ГНБ и прокол под дорогой применяются для прокладки труб без вскрытия и прокладки кабелей в грунте с минимальным вмешательством.
Содержание страницы
Определение и терминология
Бестраншейная прокладка определяется как совокупность методов прокладки магистральных труб и прокладки кабелей в грунте без вскрытия поверхности с сохранением дорожного покрытия. Горизонтально-направленное бурение применяется для создания протяженных каналов под дорожными и инженерными препятствиями. Термин ГНБ охватывает буровая установка ГНБ, направляющие системы и технологии прокола под дорогой. Микротоннелирование применяется при жестких условиях грунта и для минимального вскрытия. Прокол под препятствиями включает методы контроля направления бурения и анкеровку для обеспечения устойчивости грунта. Прокладка труб без вскрытия сопровождается восстановлением поверхностей и адаптацией оборудования для прокладки оптоволоконных кабелей и магистральных труб.
Ключевые технологии бестраншейной прокладки
ГНБ применяется широко. Прокол под дорогой сокращает время работ. Микротоннелирование уменьшает осадку грунта.
Горизонтально-направленное бурение ГНБ
Горизонтально-направленное бурение ГНБ применяется для прокладки трубопроводов и кабелей под дорогами без вскрытия. Операция выполняется в три этапа. Сначала выполняется проход разведочного ствола с контролем направления по акселерометру и гироскопу, погрешность до 0,5 градуса фиксируется на участках до 200 м. Затем производится расширение седловым буром до требуемого диаметра, при необходимости применяются обсадные элементы и анкеровка для устойчивости грунта. Завершающий этап состоит в протягивании колонны трубы или кабеля с использованием кабельных лебедок и толкателей, где регламентная нагрузка определяется исходя из длины трассы и типа материала, например ПЭ100 до 40 МПа и длиной секции до 300 м. Технология обеспечивает минимальное вмешательство в дорожное полотно и низкоповерховые сооружения, сокращает сроки работ на 30–60 процентов в сравнении с открытой траншеей при типичных городских проектах, экономия бюджета фиксируется при пересечениях с коммуникациями и уплотнённых грунтах.
Технология прокола под дорогой
Прокол под дорогой применяется для прокладки трубопровод под дорогой с минимальным вскрытием. ГНБ и прокол сокращают сроки работ.
Микротоннелирование и прокол под препятствиями
Микротоннелирование применяется для обхода подземных коммуникаций и складских фундаментов с точностью до 10 мм на 100 метров.
Процесс разделён на этапы: разведка трассы, подбор наклонного окна входа, установка сварных колонн, управление балансом шлама и контроль осадки поверхностной насыпи.
Выполнение работ отмечено реальными примерами: в пригороде Санкт-Петербурга пройдено 320 метров технологии без вскрытия с заменой 500 мм трубы за 72 часа.
Контроль траектории производится путем телеметрии и приемо-передачи сигналов, коррекция выполняется штифтованием и подачей промывочной жидкости.
Риски перекрытия водоносных слоев снижаются расчетами фильтрации, анкеровка обсадных секций производится по нормативам ПБ и СП.
Прокладка труб без вскрытия
Прокол под дорогой и ГНБ применяются для прокладки труб без вскрытия с минимальным вскрытием; восстановление поверхностей проводится по ГОСТ;
Методы минимального вскрытия и направляющие системы
Минимальное вскрытие применяется для установки втулок и направляющих при прокладке труб без вскрытия и прокладке кабелей в грунте. Прокладка магистральных труб через локальные котлованы уменьшает площадь работ на 65 процентов при сравнении с полномасштабной раскопкой. Направляющие системы включают модульные направляющие, телескопические рамы и шаблоны центрирования. Управление положением производится гидроизмерениями и лазерной визирной аппаратурой, точность достигает 15 миллиметров на 100 метров. Прокол под дорогой организуется с опорой на направляющие и анкеровку для обеспечения устойчивости грунта и сохранения покрытия.
Прокладка кабелей в грунте
Прокладка оптоволокна в грунте выполняется ГНБ и проколом под дорогой, используются кабельные лебедки, минимальное вскрытие, восстановление поверхностей.
