Горизонтальное бурение может быть осуществлено также с использованием шнековой буровой установки, при этом бур переводится в горизонтальное положение. В этом случае максимальная длина скважины может достигнуть от 100 до 150 метров, что позволяет эффективно прокладывать подземные коммуникации.
Различия между проколом и ГНБ
Существует множество технологий, позволяющих укладывать коммуникации и трубопроводы под землей, избегая откапывания траншей. К таким методам относятся как горизонтально-направленное бурение (ГНБ), так и метод прокола. Несмотря на схожесть используемого оборудования и технологий, между ними имеется ключевое отличие: в процессе прокола грунт просто проникается, чтобы создать необходимое отверстие, тогда как метод ГНБ включает использование вращающегося бура для глубинного бурения.
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ)
Горизонтально-направленное бурение – это метод, позволяющий осуществлять бестраншейную прокладку коммуникаций, при этом бурение выполняется под землей на заданной глубине и расстоянии. ГНБ предоставляет возможность укладывать трубы или кабели под различными преградами, такими как реки, дороги или здания, без необходимости их разрушения или откапывания. Эта технология требует специализированного оборудования и часто применяется для прокладки коммуникаций на значительные расстояния.
Метод ГНБ использует специализированные буровые установки с различными насадками. Создание коммуникационного канала не требует выкапывания траншеи; все действия выполняются с поверхности. Эхолокационное оборудование контролирует направление буры по заранее заданной траектории. В процессе бурения выполняются следующие основные действия:
- Проводятся расчеты для определения длины и диаметра отверстия, а также пути, которым будет двигаться инструмент;
- Выбирается необходимое дополнительное оборудование, включая буровые головки, зонды и другие инструменты;
- Используется бентонитовый раствор, для которого создаются специальные дренажные системы.
В отличие от прокола, ГНБ требует использования разнообразного инструмента и специальных растворов, чтобы гарантировать эффективность процесса. Отверстие, созданное в результате бурения, может иметь неровные края, что может происходить из-за неправильного выбора инструмента или недостаточного объема раствора.
Что такое метод ГНБ?
Горизонтально-направленное бурение является одним из самых эффективных и популярных методов. Метод ГНБ используется для бурения как прямолинейных, так и криволинейных скважин, с диаметром до 1720 мм. Длина такой непрерывной скважины может достигать 2 км. Среди всех технологий бестраншейной прокладки коммуникаций именно ГНБ обеспечивает максимальную длину скважины, что делает его крайне востребованным в данной области.
Важно отметить! Многие ошибочно приравнивают метод ГНБ к бестраншейным технологиям. Это неверно, так как горизонтально-направленное бурение является более распространенным и популярным методом.
Точность прокладки трубопровода по заданной траектории обеспечивает передатчик, размещенный в буровом снаряде. Его сигналы принимаются приемником, установленным на поверхности, что позволяет непрерывно отслеживать направление, глубину и другие важные параметры проходки.
Особенности технологии ГНБ и ключевые принципы
Горизонтально-направленное бурение — это метод бестраншейной укладки трубопроводов и других коммуникаций на различных глубинах под естественными и искусственными препятствиями, что позволяет сохранить их функциональность.
Технология ГНБ достаточно проста и эффективна. В начальной точке А (например, на одном из берегов реки или с одной стороны дороги) устанавливается буровая установка. По определенной траектории бурится скважина, которая заканчивается в точке Б. В зависимости от диаметра скважины, работа может выполняться в один или несколько этапов расширения. В полученное отверстие затягивается труба с использованием специального бурового раствора, который служит как смазывающий агент и формирует канал.
Машины и рабочее оборудование
Оборудование, используемое для прокладки коммуникаций методом ГНБ, делится на несколько категорий:
- Машины для выполнения горизонтального бурения;
- Системы навигации, которые необходимы для координации позиционирования буровой головки;
- Вспомогательное оборудование для установок ГНБ.
Установка ГНБ FORWARD OS-10 оборудована высококачественными комплектующими от известных и надежных брендов, что способствует качественной эксплуатации оборудования.
Машины для ГНБ
Все работы осуществляются с помощью дорогостоящих профессиональных комплексов. Машины могут иметь различные конфигурации, однако основные части у них общие:
- Рама;
- Дизельный двигатель (ДВС);
- Силовая часть (гидронасосы и распределители).
По классу машины делятся на мини, миди и макси. Мини-установки — это простые облегченные малотоннажные машины, которые отличаются компактными размерами и используются при работе с трубами небольшого диаметра и ограниченной длиной трассы.
Более крупные буровые установки могут работать с трубами средних и больших диаметров, а также осуществлять бурение на большие расстояния. Также нужно учитывать расход буровой смеси и максимальный радиус изгиба буровых штанг, который показывает способность установки изменять направление бурения в процессе работы.
