Прокол грунта. Прокол дороги. Горизонтально-направленное бурение ГНБ. Технология. Обзор. Важные моменты

Технология прокола дороги

К технологиям прокола дороги для проведения коммуникаций под землей применяется технология прокола грунта под дорогой, прокола дорогой нового поколения. В первую очередь для осуществления первичной проходки прокола проводится задавливание тонкой пилотной штанги. Это необходимо для того, чтобы спровоцировать осыпание грунта или его выдавливание. При этом практически отсутствуют факторы, которые могут оказать влияние на разрушение пород, располагающихся над трубой.

При осуществлении последующих степеней прокладки проводится задавливание трубы. Пилотная штанга при этом остается в грунте. С помощью буровой установки разбуривается порода вокруг штанги, подается через трубу и при помощи шнеков выводится наружу.

Следовательно, при выполнении прокола грунт выводится только изнутри трубы. Для асфальтового покрытия данная методика прокладывания коммуникаций полностью безопасна. После проведения работ его не требуется восстанавливать.

Но при осуществлении бестраншейной прокладке коммуникаций, когда требуется устанавливать трубы большого размера, требуется промывка грунта вокруг рабочей штанги бентонитом. Это выполняется для того, что бы облегчить процесс спрессовывания породы. Но использование бентонита требуется при работе с твердыми породами, самостоятельное осыпание которых практически невозможно.

На фото видно, как производится прокол железнодорожных путей. При этом железная дорога функционирует, по ней осуществляются перевозки как грузов, так и пассажиров. Таким образом, прокол грунта позволяет выполнять работы по укладки коммуникаций, не влияя на работу транспорта.

Но при выполнении прокола грунта с целью прокладывания коммуникаций возле автомобильных и железных дорог следует проводить геологическую разведку. Это необходимо для того, чтобы снизить риск обрушений, повреждений рядом стоящих объектов и уже проложенных ранее коммуникаций.

Невозможность использования установок ГНБ при проколах дороги

Использование простых установок ГНБ при отсутствии достаточной точности пилотирования и расхода большого количества бентонита может стать причиной обвала и осыпания грунта.

Подобное может происходить в случае, когда специалисты в целях экономии бентонита разбавляют его водой, которая и является главным фактором разрушения различных пород.

Именно поэтому прокол дорого рекомендовано выполнять с помощью бурошнековых установок или аппаратами горизонтально шнекового бурения. При применении данных технологий получить разрешение на прокол дороги значительно проще.

Виды силовых приводов в буровых установках

В буровых установках используются различные типы приводов. Среди них выделяют:

1. Устройства и узлы для подачи инструментов или вращения. Это разнообразные вращатели, ударные механизмы.
2. Оборудование, которое используется при вращательном типе бурении, предназначенное для очищения забоя, а также охлаждения инструмента, разрушающего породу. К ним относятся буровые насосы или компрессы с поддувкой.
3. Механизмы, конструкции или узлы, предназначенные для наращивания, подъема. спуска колонн. Лебедки, мачты, вышки, талевые блоки, кронблоки используются в качестве силового привода.
4. Механизмы и инструменты для выполнения подъема или спуска. Это свечеукладчики и труборазвороты.
5. Приводы для приведения в действие механизмов и машин.
6. Аппараты, используемые для контроля над процессом бурения.

В зависимости от способа разрушения горной породы выделяют следующие типы установок:

• вращательные;
• вращательно-ударные;
• ударные;
• вибрационные;
• вибровращательные.

Для проведения геологоразведочного бурения также применяются буровой станок и агрегат, который состоит из насосной установки и станка. Вместо насоса может быть использован компрессор с силовым приводом.

Процесс бурения скважины также включает в себя подготовку площадки под буровую установку. Требуется транспортировка и установка оборудования, а затем ее демонтаж.

Установки для проведения бурения в зависимости от транспортно-монтажной базы разделяют на передвижные, стационарные, а также самоходные.

Стационарные системы изготавливаются под маркой нашей компании. Они не имеют транспортной базы. Перемещаются блоками с использованием транспортных средств. Преимуществом их является компактность, что позволяет оперативно доставить установку к месту проведения работ.

