30%.

Заключительный этап технологии прокладки труб методом ГНБ предполагает непосредственное протягивание трубы. Процесс заключается в следующем: на специальной штанге фиксируется плеть коммуникации и вся конструкция протягивается в скважину машиной ГНБ. Использование бурильного раствора облегчает протягивание трубных изделий по горизонтальному каналу, снижая коэффициент трения.

Проведение различных коммуникационных систем с использованием бестраншейных методов прокладки труб – это современная технология, с помощью которой можно существенно сэкономить ресурсы. При этом существует несколько способов ее реализации, которые позволяют выбрать подходящий вариант для определенного случая.

Что такое ГНБ: технология горизонтального направленного бурения

Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) – прогрессивная технология бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций. Трубопровод протягивается в скважине, пробуренной по изогнутой траектории под контролем радиолокационных систем. Еще одно название метода – гидравлическое направленное бурение, так как в процессе работы скважину промывают напорной струей бурового раствора.

Область применения

Методом ГНБ прокладывают самотечные и напорные трубопроводы для подачи воды, канализации или теплоснабжения, защитные футляры для кабельных сетей, газо- и нефтепроводы. Технология может использоваться для очищения, ремонта или замены ранее проложенных водопроводных и канализационных труб.

Горизонтальное бурение применимо при обустройстве технических скважин – водозаборных, геотермальных, предназначенных для очищения загрязненных участков местности или вытаскивания из грунта действующих трубопроводов.

Преимущества и ограничения

Бестраншейные технологии безальтернативны при проведении работ в условиях плотной городской застройки и насыщенной дорожной сети, прокладке сетей глубокого заложения.

ГНБ бурение не требует перекрытия движения транспорта, перекладки действующих коммуникаций или укрепления фундамента зданий. Работы могут вестись круглый год. Технология позволяет снизить стоимость и сократить сроки строительства.

В отличие от прокладки открытым траншейным способом не нужно организовывать водоотливные мероприятия. При строительстве подводных переходов отпадает необходимость углублять дно или укреплять берега.

Площадки для проведения работ компактны, прокладка труб методом ГНБ ведется с минимальным вскрытием земной поверхности. Земляные работы ограничены рытьем приямков для ввода инструмента и подачи трубопровода в скважину, сбора бурового раствора, а также технологических шурфов на концах трубопровода. Если надо обеспечить определенный уровень заглубления скважины, может потребоваться стартовый котлован для размещения буровой установки.

ГНБ бурение снимает проблемы при наличии следующих преград:

Здания или сооружения
Пути движения транспорта, аэродромы
Ранее проложенные инженерные сети
Реки, водоемы, овраги, лесопарковые зоны
Архитектурно-исторические памятники
Территория производственных предприятий
Охранная зона метрополитена, высоковольтных ЛЭП, магистральных газо- или нефтепроводов

Технология горизонтального бурения эффективна в песчаных или глинистых грунтах при устойчивости стенок скважины. В неустойчивых грунтах или при наличии подземных вод с сильным напором ставят обсадные трубы на участках входа/выхода, укрепляют грунт инъектированием, устраивают разгрузочные скважины или дозиметрические колодцы.

Применение технологии ГНБ затруднено в валунных или гравийно-галечниковых грунтах, техногенных грунтах с металлическими включениями. Бурение скальных или содержащих особо твердые включения грунтов требует использования мощного оборудования и усиленного бурового инструмента.

Подготовительные работы

Перед началом бурения проводятся инженерно-геологические изыскания или геофизическое обследование для определения характеристик грунта в районе строительства. На основании полученных данных подбирают наиболее подходящее буровое оборудование и состав бурового раствора.

Изучаются условия прокладки под естественными преградами и препятствиями искусственного происхождения. Целесообразность применения технологии ГНБ подкрепляют технико-экономическими расчетами путем сравнения альтернативных вариантов, затем приступают к разработке проектной документации и сбору необходимых разрешений.

Прокладка трубопровода

Профиль трассы зависит от вида инженерных коммуникаций, типа и диаметра трубопровода, используемого бурового оборудования. Технология позволяет при необходимости изменить направление скважины, чтобы обогнуть встреченное подземное препятствие. Форма траектории ограничена радиусом изгиба колонны буровых штанг.