Прокладка оптоволоконных кабелей и магистральных труб
Прокладка оптоволоконных кабелей в городской зоне производится без вскрытия проезжей части. Применение ГНБ и микротоннелирования сокращает сроки на 40 процентов при трассах до 600 метров, подтверждено проектами в Москве и Санкт-Петербурге. Управление направлением бурения осуществляется системой позиционирования с погрешностью до 0,1 метра. Для магистральных труб применена технология реверсивного прохода с диаметром до 800 миллиметров. Прокол под препятствиями выполняется при толщине перекрытия до 2 метров. Обеспечение устойчивости грунта достигнуто применением обсадных труб и анкеровки в разрезах слабых грунтов.
Оборудование для бестраншейной прокладки
Буровая установка ГНБ, кабельные лебедки и толкатели обеспечивают прокладка кабелей в грунте с минимальным вскрытием и контролем траектории.
Буровая установка ГНБ и вспомогательная техника
Буровая установка ГНБ применяется для выполнения горизонтально-направленного бурения при прокладке труб без вскрытия и проколах под дорогой. Мощность установки выбирается по длине трассы и диаметру магистральных труб. Часто используются установки мощностью 150–400 кН для прокладки труб диаметров 63–800 мм; в сложных грунтах применяется система с усиленным гидроприводом. Вспомогательная техника включает кабельные лебедки для протяжки кабелей, гидромониторы для промывки скважины и прочистные агрегаты для удаления шлама. Оборудование для бурения комплектуется боковыми стабилизаторами и анкерными системами для обеспечения устойчивости грунта при бурении под дорогой. Управление направлениями бурения производится по контрольным датчикам угла и давления, что обеспечивает точность траектории на 0,2–0,5 процента от пройденной длины. Установка обсадных колонн и анкеровка производится при проходке через слабые слои; используется обсадка из полиэтиленовых или стальных труб с наружным диаметром, соответствующим проектному проходу. Транспортировка агрегатов на площадку выполняется на специализированных тралах с грузоподъемностью от 20 тонн. Экономическая оценка оборудования включает расходы на топливо, расходные материалы и сервис; срок окупаемости в городских проектах при среднем объеме работ 1 км составляет 18–30 месяцев. Применение механизированных лебедок снижает трудозатраты при протяжке оптоволоконных кабелей в грунте и ускоряет замену подземных коммуникаций бестраншейными методами.
Анкеровка и обсадка в процессе бурения
Анкеровка выполняется для стабилизации ствола. Обсадка применяется на слабых грунтах, диаметр подбирается по расчету осадки.
Обеспечение устойчивости грунта и обсадные решения
Обеспечение устойчивости грунта при бестраншейной прокладке производится через сочетание инженерных методов и обсадных систем. Крепление временных котлованов выполняется при помощи инъекционных завес и грунтоцементных колонн, что снижает осадку до 25 мм на 100 метров при примерах работ в Санкт-Петербурге. Контроль деформаций проводится геодезией с частотой измерений не реже одного раза в смену. Для ГНБ применена обсадная труба из ПНД или стальных муфт диаметром 160–800 мм, давление вставки поддерживается лебедками с точностью 5 процентов. Анкеровка производится связями с шагом 1,5–3 м, расчет на прочность выполняется по СП 24.13330.2011, перерасчет по фактической плотности грунта. Визуальный и инструментальный осмотр ствола производится перед разворотом установки для исключения раскола и кольцевых пустот, при обнаружении пустот применяется местная цементация под давлением 0,5–1,0 МПа. Системы обсадки подбираются по грунтовой карте и гидрогеологическим данным, при плывунах применяется термоусадочная вкладыша и фильтрационная защита. Оценка устойчивости фиксируется актом с указанием использованных материалов и результатов нагрузочных испытаний на анкерах.
Восстановление поверхностей после работ
Восстановление поверхностей производится по нормам; асфальт уложен по ГОСТ 32702, газон восстановлен рыхлением и посевом, тротуар плиткой уложен.
Методы восстановления дорог и низкоповерховых сооружений
Восстановление поверхностей после бестраншейных работ производится по отработанным схемам. Качество площадки контролируется замерами осадки и уплотнения заполнителя. Применяются горячие и холодные асфальтобетонные смеси с толщиной восстановительного слоя от 50 до 150 мм, в зависимости от класса дороги. Для тротуаров используются цементно-песчаные растворы с армированием сеткой 100×100 мм. Участки с мелкозернистым грунтом укрепляются геотекстилем и щебеночным основанием 200 мм. В низкоповерховых зонах проводятся замеры вибрации; ограничения по амплитуде устанавливаются до 2 мм/с. Окончательная приемка производится по ГОСТ 9128 и актам обследования дорожных служб.
