Информационно-аналитическое издание ТЕХНОmagazine

Особенности метода ГНБ — описание технологии и основные принципы

Технология горизонтально направленного бурения (международное сокращение HDD) была разработана и впервые внедрена Мартином Черрингтоном (Martin Cherrington) в середине 60-х годов прошлого века. Однако популярность она приобрела только в 70-х, после прокладки коммуникаций под рекой Паджаро (Pajaro River) в районе залива Монтерей в Калифорнии.

Виды бестраншейных технологий прокладки коммуникаций

Бестраншейные технологии прокладки коммуникаций, известны в мире как Trenchless technologies или NO-DIG (не копай). Они представляют собой работы по подземному строительству трубопровода без вскрытия грунта.

Существует несколько способов горизонтального бурения для прокладки коммуникаций:

• горизонтальное бурение (ГНБ);
• прокол;
• продавливание;
• микротоннелирование;
• релайнинг.

Что такое метод ГНБ

Одним из наиболее эффективных и популярных способов является именно горизонтально-направленное бурение. Метод ГНБ – это способ бурить прямолинейные и криволинейные скважины диаметром до 1720 мм. При этом длина такого непрерывного тоннеля может достигать 2 км. Среди всех технологий бестраншейной прокладки коммуникаций именно ГНБ обеспечивает максимальную длину скважины.

Обратите внимание! Многие считают ГНБ синонимом бестраншейных технологий. Это ошибочное утверждение. Метод горизонтального направленного бурения более распространённый и популярный.

Точность прокладки трубопровода по заданной траектории обеспечивает расположенный в буровом снаряде передатчик. Его сигналы принимаются приемником на поверхности, позволяя непрерывно отслеживать направление, глубину и другие параметры проходки.

Особенности технологии ГНБ и основные принципы

Горизонтальное направленное бурение — это метод бестраншейной прокладки трубопроводов и других коммуникаций на различной глубине под естественными и искусственными препятствиями без нарушения режима их обычного функционирования.

Технология бурения ГНБ достаточно проста и эффективна. В нужной точке "А" (например, на одной из сторон дороги или реки) ставится буровая установка. По заданной траектории она бурит скважину с выходом в точке "Б". В зависимости от диаметра скважины работа выполняется в один или несколько этапов расширения. В полученную скважину с использованием специального бурового раствора, как смазывающего и формирующего канал, затягивается труба.

Буровое оборудование

Прокладка труб методом гнб является технически сложным процессом, для которого нужно специальное оборудование. Выбор оборудования для горизонтального бурения широк – от недорогих китайских установок до премиальных американских и немецких. Отрадно, что производство этого типа коммунальной техники налажено и в России.

Буровая установка для ГНБ может быть стационарной или самоходной, обычно на гусеничном ходу. Она оснащена:

• двигателем;
• буром;
• буровым лафетом с тисками, задающим угол наклона штанги во время бурения;
• кареткой, которая закрепляется на лафете, приводит в действие штанги и отвечает за их поступательное движение;
• рабочее место оператора с панелью управления;
• гидравлической станцией для приготовления, подачи и регенерации бурового раствора для промывки скважины.

Важной частью современных установок для горизонтального бурения является система локации. В ходе работ бур находится вне зоны видимости. Чтобы контролировать точность прохождения и его процесс, на головку бура устанавливается специальный зонд. Этот детектор обеспечивает оператора необходимой информацией о ходе работ – угол и направление бурения, обороты бура, температуру в рабочей зоне.

Кроме того, в состав бурового оборудования входит дополнительный инструмент: расширители разного диаметра, штанги, насосы, доталкиватель для удаления бурового раствора.

Единая классификация оборудования для прокладки коммуникаций методом ГНБ была разработана в Германии в 2000 году. Установки классифицируют по максимальной тяговой силе выделив четыре основные группы:

• мини-буровые – с тягой до 100 кН;
• миди-буровые – от 100 до 400 кН;
• макси-буровые – от 400 до 2 500 кН;
• мега-буровые – свыше 2 500 кН.