Допустимый диаметр трубопровода 25–2000 мм, длина прокладки – от нескольких метров до нескольких километров. Скорость бурения составляет до 100 м за смену. В одной скважине может располагаться сразу несколько трубопроводов.

Бурение пилотной скважины. Бур с насадками, соединенный гибкой колонной штанг с буровой установкой, движется по заложенной в проект траектории. Оператор осуществляет постоянный контроль за положением бурового инструмента с помощью локационной системы. Бурение завершается в точке выхода бура на поверхность земли.
Расширение скважины. Бур заменяют на расширитель и протягивают через скважину в обратном направлении. Скважину проходят однократно или многократно до образования бурового канала, позволяющего протянуть трубопровод расчетного диаметра. Обычно диаметр канала превышает наружный диаметр трубопровода на 20–50%. При необходимости канал калибруют.
Протяжка трубопровода. Перед последним расширением к колонне штанг с расширителем подсоединяют заранее сформированную плеть трубопровода. Если трубопроводов несколько, подсоединяют все сразу. Конец плети оснащают оголовком с шарнирным вертлюгом, который предотвращает скручивание при протяжке. Трубопровод протягивают от точки выхода бура на поверхность земли к буровой установке.

На всех этапах в скважину подается буровой раствор для разрушения грунта, удаления измельченной породы, укрепления и смазки стенок скважины. При среднесуточной температуре ниже +5 °C или бурении в вечной мерзлоте принимают меры по предохранению раствора от замерзания. При температуре воздуха ниже −20 °C работы не ведутся.

Трубопровод собирают из стальных, полимерных или чугунных (ВЧШГ) труб. Возможность применения каждого вида труб и требования к характеристикам зависят от типа прокладываемых коммуникаций. Отдельные секции соединяют муфтами или сваркой.

После завершения прокладки отработанный буровой раствор и выбуренную породу утилизируют. Котлованы засыпают, восстанавливают дороги и территорию в зоне строительства. На концах трубопровода устраивают колодцы, дренажные системы, ставят запорные устройства.

Состав бурового оборудования

Существует четыре класса установок для ГНБ бурения, каждому из которых соответствует определенная сила тяги. При выборе класса учитывают инженерно-геологические условия, тип, длину и диаметр трубопровода. Самоходные установки ставятся на гусеничное или колесное шасси, модульная конструкция монтируется на опорной раме.

В состав оборудования входят агрегаты и приспособления для приготовления, подачи и регенерации бурового раствора. Сборная колонна из штанг служит для передачи вращающих или тяговых усилий от установки и подачи раствора. При сложной геологии грунта либо большой длине и диаметре трубопровода на установке ставится усилитель тяги, а в точке выхода размещается доталкиватель.

Пилотную скважину бурят долотами или твердосплавным буром либо применяют универсальный бур со сменными насадками. Расширяют скважину римерами с режущими кромками высокой прочности и породоразрушающими насадками. Инструмент подбирают с учетом свойств грунта. Для повышения производительности при разрушении скальных пород используют забойный двигатель.

Локационная система для наблюдения за положением бурового инструмента включает излучающий зонд, локатор для приема сигнала и дисплей для вывода информации. При наличии сильных помех сигнал от зонда на дисплей поступает по кабелю.

Отличие от других бестраншейных технологий

Горизонтальное направленное бурение имеет сходство с щитовой проходкой, управляемым проколом, раскаткой грунта и другими бестраншейными способами прокладки труб. Основное отличие технологии ГНБ заключается в промывке скважины буровым раствором. Состав раствора определяется свойствами грунта, от верного подбора зависит успешность бурения.

По возможной протяженности трубопровода горизонтальное направленное бурение в разы превосходит прокол или микротонеллирование. В отличие от прокола ГНБ способно справиться со всеми категориями грунта. Технология лидирует по значению минимально допустимого диаметра труб (25 мм).

Цена прокладки с учетом земляных работ ниже по сравнению с альтернативными методами. С увеличением диаметра трубопровода экономическая эффективность снижается из-за повышенного расхода раствора.

Прокол методом ГНБ

Прокол методом ГНБ – совокупность процессов, направленных на прокладку подземных инженерных коммуникаций бестраншейным способом. Для успешного результата нужна серьезная подготовка + проведение деятельности под контролем радиолокации с использованием специального оборудования.

В современном мире полно продвинутых технологий, многие из них получили своё начало благодаря желанию человечества облегчить и автоматизировать свой труд. ГНБ не исключение.