Управление рисками при прокладке
Идентификация рисков проведена по ГНБ, прокол под дорогой учтен, разработаны карты зон риска, введены контрольные замеры и мониторинг грунта.
Идентификация рисков и мероприятия по снижению
Выявление рисков при бестраншейной прокладке грунта производится через геотехническое обследование, гидрогеологию и привязку к картам подземных коммуникаций. Коротко. При обследовании пробурено более 30 скважин на участках городов с плотной застройкой, глубина до 6 метров, плывуны встречены на 18% трасс. Для снижения рисков применена привязка ГНБ к геодезии с точностью до 0,05 м, использование смазочно-промывочных растворов на базе каолина и адаптированных реологических добавок, а также установка систем мониторинга давления и вибрации. Данные мониторинга передаются в облако через защищенные каналы и анализируются каждые 15 минут, аварийные пороги установлены по скважинам и по трассе. Профилактическая анкеровка обсадных колонн выполнена на стыках переходов, что позволило снизить просадку на контрольных участках до 12% относительно исходных расчетов.
Экология и влияние на городской ландшафт
Бестраншейная прокладка снижает площадь нарушений. Применение ГНБ уменьшает выемку, сокращает восстановление поверхностей и снижает шум.
Оценка воздействия и минимизация последствий
Оценка воздействия проводится перед работами. Картография коммуникаций и геологические изыскания выполнены по нормативам, что снижает вероятность повреждений на 62%. Качество грунтовых проб определено лабораторно, а границы работ зафиксированы геодезически. Мониторинг вибраций и осадки производится непрерывно во время проходки, отклонения свыше 10 мм фиксируются и корректируются. Применение ГНБ и микротоннелирования позволяет сократить площадь нарушений до 90% по сравнению с траншейным методом. Восстановление поверхностей планируется с использованием асфальтобетонных смесей класса Б20 в холодном уплотнении, гарантируется соответствие ГОСТ 9128-97. Экология контролируется по показателям содержания взвешенных веществ и показателю pH, превышения не допущены.
Бурение под железной дорогой и другими объектами
Проектирование ГНБ для пересечения путей требует расчетов жесткости грунта. Требуется оценка осадки и согласование с инфраструктурой;
Требования безопасности и проектные решения
Требуется разработка проектов с указанием зон работ и допустимых нагрузок на поверхности. Контроль давления в ГНБ должен вестись по нормам ГОСТ, регистрирующими значения каждые 5 секунд. Оценка геологии производится с применением шурфов и георадара, в районах с плывуном рекомендуется пробное бурение на 2–4 метра. Защита существующих коммуникаций обеспечивается нанесением точных координат и установкой маркеров на 0,1 метра. Планирование трасс учитывает удаление плит, тонкие трубы и кабели под полотном дороги. Программа мониторинга включает ежедневные замеры осадок и инспекцию обсадных труб. В случае проломов восстановление выполняется по регламентам дорожных служб с использованием холодных асфальтобетонных смесей и временного усиления подложки геотекстилем. Требования по электробезопасности предписывают заземление буровой установки ГНБ и применение защитных реле. Согласование работ производится с владельцами коммуникаций, дорожными службами и РЖД при бурении под железной дорогой. Расчеты устойчивости траншей и анкеровки фиксируются в проектной документации с коэффициентами запаса не менее 1,5 при неблагоприятных грунтовых условиях.
Управление направлениями бурения
Контроль траектории производится инклинометром и гироскопом. Данные обновляются каждые 5–10 метров. Отклонение подлежит коррекции направляющими колоннами.
Контроль траектории и точность работ
Контроль направления бурения осуществляется с применением инклинометров и навигационных систем, обеспечивающих точность позиции до 10 мм на 30 м.
Калибровка приборов производится перед каждой сменой.
Регистрация телеметрии ведется в реальном времени, что обеспечивает корректировку курса при отклонениях грунта и при наличии интерференций от подземных коммуникаций.
Применение гидравлического рулевого инструмента показало сокращение коррекций на 40 процентов при работах в гравелистых отложениях.
Документирование траектории выполняется с сохранением координат в GIS форматах для дальнейшей эксплуатации.
Прокладка коммуникаций под дорогой
Прокол под дорогой применяется для прокладки труб без вскрытия и прокладки кабелей в грунте с учетом дорожной инфраструктуры и координации.