Этапы горизонтального направленного бурения

Работы по прокладки коммуникаций с помощью бестраншейных технологий начинаются с подготовки проектной документации. Здесь нужно учесть многие нюанса, включая уже проложенные коммуникации, чтобы избежать их повреждения.

Затем выбирается метод ГНБ и готовят участок для оборудования. Для некоторых установок необходимо обустройство приямка или котлована на входе и выходе.

После установки оборудования приступают непосредственно к процессу горизонтального бурения, который состоит из нескольких этапов:

• пилотная скважина;
• предварительное расширение;
• затягивание трубопровода.

Пилотное бурение

Пилотная скважина при ГНБ – это то, что задает вектор всей разработки. Для первичного бурения на штангу устанавливается зонд – буровая головка. Его вводят в породу, если работы ведутся с земли под углом 10-20 градусов, и продвигают по заданной проектом траектории.

При пилотном бурении в скважину подается буровой раствор, который уменьшает трение на буровой головке и штанге, а также предохраняет скважину от обвалов. Кроме того, состав разрушает породу, отчищает скважину от обломков, вынося их на поверхность и служит охлаждающей жидкостью для буровой головки.

Направление по оси бурения осуществляется при помощи локационной системы, основанной на компьютерной обработке информации в режиме реального времени. Сигнал о траектории движения бурового инструмента поступает от передатчика, расположенного в буровой головке. Оператор сопоставляет данные с планом бурения и поворачивают зонд на нужный угол. Это обеспечивает высокую точность проведения работ.

Диаметр пилотной скважины для горизонтально направленного бурения не превышает 10 см. Для прокладки коммуникаций этого обычно не достаточно. Поэтому, по достижении точки выхода, от штанги отсоединяют буровую головки и надевают расширитель обратного действия.

Предварительное расширение

Расширение скважины осуществляется специальным инструментом –риммером. Буровую машину переключают в режим обратной тяги и протягивают вращающийся расширитель (риммер) в направлении буровой установки. Одновременно в скважину идет подача бентонитового раствора, который укрепляет ствол, вымывая отработанный почвогрунт и шлам.

Расширение идет постепенно: диаметр расширительных насадок меняется с шагом 10-15 см до тех пор, пока сечение скважины не достигнет нужного размера. Обычно это 1-3 прохода, в зависимости от структуры грунта и мощности установки.

Стоит отметить, что для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода диаметр скважины должен на 25—30% превышать диаметр трубы.

Затягивание трубопровода

После создания необходимого диаметра коммуникационного тоннеля осуществляется затягивание трубы. Плеть трубопровода располагается на противоположной стороне от буровой установки (у точки выхода бура). На неё одевается специальный скважинный оголовок и крепится к буровой штанге.

Вертлюг вращается с буровой нитью и риммером, оставляя трубопровод неподвижным. Таким образом осуществляется затягивание трубы в скважину от выходного отверстия к буровой установке. Для облегчения процесса во время затягивания осуществляется подача бурового раствора. Когда труба полностью оказывается внутри скважины, на ее концы одеваются заглушки, а затем она подключается к магистрали.

Заключительный этап работ

По завершении буровых работ оборудование сворачивают. При помощи специальных машин откачивают остатки бентонитового раствора для утилизации. Площадку демонтируют, засыпают приямок или колодец, в зависимости от использованного оборудования. По завершении объект сдают заказчику.

Технические характеристики оборудования ГНБ

Основными техническими характеристиками установки ГНБ являются тяговая сила (сила протяжки), крутящий момент и вес оборудования. Именно эти три параметра легли в основу единой классификации установок. Однако не менее важными являются:

• максимально возможный диаметр скважины;
• максимальная протяженность прохода;
• габариты самой установки.