Но недостатком подобных установок является трудоемкость процесса сборки. Он требует значительных временных затрат, особенно для систем китайского производства.

При работе в подземных условиях или затрудненном доступе к месту бурения оборудование подобных установок выполняется разборным.

Транспортировка передвижных систем происходит с помощью транспортной базы. Они перемещаются посредством буксирования. В свою очередь, транспортная база может быть использована на санном, колесном или гусеничном ходу. Применяются и плавсредства. Установка перемещается сразу одним или несколькими блоками, в зависимости от чего варьируется время монтажа.

Самоходные установки монтированы на гусеничных или колесных средствах. Их использование позволяет значительно сократить время подготовки к бурению. Это особенно важно при выполнении небольшого размера скважины. Самоходные установки чаще используются там, где не требуется проводить вскрытие асфальта.

С целью откачки жидкостей и шламов, которые появляются в процессе бурения, используются погружные насосные установки.

Применение бентонита ГНБ или бурошнековыми установками

После пилотирования скважина расширяется при помощи буровой установки методом прокола. Затем производится установка труб для проведения воды, газа, связи.

Бурошнековые или буровые установки отличаются достаточно сильным крутящим моментом, а также значительной тягой. Это позволяет им значительно превосходить классические комплексы ГНБ.

При выполнении горизонтально направленного бурения с применением установок для прокола грунта необходимо учитывать:

1. Оператор буровой установки должен знать о типе грунта, где и проводится бурение или расширение скважины.
2. Раствор не должен входить и выходить в конечном или начальном котловане из входных отверстий. Устанавливаемая труба должна плавать в растворе. Это достигается при помощи земляных дамб и перегородок.
3. Бурильная установка в обязательном порядке должна быть оснащена специальным штанговым устройством для дробления.
4. Бентонит должен проходить, как и у ГНБ, через промывочную головку.

После пилотного бурения в последнем котловане к штанге присоединяют головку расширительную и тяговую. Чтобы затягиваемая труба не крутилась, нужно установить опору между головками.

Бентонит: полимер или смазка

Бентонит не используется для различных типов грунта. Прежде, чем начать процесс бурения и применять раствор, нужно определить тип грунта.

Как правило, бентонит разрешен к использованию в случаях, когда грунт относится к гравию или песку, при этом отсутствуют грунтовые воды.

Для промывки отверстий при выполнении прокола грунта не используется новая смесь бентонита, когда не израсходована полностью предыдущая. При проведении работ также следует учитывать, что предотвратить набухание раствора помогает полимер.

Если предполагается бурение в скважине, где раствор бентонита должен выступать в качестве подпорки стен, в первую очередь рекомендовано провести тест в ведре с буровым материалом и породой.

Расчет подачи бентонита производится по формуле:

Объем втягиваемой трубы помноженный на коэффициент 1,2 времени втягивания.

Расход бентонита: примерные значения

При выполнении горизонтально направленного бурения

любые значения не будут точными, так как они зависят от типа грун

та и особенностей породы.

Объем подачи бентонита

Скорость втягивания (см/мин)	Диаметр трубы (см)	Объем подачи раствора (л/мин)
30-40	15-20	15-20
	25-30	33-41
	45-50	94-112
50-60	15-20	22-28
	25-30	52-62
	45-50	140-167
70-80	15-20	30-35
	25-30	65-80
100	15-20	37-45
	25-30	84-100
	45-50	235-276

Таблица лишь  приблизительная, так как составлена на основе статистических данных в процессе проведения значительного объема работ по проколу грунта.

Обсадные трубы из пластмассы при бурении скважин и проколе грунта.

Плотность материала, который используется при изготовлении труб, может составлять 0,92-0, 93, 0,93-0,95, 0,96-0,98 или 1,40. Предел прочности составляет 103 МПа.

Все пластмассовые трубы, которые изготавливаются отечественными компаниями, имеют размеры, не соответствующие тестируемым размерам скважин. Но ассортимент их достаточно обширен, что позволяет подобрать трубы, подходящие по размеру, толщине стенок и диаметру. Благодаря большому выбору специалисты могут подобрать трубы, которые будут удовлетворять требования бурения и дальнейшей эксплуатации.

