Горизонтальное бурение

ГНБ (горизонтально-направленное бурение) – один из перспективных современных методов прокладки инженерных коммуникаций. Он находит широкое применение в условиях современной городской застройки, где пространство ограничено, а также в других сложных ситуациях, таких как прокладка труб на аэродроме, под лесным массивом, на большой глубине, в зыбких почвах, под руслом реки, проезжей частью или паркингом открытого типа.

Технология основана на использовании специального оборудования, которое позволяет бурить горизонтальные отверстия под землей без сооружения котлованов. Для успешной реализации проекта ГНБ необходимы опытные специалисты, которые имеют профессиональные навыки и знания в этой области. Наша компания предоставляет наиболее актуальные услуги, осуществляемые этим методом. Среди них:

Прокладка коммуникаций.
Замена и ремонт коммуникаций.
Прокол под дорогами
Прокол под водой (реки, водоемы)
Прокол под автомобильными и железными дорогами.

Суть технологии ГНБ

Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) подобно прокладке тоннеля метро, но в упрощенной миниатюре.

Основная идея заключается в создании защищенного подземного канала без необходимости рытья траншей. Прокладка каналов осуществляется внутри грунта, без нарушения верхнего слоя земли. Именно поэтому ГНБ может использоваться при преодолении различных препятствий, таких как реки, автомобильные дороги, мосты, линии электропередач и во многих других ситуациях.

Для эффективной прокладки труб и кабелей методом ГНБ применяется специальная бурильная установка, оснащенная жидким бентонитовым раствором.

Основной задачей бентонитового раствора является улучшение проходимости трубы по тоннелю. Благодаря своей вязкой консистенции раствор создает пленку на внутренней поверхности трубы, что снижает трение грунта об ее стенки. Это позволяет значительно увеличить скорость прокладки и снизить энергозатраты. Кроме того, назначение бентонитового раствора в следующем:

Разрушение грунта.
Вынос на поверхность шлама.
Смазка и охлаждение бурового инструмента.
Предотвращение налипания грунта на инструмент.
Укрепление стенок скважины.
Снижение трения при протяжке трубопровода.

Состав и свойства раствора зависят от категории грунта.

Другим ключевым элементом в технологии ГНБ является специальная бурильная установка. Она оснащена мощным буровым инструментом и через нее подается бентонитовый раствор.

Область применения

Метод ГНБ находит широкое применение в различных отраслях, связанных с прокладкой трубопроводов и обустройством скважин. Вот неполный перечень сфер применения метода:

Обустройство технических скважин, таких как водозаборные и геотермальные скважины.
Очистка, ремонт или замена ранее проложенных водопроводных и канализационных труб.
Прокладка защитных футляров для кабельных сетей, газо- и нефтепроводов.
Укладка новых коммуникаций и инженерных сетей.
Наращивание трубопровода ввиду подключения новых абонентов или увеличения пропускной способности.
Ведение капитального, текущего, аварийного ремонта коммуникаций.

Порядок выполнения ГНБ, технологические этапы

Работы по горизонтальному бурению всегда начинаются с подготовительного этапа, важность которого нельзя преуменьшать. Подготовительный этап ГНБ является основой для успешного выполнения последующих технологических этапов. Он позволяет определить оптимальные параметры для проведения бурения и минимизировать возможные риски и проблемы. Недальновидность и нежелание некоторых подрядчиков выполнять этот этап может привести к серьезным последствиям, таким как задержки в выполнении работ, повреждение инфраструктуры или даже аварии.

Выбор типа почвы и оценка ситуации на объекте являются важными шагами, которые позволяют определить необходимые технические и технологические решения.

Не менее важным моментом в подготовительном этапе является разработка проектно-сметной документации. Она содержит детальное описание всех работ, которые необходимо выполнить, а также определяет последовательность их выполнения и регламентирует сроки. Он также включает в себя расчеты и прогнозы, которые позволяют оценить затраты на выполнение работ и определить необходимые ресурсы.

Кроме того, проектно-сметная документация учитывает особенности каждого конкретного объекта: его геологические особенности, глубину прокола, наличие подземных коммуникаций и другие факторы, которые могут повлиять на выполнение работ. Точное определение траектории движения бура позволяет избежать повреждения инфраструктуры и обеспечить безопасность работников.