Преимущества и недостатки метода ГНБ

Для определения методов прокладки коммуникаций, важную роль играет их эффективность. Бестраншейные технологии, это касается всех методов, обладают рядом преимуществ перед открытым способом:

• снижение стоимости прокладки в среднем на 30%;
• оперативность проведения работ, срок снижаются в 2-3 раза;
• сохранение окружающего ландшафта в неизменном виде;
• снижение вредного воздействия на окружающую среду, условия жизни людей в зоне проведения работ, сохранение экологического баланса;
• возможность прокладки коммуникаций напрямую под транспортными путями, зданиями, памятниками архитектурами.

Кроме того, метод ГНБ позволяет сделать максимальную длину коммуникационных сетей и проложить трубы наибольшего диаметра в сравнении с другими бестраншейными технологиями.

Однако у горизонтального бурения есть и свои минусы. Во-первых, трудности возникают при работе с твёрдыми, каменистыми породами и грунтами. Во-вторых, дорогостоящее оборудование можно использоваться только по прямому назначению, тогда как при работах традиционным открытым способом используется более универсальная техника.

Не применима технология горизонтального бурения и в случаях слишком мягких, сыпучих и влагосодержащих грунтов. В этом случае более подходящим будет ГНБ методом прокола. Он же будет предпочтителен в холодное время года, когда использование традиционного метода направленного бурения затруднительно из-за замерзания бентонитового раствора.

Стоит отметить, что метод прокола не является бурением. Грунт просто продавливается трубой или расширителем. Затем на выходе к инструменту крепится трос, который протягивает полиэтиленовые трубы к началу прокола.

Для горизонтального бурения можно также использовать шнековую буровую установку, переведя бур в горизонтальное положение. Максимальная длина скважины в это случае составит примерно 100-150 м.

Установка ГНБ для скальных грунтов

На территории России расположено множество горных систем и массивов: Уральские горы, Кавказ, Алтай. Практически во всех регионах есть свои горные хребты различной величины и протяженности.

Возможность горизонтального бурения скальных пород значительно упростила процесс прокладки трубопроводов в горной местности. Активные разработки в этом направлении начались в 90-х годах прошлого века. Первые установки были малоэффективными, но со временем появились новые технологии, уникальные системы и оборудование, которые успешно справляются с породами практически любой прочности. Рынок такой техники очень ограничен, лишь несколько производителей в мире имеют в модельной линейке достойные ГНБ установки для скальных грунтов. Можно выделить американские компании Ditch Witch и Vermeer, а также китайскую DrillTo.

В последнее время китайские инженеры сильно преуспели в сфере разработки бурового оборудования для пород повышенной прочности. Если раньше в поднебесной практически все инновации базировались на лицензиях западных компаний, то сегодня специалисты КНР активно внедряют свои собственные наработки. Все чаще инженерные, строительные компании разных стран, при закупке буровых установок, отдают предпочтение именно китайским брендам. Это объясняется очень просто: Китай научился делать качественную и надежную технику. При этом цена такой техники сравнительно невысокая. Китайские компании присутствуют на всех выставках строительной спецтехники и на деле доказывают свою конкурентоспособность.

Требования к установкам

К ГНБ установкам для бурения пород повышенной прочности предъявляются повышенные требования:

— Безопасность. Бурение скальных пород сильно отличается от работы с обычным грунтом, сопряжено со многими рисками. Машина должна соответствовать мировым стандартам безопасности, максимально защищать оператора и обслуживающий персонал от возможных обвалов и других чрезвычайных ситуаций.

— Износоустойчивость. Машине приходится работать в экстремальных условиях, часто на пределе своей мощности. Установка должна иметь хороший запас прочности для длительной работы в таком темпе. Также важна устойчивость к температурным перепадам. Часто такие комплексы используют для работы с прочными мерзлыми грунтами, установка должна безболезненно переносить сильные морозы до -35 градусов по Цельсию.