Так в 60-х годах американец Мартин Черрингтон, прокладывая телефонный кабель траншейным способом, обратил внимание на то, что подрядная организация по соседству закончила аналогичный объём гораздо быстрее. Облегчить трудозатраты и сократить время им помогла вертикальная буровая машина. История умалчивает, откуда она появилась, но факт остаётся фактом.

Благодаря этой идее в 1964 году была создана первая буровая машина для горизонтально направленного бурения.

В чём превосходство ГНБ перед открытым траншейным методом?

Прокол земли горизонтальным бурением позволяет проложить пакет труб в тех местах, где вырыть траншеи невозможно или необоснованно трудозатратно.
Технология сохраняет нетронутой целостность дорожного покрытия и других наземных путей сообщения, соответственно, движение транспорта не перекрывается.
При этом виде бурения в первозданном виде сохраняется плодородный слой почвы на протяжении всей трассы, а для прокладки трубопровода необходимо только два приямка – воздействие на окружающую среду минимально.
Можно работать под различными объектами и строительными сооружениями (жилыми и хозяйственными постройками, реками и водоёмами, железнодорожными путями и автомобильными автодорогами).
При грамотной подготовке и выборе ответственного подрядчика с адекватной стоимостью прокола ГНБ за 1 м сроки существенно экономятся + уменьшается строка затрат в сметной документации.

Технология прокола ГНБ

В чем заключается технология метода прокола с помощью установки ГНБ?

В многоэтапном бурении горизонтальной скважины в соответствии с планово-высотным положением точек входа и выхода и затягиванием трубопровода, который заранее сварен до проектной длины, в подготовленный канал. Для мероприятий нужны сама буровая и вспомогательная техника.

Пилотный Бур в точке выхода

Перед тем, как произвести прокол земли методом горизонтального бурения, мы тщательно изучаем местность и свойства грунта. Важно определить и наличие + местоположение имеющихся инженерных сетей, точек их пересечения с прокладываемой трассой.

Особенно сложные участки шурфятся водяным раствором на основе бентонита – природного глинистого минерала. Он укрепляет стенки строящейся скважины, выносит из неё буровой шлам, охлаждает инструмент.

Стоимость работ

Диаметр	Цена за п.м.
63 мм	1000 руб
110 мм	1000 руб
160 мм	1500 руб
225 мм	2400 руб
315 мм	3400 руб
355 мм	3900 руб
400 мм	4400 руб
450 мм	5000 руб
500 мм	5700 руб
630 мм	7500 руб

3 этапа, которые уже включены в цену прокола ГНБ за метр

Пилотный прокол – самый ответственный, т. к. проводится в первую очередь и может таить в себе определение новых факторов, в корне меняющих стратегию всего бурения. При тесном взаимодействии с системой локации, помогающей контролировать положение пилотного бура, установка ГНБ совершает планомерное бурение скважины из пункта «А» в пункт «Б» при точном соответствии с проектными данными. Сложности могут появиться при наличии близлежащих высоковольтных линий – электромагнитное поле создаст помехи в работе локации, оператор системы не получает данных от зонда, установленного в пилоте. Так же пагубно на локационное оборудование способны повлиять близко припаркованные автомобили и складирование в непосредственной близости от прокладываемой трассы металлических или железобетонных конструкций.
Расширение канала скважины. Для достижения указанного в проекте диаметра сечения пилотный бур меняется на расширитель. При усилии установки ГНБ его протягивают по всему периметру прокола, постепенно увеличивая диаметр канала. После каждого прохода, когда расширитель в очередной раз показался в точке выхода, проводится смена расширителя на диаметрально больший. И так до нужных показателей.

Затяжка трубопровода. Для проведения заключительного этапа важно подготовить трубы к затяжке. В зависимости от вида и целей со стороны точки выхода плеть указанной в проекте длины сваривается и аккуратно укладывается на поверхности земли так, чтобы исключить зацепы или запутывания при затяжке. При окончательном расширении бур выводят на поверхность и через вертлюг цепляют за него подготовленный трубопровод. Так начинается затяжка. ГНБ агрегат постепенно прокладывает трассу, после чего уполномоченный сотрудник обрезает её до проектных отметок. Перед сдачей заказа клиенту, мы по каждой трубе протягиваем калибр, который помогает выявить проблемы при прокладке, деформацию или нарушение целостности сооружения.