Навигация для ГНБ
Так как во время бурения буровая головка находится вне зоны прямой видимости, для контроля процесса применяется система навигации. Она состоит из излучателя, который устанавливается в буровой головке, и приёмника, который отображает полученные данные на экране, позволяя визуально контролировать траекторию бурения и быстро реагировать на возможные преграды.
Вспомогательные инструменты
К ним относятся: буровой инструмент ГНБ, вертлюги, серьги, фиксаторы для прокладки ПВХ обсадных труб и другие необходимые устройства. Также используются насосы для откачки буровых растворов, электрогенераторы, расширители и переходники.
Поэтапное выполнение работ
Подготовительные работы
Перед началом работ необходима тщательная подготовка: исследуются характеристики грунта, его состав, а также расположение потенциальных коммуникаций. Выполняются расчеты по навигации, а также осуществляется оформление нормативно-технической документации для выполнения работ. При необходимости зондируются сложные участки будущей трассы для проверки на наличие подземных инженерных коммуникаций. После этого разрабатывается оптимальная траектория бурения. Особое внимание уделяется технике безопасности как для рабочих буровой машины, так и для людей, находящихся поблизости.
На подготовительном этапе формируется площадка, на которой будет установлена буровая установка. Производятся необходимые земельные работы. Размеры и расположение площадки зависят от размеров бурового комплекса, диаметра, глубины залегания скважины и её протяженности.
Пилотная скважина
После завершения подготовительных работ начинается создание пилотной скважины. Это один из ключевых этапов разработки, от успешности которого зависит выполнение конечной цели.
Перемещение буровой головки контролируется с помощью локатора, который принимает сигналы от излучателя. Информация о расположении бура отображается на мониторе оператора буровой машины, что позволяет оценивать соответствие заданной траектории маршрута бурения. По окончании проходки пилотной скважины, буровая головка выходит на поверхность или на финишную проектную точку.
Расширение бурового отверстия
Следующим шагом является этап расширения пилотной скважины. Буровая головка заменяется на риммер – специальную насадку, которая представляет собой лопасти, закрепленные на одной оси и оснащенные режущими зубцами. Вращаясь и двигаясь в обратном направлении, риммер увеличивает диаметр скважины. В случае необходимости создания большого отверстия может потребоваться несколько проходов с последовательной заменой риммеров до получения нужного размера.
Прокладка трубопровода
На стороне, противоположной буровой машине, к последнему риммеру с помощью вертлюга, который гасит вращательное движение буровых штанг, и скоб присоединяются элементы трубопровода и протягиваются в скважину.
По окончании строительства трубопровода исполнителем передается заказчику отчетная документация, в которой указывается фактическое положение трубопровода с обозначением координат на местности.
Процесс бурения горизонтальным методом – оборудование
Прокладка с использованием горизонтально-направленного бурения предполагает применение следующего оборудования:
- бур (основное оборудование);
- контрольное оборудование (системы для навигации и локации);
- дополнительные комплектующие и оборудование.
Локационные системы используются для контроля работы буровой установки, играя важную роль в процессе, поскольку при выполнении работ под землей бур находится вне поля зрения. Использование таких систем предотвращает столкновение бура с препятствиями, такими как камни или уже проложенные коммуникации.
Основой локационной системы служит мини-зонд, который отслеживает геолокацию в процессе работ. Этот зонд располагается в передней части бура и передает информацию на операторский пульт, что позволяет осуществлять управление устройством.
Установка ГНБ состоит из следующих основных компонентов:
Чтобы лучше понять, как работает механизм, необходимо подробнее рассмотреть его конструкцию.
Бур для прокладки инженерных систем включает в себя следующие конструктивные элементы:
- бур (устройство, с помощью которого осуществляется рытье подземных коммуникаций);
- шланг для подачи воды (система охлаждения для предотвращения перегрева металлических частей);
- пульт управления.
Все перечисленные элементы могут отличаться по параметрам усилия протяжки, а именно:
- по сечению отверстия;
- по длине канала;
- по расходу бентонита;
- по радиусу изгиба буровых штанг, который является важным показателем, характеризующим возможность обхода различных препятствий.
К другим важным элементам бурильной установки относятся:
- фиксаторы и переходники (обеспечивают необходимую длину траншеи);
- расширители (применяются для обеспечения нужного диаметра траншеи);
- насосное оборудование (обеспечивает подачу воды);
- генераторы (обеспечивают бесперебойную работу всего оборудования);
- осветительные устройства.
Таким образом, выбор установки и её комплектующих напрямую зависит от типа проводимых работ и достижения поставленных целей.