— Производительность. Мощность установки должна соответствовать тем задачам, которые перед ней ставятся. Недостаточная производительность приведет к снижению скорости бурения или вовсе к невозможности выполнить работу должным образом.

— Мобильность. Не всегда бурение осуществляется исключительно по прямой траектории. Очень часто приходится менять точки вхождения буровой штанги, маневрировать внутри скважины. Установки для скального бурения должны уметь это делать.

Ditch Witch

DW считается основоположником ГНБ установок, в которых используется метод бурения скальных пород с помощью двойной штанги (All Terrain). Именно такой тип бурения показывает наилучшие результаты при работе с породами повышенной прочности. Американская компания имеет в своем арсенале сразу несколько моделей класса All Terrain: JT 100, JT30Mach1, JT 4020. Все они способны успешно справляться с грунтами практически любой прочности, обладают отличными производственными характеристиками. Гидравлические двигатели установок имеют усилие обратной тяги свыше 45 тонн. До появления ZT-32CDF от Drillto, у них не было аналогов в мире. Главным минусом техники Ditch Witch является высокая цена.

Vermeer

Еще один американский производитель Vermeer также преуспел в разработке ГНБ установок для горизонтального бурения скальных пород. В них используется своя технология, которая получила названия RockFire. Главная особенность методики – применение по время бурения динамической силы пневмомолотов. Специальные пневмомолоты установлены на многих установках серии Vermeer Navigator. Основной минус метода RockFire – бурение осуществляется, преимущественно, по прямой траектории. Возможность для маневра внутри скважины минимальная. Также стоит отметить быстрый износ молотов.

DrillTo

Данная установка уже доступна и на российском рынке. Она прошла сертификацию и разрешена Ростехнадзором для применения. Наша компания, как официальный представитель Drillto на территории РФ, осуществляет поставку данных машин с 2015 года. Вся техника исключительно экспортного образца, адаптированная для использования в непростых условиях нашей страны. Кроме того, мы также осуществляем гарантийное, послегарантийное сервисное облуживание ГНБ установок Drillto, проводим пуско-наладочные работы, обучаем персонал заказчика.

Сравнивая доступные варианты установок, можно сделать вывод, что по соотношению цена-качество лучшим выбором является Drillto ZT-32CDF. Она быстро окупится и после выполнения нескольких подрядов начнет приносить владельцу чистую прибыль. Если позволяют финансовые возможности, то стоит обратить внимание на установки класса All Terrain от Ditch Witch. Они очень надежные, но срок окупаемости американской техники значительно больше.

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.

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.

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.

Оборудование и технологии при горизонтально направленном бурении

Горизонтально направленное бурение – это такая технология пробивки грунта, при которой положение стакана для скважины наклонено под любым углом от вертикальной оси вплоть до горизонтального положения. При отклонении скважины от вертикальности оси хотя бы на два градуса, их уже называют наклонными.

Реализуется методика установкой горизонтально направленного бурения, оснащенной специализированной буровой штангой с гибкими управляемыми соединениями. Это позволяет регулировать ход бурового инструмента в грунте при работе.

Преимущества методики

Использование методики горизонтально направленного бурения ГНБ широко распространено в сфере нефтегазодобычи, проведения различных коммуникаций под землей и строительстве.

Технология применяется в случаях выполнения следующих работ:

• Бурение нефте- и газодобывающих скважин;
• Бурение для геологического исследования;
• Перед прокладкой канализации;
• Перед прокладкой газоснабжения и водоснабжения;
• При обустройстве кабельной магистрали.

Сегодня технология, использующая установку горизонтально направленного бурения, считается наиболее выгодным способом провести водоснабжение, газоснабжение и другие коммуникации под землей, выполнить добычу полезных ископаемых.