К подготовительным работам также относятся:

Выезд на место выполнения работ, осмотр общей ситуации на территории, выбор оптимального места для размещения буровой установки и точки сварки трубопровода, наличие подъездных путей для техники, наличие источника воды для приготовления буровой смеси.
Выбор подходящей буровой установки с нужной мощностью, диаметром и длиной штанг, а также правильные типы и диаметры расширителей, цанговых захватов или оголовков труб. Необходимо выбрать систему локации и зонда-излучателя, а также подобрать бентонит и полимеры для типов грунтов данного объекта.
Проведение геодезической разбивки начала и конца прокола. Надо выставить и закрепить на местности характерные точки прокола, такие как углы поворотов и пересечение существующих коммуникаций. Необходимо вызвать представителей эксплуатирующих организаций и получить разрешения на проведение буровых работ в охранной зоне действующих коммуникаций. При необходимости может потребоваться шурфление существующих сетей и уточнение их местоположения в плане и профиле.

Весь процесс подготовительных работ требует профессионального подхода и внимания к деталям. Каждый этап должен быть тщательно продуман и выполнен с соблюдением всех необходимых норм и требований. Только так можно обеспечить успешное и безопасное проведение буровых работ.

Следующие этапы:

Бурение пилотной скважины, которое позволяет определить наличие препятствий на пути бура и скорректировать его движение, чтобы достичь желаемой цели. В процессе бурения используется специальная буровая техника, которая осуществляет прокладку тонкой траншеи от стартовой точки к финишной через различные препятствия, такие как большие камни, пустоты, металлические предметы, остатки старых фундаментов, подземные русла рек и замурованные колодцы.
Бур с насадками соединен гибкой колонной штанг с буровой установкой и движется по заложенной в проект траектории. Весь процесс контролируется оператором, который использует локационную систему для постоянного контроля положения бурового инструмента. Окончательная цель бурения – дойти до точки выхода бура на поверхность земли.
Расширения скважины до необходимых параметров. На данном этапе с использованием специальных насадок на бурильной установке производится увеличение диаметра отверстия в земле до заданных значений, указанных в проектной документации. Данный диаметр должен быть немного больше аналогичного параметра трубопровода или футляра с кабелем, который будет уложен в траншею. Большой зазор между скважиной и коммуникациями предоставляет пространство для возможных деформаций в процессе эксплуатации. Однако такой зазор также может привести к обвалам и обрушениям, поэтому бурение заменяется расширением скважины с использованием специального инструмента (расширителя), который протягивается через скважину в обратном направлении. Скважина может быть пробурена однократно или многократно до образования бурового канала, который позволяет протянуть трубопровод нужного диаметра. Обычно диаметр бурового канала превышает наружный диаметр трубопровода на 20-50%. При необходимости канал может быть откалиброван.
Протяжка трубопровода. Этот процесс осуществляется с противоположной стороны, где начинается бурение. Трубопровод протягивается от точки выхода бурового инструмента на поверхность земли к буровой установке. Специальные крепления закрепляют трубопровод или футляр на вертлюге. При извлечении штанги с буровой головкой трубопровод затягивается в заранее подготовленную скважину. Работа выполняется за счет поступательного движения буровой установки и применения механических или гидравлических сил.
Завершающий этап, на котором происходит подключение коммуникаций и проводится утилизация отработанного бурового раствора и выбуренной породы, а также: засыпка котлованов, восстановление дорог и поверхности территории в зоне проведения работ, сооружение колодцев и дренажных систем с запорными системами на концах трубопровода. На участках входа и выхода скважины рекомендуется установка обсадных труб, чтобы предотвратить обрушение грунта и обеспечить стабильность стенок скважины. Кроме того, для укрепления грунта может быть использован метод инъектирования, который позволяет улучшить его физические свойства и повысить его устойчивость.