Не копайте и не закапывайте
Наиболее распространенным методом бестраншейной прокладки волоконно-оптических кабелей (ВОК) является укладка защищённых кабелей в грунт с применением кабелеукладчика с ножом. Этот метод применяется только на магистралях относительно небольшой протяженности (менее 100 км). В большинстве случаев его используют на участках с плавно меняющимся рельефом и в условиях несложных грунтов, особенно на тех направлениях, где в ближайшем будущем не планируется резкое увеличение трафика, требующее прокладки новых волоконно-оптических линий связи.
- ручная затяжка с применением ультразвукового контроля;
- механизированная затяжка с использованием тросовых лебедок;
- пневматический поршневой или беспоршневой метод.
Прокладка волоконно-оптического кабеля в грунт с помощью специализированных кабелеукладчиков является самым быстрым способом укладки, благодаря высокой производительности и экономичности. Данный метод широко применяется на трассах с различными рельефами и типами грунта. Он обеспечивает высокий уровень механизации процесса, что позволяет достигать оптимальной глубины укладки (0,9-1,2 м). Перед укладкой кабеля, грунт обрабатывается ножом, и в образовавшуюся трещину помещается сам кабель. Некоторые модели кабелеукладчиков способны укладывать несколько кабелей одновременно и на разной глубине. Для обозначения места прокладки кабелей используются сигнальные ленты или устанавливаются специальные информационные столбы. Технология укладки требует поддержания постоянной скорости работы, а также исключает резкие изгибы и превышение допустимого напряжения на кабель (даже угол наклона кабелеукладчика должен оставаться постоянным).
Ножевой кабелеукладчик
Технология горизонтально-направленного бурения
Метод горизонтально-направленного бурения (ГНБ) – это технология бестраншейного бурения, которая используется для укладки подземных кабелей, труб и кабелепроводов вдоль заданной траектории с минимальным разрушением окружающей среды и сохранением дорожного полотна. Этот метод особенно актуален, так как рытье траншей и проведение земляных работ зачастую представляют собой дорогостоящие и неэффективные решения, что делает ГНБ важным инструментом для снижения расходов на восстановление дороги и соблюдения требований местных органов управления, а также условий эксплуатации жилой, коммерческой и промышленной недвижимости.
Данная методика является одной из самых востребованных способов прокладки стальных кабельных коробов. ГНБ применяется для преодоления различных препятствий, включая сельскохозяйственные угодья, автомобильные и железные дороги, трамвайные пути, водные преграды и взлетно-посадочные полосы аэропортов, а также в природоохранных зонах.
Метод чаще всего используется для прокладки кабелей под дорожным покрытием. Для этого, по обеим сторонам дороги, создаются углубления, после чего с помощью обычного доктора с выдвижной штангой сверлится отверстие под проезжей частью. В завершение процесса, в образовавшуюся дыру укладывается кабель.
Особенности технологии ГНБ
В начале процесса осуществляется проектирование коммуникационных линий: определяется место входа и выхода, длина и глубина трубопровода, разрабатывается оптимальная траектория прокладки. Для защиты оптоволокна используется кожух-труба, и именно для обеспечения его размещения применяется метод ГНБ.
Проводится создание пилотного отверстия, которое бурится с поверхности под определенным углом и по заданной траектории с помощью буровой установки. В процессе пилотного бурения используются зонд (передатчик) и устройство, отвечающее за слежение (приемник), которые позволяют точно определить местоположение и направление бурильной колонны под землей. Затем отверстие расширяется до нужного диаметра с помощью риммера. Оно должно быть по крайней мере на одну треть больше размеров защитного кожуха. В подготовленный колодец затягиваются трубы для укладки оптического кабеля.
Длина одной магистрали может достигать 1000 метров, а глубина – до 25 метров. У колодцев, расположенных на входе и выходе с магистрали, устанавливаются железобетонные конструкции с гидроизоляцией. В одной скважине можно разместить до 24 связок кабелей. После завершения работ по прокладке кабеля устанавливаются сигнальные ленты или информационные столбы вдоль трассы.
Во время бурения буровой раствор подается через бурильную колонну в пилотное отверстие через сопла, расположенные в режущей головке. Буровой раствор смешивается с окружающим грунтом, образуя суспензию, что помогает удалять шлам и поддерживать стабильность окружающей среды. Он не только удаляет шлам, но и смазывает буровое оборудование, а также стабилизирует грунт вокруг бурового отверстия.
Сравнение подземной инженерной системы с внутренней системой человеческого организма позволяет увидеть их схожесть: обе системы невидимы для внешнего наблюдателя, обе обширны, и повреждение даже одной из них может привести к серьезным последствиям. Благодаря современным технологиям, теперь доступны инструменты, которые позволяют «лечить» инженерные системы так же, как это делается с органами человеческого тела, либо модернизировать подземные кабельные сети.