Трубы из пластмассы соединяются в единую колонну при помощи резьбы или сварки. Но при нарезке труб следует учитывать, что подобное воздействие на них снижает их прочность почти на 40%. Именно поэтому лучшим способом соединения труб является сварка.

Полимеры отличаются небольшой плотностью, в результате чего они от собственного веса или внутреннего и наружного давления могут сминаться. При наличии каверн небольшая плотность материала может стать причиной разрыва трубы.

Более опасным видом деформирования является смятие. При прокладке труб в процессе прокола грунта это является одной из самых распространенных проблем, особенно при использовании труб китайского производства. Но при использовании качественного оборудования подобную проблему возможно избежать.

Горизонтальное бурение

Горизонтальное бурение: методы

Выделяют два основных метода горизонтального бурения: управляемый и неуправляемый.

Неуправляемое бурение, в свою очередь, разделяют:

1. Без использования обсадных труб.

• вытесняющее;
• шнековое;
• таранная ракета.

2. С применением обсадных труб.

• буровое нагнетание;
• прокол;
• ударное;
• таранное бурение.

Управляемый метод может выполняться тремя различными способами:

1. Пилотное бурение. Это сырое или сухое бурение, которое производится с расширением. Также выполняется прокладывание труд в скалистых породах.
2. Промывочное бурение. Для выполнения работ применяется бентонит. Бурение выполняется с помощью специального зонда.
3. Использование проходческих машин.

• откатка и подсос;
• промывочная;
• шнековая.

Каждый метод бурение имеет свои особенности и используется в зависимости от времени, места проведения работы, типа грунта.

Шнековое бурение

Метод производится с помощью установок, имеющих буровую головку и шнек.

Использование данной методики возможно только при наличии грунта, который не осыпается при бурении.

Труба после выполнения работ задвигается в проем. При данном способе бурения применяются установки, работающие от двигателей различного типа. Самыми популярными установками считаются установки европы, сша и рф.

Ударное бурение

В первую очередь осуществляется пилотное бурение из первого котлована. После этого штанга запрессовывается с установленной головкой бура.

В конечном котловане штангу соединяют с головкой трубы для расширения скважины. Они затягиваются в первый котлован. В результате грунт вытесняется в разные стороны.

При этом способе бурения рекомендовано применять установки, специально разработанные для этих целей. Но их применяют только в тех грунтах, которые подвижны и их можно вытеснить.

Прокол грунта

Горизонтальный способ бурения с помощью прокола выполняется при помощи запрессовывания в почву труб. Буровая головка и следующий за ней шнек располагаются в трубе. Откатка грунта происходит в первый котлован.

Технику для осуществления прокола почвы выпускает наша компания.

Диаметр прокладки труб варьируется в пределах 100-1700 мм. При наличии абразивного грунта и значительного участка прохождения применяется бентонит, который выполняет роль смазки для установки и облегчает процесс бурения.

Микротоннелирование

При осуществлении данного метода машина должна быть оснащена приводом. Он располагается в специальном кольце с режущим краем, а также головке бура. Шнек, расположенный сразу за приводом, приводится в действие установкой прессования из первого котлована.

Для исключения порчи трубы, внутрь нее вставляется специальная труба, предназначенная для транспортировки. Она также предназначается для удаления почвы в первый котлован.

Управление подобной системой выполняется при помощи лазера и мишени. Это позволяет добиться точности выполнения работ даже при расстоянии до 100 метров. Отклонение в данном случае возможно не более 3 сантиметров.

ГНБ

Данный способ выполнения скважины еще называют пилотное бурение, осуществляемое с промывкой. Но это не совсем верно, так как все перечисленные способы установки труб горизонтальные, так и вертикальные.

Также метод называют гидравлическое бурение. Основой его является запрессовывание головки бура. Она управляется при помощи специального устройства. Также буровая головка подает бентонит, создающий режущий эффект. Это достигается за счет большой скорости его выхода.

В головке бура находится встроенный зонд, оборудованный особым передатчиком. Именно он транслирует сигнал на приемник, который находится на поверхности. Поворот головки бура осуществляется оператором установки.