Технология горизонтально направленного бурения (ГНБ) эффективна на песчаных или глинистых грунтах, особенно при необходимости обеспечения стабильности стенок скважины. Но, в случае неустойчивых грунтов или наличия сильного напора подземных вод, должны быть предприняты дополнительные меры для обеспечения безопасности и эффективности процесса.
Оборудования для выполнения работ

Для выполнения горизонтально-направленного бурения необходимо определенное буровое оборудование:

Установка ГНБ – самоходная машина на колесном или гусеничном шасси. Она оснащена буром, дизельным двигателем, гидравлической системой, панелью управления и местом для оператора, все эти элементы смонтированы на раме. На этой же раме установлен буровой лафет с тисками и кареткой, которые отвечают за подачу и движение буровых штанг. Кассета со штангами и механизм подачи штанг на лафет располагаются над ним. Также на раме устанавливаются опоры и анкерные устройства для надежной фиксации буровой установки на грунте. Буровые установки различаются по таким характеристикам, как максимальный диаметр скважины, максимальная длина бурения, тяговое усилие, крутящий момент и размеры установки.
Локационная система – для обеспечения точного следования траектории прокладки скважины и выхода бура в нужном месте в финишном котловане. Она состоит из зонда, встроенного в буровую головку, который передает информацию о положении головки в грунте, включая глубину заземления, угол наклона и поворот, а также температуру и другие параметры. Локатор принимает и обрабатывает информацию от зонда. Полученные данные видят как оператор, так и локаторщик, который может по радиосвязи руководить действиями оператора установки ГНБ, например, корректировать направление буровой головки. Кроме того, использование локационной системы позволяет избежать подземных коммуникаций и препятствий.
Расширитель, или ример – корпус с зубьями, оснащенными твердосплавными наконечниками. Ведущие кромки расширителя обладают повышенной износостойкостью. Он применяется для увеличения диаметра пилотной скважины. В зависимости от типа грунта выбирается оптимальный тип римера, такой как шнековый, колонковый, винтовой, колесообразный, роллерный или шарошечный.
Бурильная штанга отвечает за передачу крутящего момента от буровой установки к буру или расширителю. Наличие наружной резьбы с одной стороны и внутренней с другой обеспечивает надежное соединение штанг с инструментами ГНБ.
Насосно-смесительный узел (НСУ) ГНБ отвечает за подготовку бурового раствора, его подачу в рабочую зону и последующую очистку от породы. Буровой раствор выполняет несколько функций, включая размывание грунта на заборе скважины, удаление бурового шлама, временное усиление внутренних стенок скважины для предотвращения обрушения и охлаждение буровой головки.
Аппарат для стыковой сварки ПЭ труб. Торцы труб нагреваются и совмещаются под давлением.

Преимущества метода

Прокладка коммуникаций методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ) обладает рядом преимуществ по сравнению с открытым траншейным способом:

Экономической эффективностью. Он дешевле на 30% по сравнению с традиционным способом канальной укладки.
Значительно сокращает сроки монтажа, так как не надо выполнять рытье траншей и заключительные работы по облагораживанию и уборке территории.
Существенно снижает производственные издержки, что позволяет сэкономить средства и улучшить финансовые показатели проекта.
Универсальностью. Его используют в труднодоступных местах, где традиционные методы канальной укладки неприменимы или требуют значительных затрат на стадии проектирования и реализации.
Экологичностью., так как не воздействует негативно на окружающую среду.
Сокращает трудозатраты. В отличие от традиционных методов, этот метод требует гораздо меньшего числа задействованного рабочего персонала, экономит ресурсы и снижает затраты на оплату труда.
Не требует проведения вспомогательных работ, таких как уборка территории, вывоз грунта, дорожное покрытие и работы по озеленению. Также не требуется восстановление грунтового и дорожного покрытия, а также элементов инфраструктуры. Это сокращает количество операций и ресурсов, необходимых для реализации проекта.
Позволяет проводить работы в любое время года. Он не зависит от погодных условий и может быть проведен как в теплое время года, так и в холодное.
Обладает всесезонностью,не зависит от погодных условий.

Следует иметь в виду, что применение технологии ГНБ может быть затруднено в случае работы с валунными или гравийно-галечниковыми грунтами, а также с техногенными грунтами, содержащими металлические включения. В таких случаях требуется использование более мощного оборудования и усиленного бурового инструмента, чтобы обеспечить проникновение в такие твердые грунты.

Опыт использования метода ГНБ за рубежом и в нашей стране подтвердил эффективность этой передовой технологии бурения. Она находит широкое применение в различных отраслях, связанных с прокладкой трубопроводов и обустройством скважин. ГНБ позволяет эффективно прокладывать как новые коммуникации, так и проводить реконструкцию и профилактику уже существующих. Метод обеспечивает высокую точность и надежность работ, а также минимизирует негативное воздействие на окружающую среду. Использование этой технологии позволяет сократить затраты и улучшить качество инфраструктуры.