В отличие от траншейного типа, бестраншейный способ обладает рядом отличительных черт:

• Минимальные затраты времени и денег;
• Прокладка коммуникаций без срывания слоя асфальта;
• Бурильные установки такого типа могут бурить скважины в местах, где наземные работы недопустимы;
• Технология проста в выполнении и требует не более пяти человек в бригаде.

Таким образом, технология горизонтального бурения является выгодной и удобной, позволяющей выполнить работы в таких местах, где надземные работы недопустимы техникой безопасности.

Необходимое оборудование

Для реализации технологии горизонтально-направленного бурения потребуется буровая установка и специальная машина – все это зачастую называют установка ГНБ или машина ГНБ. Кроме того, применяется система локации – обязательная составляющая успешного процесса создания скважины с ГНБ.

Система локации

Без этой системы очень сложно контролировать наклон бурения через УГНБ, поскольку буровой инструмент находится в грунте. Чтобы в процессе работы не разрушились имеющиеся коммуникации, либо инструмент не сломался о твердые породы, движение бурового инструмента контролируется геолокационной системой.

Она представляет собой небольшой зонд, который крепят на буровой головке и устройство для отслеживания показателей зонда.

Для работы с локационной системой требуется оператор, который будет корректировать работу бурового инструмента на основе данных, полученных с зонда.

Машина для бурения

Для реализации наклонной технологии требуется аренда специального оборудования. Промышленная установка состоит из:

• двигателя;
• ходовой части;
• кузова.

Ее рабочая буровая часть включает в себя:

• мини-станцию с подачей воды через шланг;
• буровой лафет;
• панель управления.

При выборе устройства нужно руководствоваться максимальным усилием протяжки и максимальным диаметром и длиной бурения.

Планируя прокладку труб, руководствуются объемом расхода бетона в литрах на минуту, а также возможную гибкость буровой штанги – от нее зависит смена направления бурения в процессе работы.

Шнековые установки

Применяется также технология шнекового горизонтально направленного бурения. Устройство установки здесь несколько проще – она состоит из двигателя, штанги, буровой головки и каркаса, соединяющего все эти элементы в один механизм.

Конечно, буровые установки промышленного масштаба более совершенны и функциональны, но приведенная конструкция для шнекового бурения с успехом может использоваться для частного бурения скважин любой глубины, вплоть до артезианских скважин. Кроме того, в управлении и сборке такая установка очень проста и не требует специальных технических знаний.

Дополнительные устройства

Таковыми являются фиксирующие элементы при прокладке обсадных труб ПВХ, расширители, насосы, откачивающие остатки бетонита, освещение, генераторы, устройства, устраняющие аварийные состояния.

Этапы работы

Перед началом работ проводят следующие стадии подготовки:

• Уточняют положение подземных коммуникаций, отмечают опознавательными знаками кабельные провода и трубопроводы.
• Выбирают лучшую трассу для прокладки исходя из особенностей местности.
• Уравнивают и освещают площадку для установки буровой машины.
• Машину устанавливают на подготовленной позиции, подвозят к ней буровые штанги и бетонит, укрепляющий скважину.

Сначала бурят небольшой тоннель, не более десяти сантиметров в диаметре под углом до двадцати градусом. При выходе на нужную глубину параметры тоннеля приводят к требуемым.

Движение бурового инструмента может изменяться в любой плоскости. Для расширения полученного тоннеля используют ример вместо буровой головки, затем устанавливают машину на режим работы с обратными оборотами. Тогда ример выполняет обратные движения, от выхода тоннеля до буровой машины.

Для получения нужного диаметра выполняют до трех проходок, в зависимости от размера римера. Прокладку труб осуществляют скобами и вертлюгами, присоединенными к трубе.

Для фиксации вертлюги потребуется оголовок с присоединенной к нему буровой колонной. После монтажа трубы, ее отсоединяют от колонны. На этом процессе бурение, направленное горизонтально, можно считать завершенным.

Видео по теме: Горизонтальное направленное бурение ГНБ