Пилотное бурение позволяет выполнять движения по кривой. После того, как процесс бурения завершен, головка убирается, а к штанге фиксируется расширитель с вертлюгом. Они имеют специальные сопла, предназначенные для выхода раствора бентонита.

При осуществлении бурения в два этапа, за вертлюгом нужно закреплять производственную трубу. После этого конструкция затягивается обратно. При этом осуществляется прокачка значительного количества бентонита. Именно он проталкивает грунт вдоль трубы. В данном случае возникает большое трение. Давление при работе составляет до 100 бар.

Пилотное бурение не отличается точностью и не может быть использован для самотечных трубопроводных. Его применяют для прокладывания напорных трубопроводов и линий связи.

Пилотные методы бурения

Подобные способы можно сочетать с иными методиками, например микортеннелирование или прокол грунта.

На первом этапе выполнения работ осуществляется запрессовывание штанги с головкой бура, которая имеет скос на конце. После этого проводится расширение скважины до 170 сантиметров.

Для выполнения работ используются системы микротоннелирования М.СИ и установки прокола УПГ.СИ. Получить более подробную информацию о принципе работе таких установок можно в соответствующих разделах.

ГНБ

Технологию бестраншейной прокладки коммуникаций или прокол грунта применяют с целью затягивания трубы. При этом она может быть из любого материала, например, асбоцемента, полиэтилена или стали.

Преимущества методов направленного горизонтального бурения:

1. Возможность сохранения вида ландшафта. Исключения составляют точечное рытье колодцев и установка помещений хозяйственного предназначения.
2. Минимальный риск повреждения различных инженерных сетей и ранее проложенных коммуникаций.
3. Отсутствие необходимости в перекрытии движения автомобилей по магистралям.
4. Снижение затрат на обеспечение места проведения работ электроэнергией.
5. Значительное сокращение расходов на оплату рабочим, так как работников требуется значительно меньше.
6. Отсутствие необходимости восстановления асфальта, объектов, поврежденных при выполнении работ.
7. Снижение расходов, связанных с эксплуатацией коммуникаций.

Горизонтальное бурения проводится в несколько этапов. Каждый из них следует выполнять точно по инструкции, соблюдая технику безопасности:

1. Геологическая разведка. Осуществляется с помощью забора проб почвы и радиолокации. Необходима для установления наличия установленных коммуникаций и типа грунта. На основе полученных данных производится выбор бурового оборудования.
2. Пилотное бурение. В результате под землей будет установлена штанга, весь канал будет пройден.
3. Расширение канала. Также выполняется запрессовывание или расширение трубопровода.

Процесс горизонтального бурения закончен. Остаются только работы по устройству колодцев и другие.

Качество и точность выполненных работ зависит, в первую очередь, от способа проведения работ и используемого оборудования. Сегодня специалисты предпочитают применять УГБ.

Если требуется точность, рекомендовано применять установки для прокола почвы или оборудование для микротоннелирования.

Ещё около 10 лет назад технология прокола грунта была диковинкой. Но сегодня горизонтально направленное бурение используется во многих городах России.  Применение метода ГНБ занимает около 95% от общего количеством прокладки коммуникаций.

На сегодняшний день качественными установками для осуществления горизонтального бурения является наша установка УПГ. Это технология, которая обладает лучшими характеристиками.

Существует множество моделей с различными характеристиками.

1. Буровая техника с проколом.
2. Установка с трубой.
3. Установка разрушения труб.
4. Универсальный бур.
5. Горизонтальный грунтовый мотобур.
6. Горизонтальная установка промывкой.
7. Навесной буровой станок.
8. Гидравлическая приводная установка.

Также компания предлагает смесительные установки бентонита.

Бестраншейная прокладка

Сегодня одним из самых популярных методом прокладки труб считается бестраншейный. При помощи специального оборудования делается прокол. Он также называется пилотной скважиной. После выполнения проводится расширение прокола. Скважина смазывается при помощи бентонита, а с противоположного конца запрессовывается и втягивается трубопровод с начального котлована.