Учет дорожной инфраструктуры и координация с дорожниками
Планирование пересечений с дорогами производится на стадии проектирования. Требования к ширине обочины и уровням отметок согласованы с дорожными службами региона. Маршрут выбирается с учетом подземных коммуникаций и грузоподъемности полотна. Для улиц с интенсивным движением предусмотрены временные схемы реверсирования и ограничения скоростей, разработанные дорожными организациями. Согласование работы с подрядчиками дорожной эксплуатации производится по регламенту муниципалитета. Контроль доступа к полосам и установка временных ограждений выполняются специализированными бригадами. Документация включает планы работ, сроки, ответственных и условия восстановления покрытия. Применение ГНБ и микротоннелирования сокращает сроки перекрытий и уменьшает площадь раскопок.
Замена подземных коммуникаций бестраншейными методами
Реверсная прокладка выполнена на участке 120 м. Применялись ГНБ и микротоннелирование для замены трубопровода диаметром 250 мм.
Технологии реверсивной прокладки и санации трубопроводов
Реверсивная прокладка применяется для замены трубопроводов без вскрытия магистралей. Метод основан на обратной протяжке новой трубы через старую трассу после разрушения старой трубы механическим или гидравлическим способом. Применение реверсивной прокладки сокращает время работ до 30 процентов по сравнению с открытым методом при диаметрах до 800 мм. Санация осуществляется путем установки вставок из ПНД или ПП с последующей термоусадкой и испытанием давлением. Контроль герметичности производится манометром и акустикой. Оценка устойчивости грунта проводится геотехническим мониторингом и буровыми данными. Анкеровка временных петель выполняется при положительных нагрузках. В отдельных проектах применялись комбинированные схемы реверс плюс микротоннелирование для обхода подземных коммуникаций.
Минимальноинвазивные методы в городской застройке
Применение ГНБ и микротоннелирования снижает разрушение дорог. Восстановление поверхностей занимает от 3 до 7 дней.
Применение в зонах с низкоповерховыми сооружениями
Применение бестраншейной прокладки в районах с низкоповерховыми сооружениями уменьшает риск повреждения фундаментов и коммуникаций. Использование горизонтально-направленное бурение позволяет провести прокол под дорогой и под дворами без вскрытия, что снижает временные ограничения и шумовые нагрузки. Прокол под препятствиями выполняется при контроле направления и скорости бурения, с применением буровой установка ГНБ и систем управления траекторией; Прокладка труб без вскрытия минимизирует разрушение покрытий и сокращает затраты на восстановление поверхностей. Для прокладки оптоволоконных кабелей и трубопроводов применяются кабельные лебедки и тросы, адаптированные по усилию. В зонах с небольшими расстояниями между зданиями рекомендуется использовать микротоннелирование для обеспечения точности и уменьшения вибраций. При работах в стесненных условиях учитывается размещение низкоповерховые сооружения и необходимость сохранения доступа к подвальным помещениям. Анкеровка и обсадка проектируются с расчётом на сезонные колебания грунта и уровень грунтовых вод. Применение минимальноинвазивные методы позволяет сократить сроки работ до 40 процентов по сравнению с открытым способом в аналогичных условиях, при этом восстановление поверхностей выполняется в течение 7–14 суток в зависимости от дорожного покрытия и погодных условий.
Методы прокладки коммуникаций при сложных грунтах
ГНБ применяется в плывунах и засоленных слоях с использованием промывки до 120 л/мин и насосов 200 бар; восстановление поверхности минимально, затраты на 30% ниже.
Работы в плывунных и засоленных слоях
При работе в плывунных и засоленных слоях применяются технологии безтраншейной прокладки и ГНБ с усиленной промывкой. Крепление ствола сверловки выполняется ступенчато, а давление гидропульпы контролируется по датчикам для предотвращения промыва грунта. Прокол под дорогой выполняется с увеличенным диаметром пилотного забоя и последующей обсадкой сегментами для минимального проседания покрытия. Применение многокомпонентных суспензий на базе полимеров снижает фильтрацию в пылеватых отложениях. Воду и соленость мониторят лабораторно каждые 8 часов. Опыт эксплуатации трасс длиной 120–350 метров подтвердил снижение инцидентов на 37 процентов.
Экономика и сроки работ
Сравнение затрат показало экономию до 40% при ГНБ. Сроки сократились на 30% при прокладке труб без вскрытия, особенно в городах.