Методика, при которой делается прокол грунта, обладает рядом преимуществ. В первую очередь подобный способ установки коммуникаций позволяет сохранить целостность асфальтового покрытия. Также при проколе отсутствует необходимость восстановления нарушенных объектов.

Процесс выполнения прокола контролируют при помощи высокоточного оборудования, что позволяет добиться точности и исключить повреждения асфальта, расположенных рядом коммуникаций.

Направленное бурение

Направленное бурение во время осуществлении прокола почвы позволяет снизить финансовые и экономические затраты. Также подобная методика позволяет избежать нанесения ущерба окружающей среде.

На сегодняшний день способы бестраншейной прокладки труб уже заменяет устаревшие методы. Разработано множество различных установок для горизонтального бурения.

В Европе популярностью пользуются установки для прокола грунта, обладающие точностью и экономичностью особенно при расходе растворов бентонита.

Выделяют три основных вида бурения, каждый из которых имеет свою классификацию:

1. Неуправляемое бурение. Сюда входят бурение проколом, земли, глухих отверстий, применение отбойника и ударной бурение.
2. Управляемые методы. К ним относятся трех- и двухступенчатые методы, ударное бурение, с отбойником, глухих отверстий, с промывкой, шнековое бурение, с управляющей трубой.
3. Санация трубопровода. В свою очередь может быть выполнена при помощи разрушения и обновления, с втягиванием, с обновлением точного положения и с применением вспомогательной трубы.

Метод выполнения скважины подбирается с учетом грунта, сложности и объема работ.

Экология

Технология бестраншейной укладки коммуникаций отлично зарекомендовала себя, особенно в областях, где использование траншейных способов невозможно. Методика применяется в парках, скверах и природоохранных зонах.

При осуществлении промышленного способа укладки, особенно вблизи насаждений, существует большая вероятность повреждения корневой системы растений. В результате они гибнут. Засыхание растений также может происходить на фоне уменьшения уровня грунтовых вод. Кроме этого, вовремя засыпки траншеи в этом месте начинают образовываться провалы.  Они возникают там после перепадов температуры, дождей и снега. Для засыпания траншеи тот же грунт использовать не всегда представляется возможным. В результате  применяется почва, не соответствующая по составу окружающей.

Бестраншейная технология предполагает осуществление точечного рытья определенного количества котлованов. После выполнения работ они делаются в виде колодцев.

Экономика

При сравнении закрытого и открытого способа укладывания коммуникаций учитывают расходы на строительство.  При этом забывают о социальных и косвенных расходах. Это дополнительные затраты, которые должны быть направлены на восстановление нанесенного ущерба.

При траншейном методе, даже если используется качественная засыпка, появляются повреждение целостности, что в конечном итоге проявит себя в виде образования провалов и бугров.

Бестраншейный метод позволяет не только снизить затраты на восстановление целостности асфальтового покрытия, но и уменьшить его расходы.

Неудобства, которые могут возникнуть при бестраншейной прокладке

Считается, что применение определенных методов бурения бестраншейным способом, которые проводятся без санации и вскрытия верхнего слоя грунта, могут быть достаточно опасными.

Самыми распространенными проблемами являются застревание бура, осыпание грунта или его размывание. Также известны случаи остановки работу установок из-за поломки или неправильного применения.

В отдельных случаях требуется применять помощь человека. Для этого специалиста отправляют вдоль по трубе с целью устранения неполадки, когда процесс бурения не завершен.

При этом следует соблюдать все правила безопасности. Не всегда можно отправить человека для выполнения работ, когда процесс бурения не завершен. Предельными значениями, когда специалиста можно отправлять вдоль по трубе, являются:

1. Если длина трубы составляет меньше 50 метров, круглое сечение, высота прямоугольного сечения равна 800 мм, а высота – 600 мм.
2. Длина производственной трубы от 50 до 100 метров, круглое сечение и высота прямоугольного сечения составляют 100 см, длина прямоугольного сечения при этом равняется 600 мм.
3. Протяженность трубы составляет более 100 метров, показатели высоты прямоугольного сечения и круглого сечения составляют 120 см, длина прямоугольного сечения равна 600 мм.

При данных показателях возможно отправить человека вдоль по трубе для устранения неполадок.