Сравнение затрат бестраншейных и традиционных решений
Сравнение произведено на примере городской линии 1 км с прокладкой кабеля 0,4 кВ; затраты на традиционное открытое строительство составили 1,2–1,5 млн руб за километр при учете восстановительных работ и компенсаций. Было показано, что применение ГНБ снизило прямые затраты до 0,8–1,0 млн руб на тот же километр, а время работ уменьшилось с 20 до 7 рабочих дней. Вследствие этого экономия по проекту достигла 25–40 процентов. Учет простоя дорог и потерь бизнеса включен в расчет; окупаемость оборудования ГНБ при средней загрузке 2000 м в год достигается за 3–5 лет.
Перспективы и внедрение новых технологий
Внедрение ГНБ и микротоннелирования ускоряет прокладку кабелей в грунте, повышает точность и снижает восстановление поверхностей.
Инновации в оборудовании и автоматизация работ
Автоматизация управления буровыми параметрами внедрена в проектах ГНБ с 2018 года. Сбор геоданных производится в реальном времени при помощи инерциальных систем и гидроакустики. Управление подачей шлама и скоростью вращения шпинделя осуществляется по закону ПИД с адаптивной настройкой. Повышение точности направлений бурения обеспечено системами коррекции траектории с погрешностью до 0,2 метра на 100 метров проходки. Снижение затрат достигнуто за счет интеграции кабельных лебедок с автоматическими тормозами и контролем натяжения. Приводные станции оснащены регенеративными инверторами для экономии топлива. Оборудование тестировано на грунтах средней плотности и в городской среде с низкоповерховыми сооружениями.
Оборудование ЗАО «СИ» для прокладки кабеля: кабельные лебедки, кабельные домкраты, трос, кабельные толкатели, аксессуары
Производство кабельных лебедок сосредоточено на выдержке статических нагрузок и плавной подаче кабеля при безтраншейной прокладке. Испытания лебедок проводились на натяжении до 12 кН, ресурс узлов превышает 15 000 циклов при температуре от -30 до +40 C. Применение тросов из легированной стали с полиуретановым покрытием уменьшает абразивный износ и снижает риск повреждения оптоволоконных жил. Кабельные домкраты выпускаются с гидравлическим приводом и регулируемой скоростью, что обеспечивает точность при прокладке в ограниченных котлованах и при проколе под дорогой. Вспомогательные толкатели имеют модульную конструкцию; замена модулей производится за 20 минут на строительной площадке. Аксессуары включают направляющие втулки, муфты с антикоррозионным покрытием и фитинги для закрепления труб при прокладке магистральных труб и прокладке кабелей в грунте. Конструкция оборудования обеспечивает совместимость с горизонтально-направленное бурение и микротоннелирование, что позволяет минимизировать площадь вскрытия и ускорить восстановление поверхностей. Обслуживание облегчено: плановый регламент технического обслуживания сокращает простой на 30 процентов. Документация содержит схемы подключения, таблицы рабочих нагрузок и рекомендации по анкеровке и обсадке при сложных грунтах. Поставка сопровождается комплектом для проверки натяжения и обучающими материалами для персонала подрядчика.
Где применяется? Как использовать? Что дает применение? Что такое? Как работает с кабельными лебедками? Области использования. Какие преимущества?
Применение бестраншейной прокладки грунта охватывает городские сети и промышленные площадки. Прокладка оптоволоконных кабелей в сложной городской среде осуществляется без вскрытия магистралей. Отклонения трасс ограничиваются спецификацией, обычно до 3 процентов уклона. Оборудование кабельных лебедок применяеться для контроля натяжения при протаскивании кабеля в футляре, что снижает риск повреждения изоляции и допускает скорость протяжки до 60 метров в час при диаметре канала 110 миллиметров. Прокол под дорогой выполняется в условиях повышенной плотности коммуникаций и требует координации с дорожными службами. Преимущество заключается в сокращении времени работ и экономии до 40 процентов бюджета по сравнению с открытым методом на участках с асфальтовым покрытием. Технология ГНБ обеспечивает минимальное вмешательство в зеленые зоны и позволяет избежать ликвидации асфальта на магистральных трассах. При использовании кабельных домкратов контроль усилия фиксируется метрологически, избыток нагрузки автоматически ограничивается. Области применения включают городские операторы связи, энергоснабжение низковольтных распределительных сетей, промышленные парковые зоны, жилую застройку и реконструкцию магистральных труб. Рентабельность подтверждена проектами с длинной трассы более 500 метров и многопропускной укладкой. Эксплуатационные риски снижаются путем применения анкеровки и обсадки в критических переходах.
