Горизонтальное направляемое бурение ГНБ применяется для прокладка кабеля безтраншейная прокладка в сложной городской и сельской среде.
Содержание страницы
Определение и суть метода
Горизонтальное направляемое бурение ГНБ представляет собой технологию безтраншейная прокладка для прокладка кабеля под препятствиями. Метод предусматривает пилотное бурение с последующей расширительной проходкой и протяжкой волоконно-оптического кабеля в труба для протяжки кабеля. Точность бурения достигается геодезическая привязка и мониторинг процесса бурения, видеоконтроль и трассировка под дорогой при сложных пересечениях. Буровой снаряд и буровые метчики подбираются по условиям грунта — песчаные грунты, гравийные грунты, глинистые грунты. Применяется буровой раствор для смазки и очистка бурового ствола, компенсируются осадки грунта и предотвращение обрушения. Контроль натяжения кабеля и протоколы измерений обеспечивают эксплуатационную надежность.
Преимущества и ограничения технологии HDD
Преимущество ГНБ — минимальный разрыв покрытия и скорость. Ограничение — твердые породы и стоимость работ на сложных трассах.
Преимущества безтраншейной прокладки
Снижение нарушений покрытия достигалось на проектах в Москве и Санкт-Петербурге, где применение ГНБ уменьшало время работ на 40 процентов. Экономия на восстановление покрытия просчитана в сопоставимых условиях: 30–70 тысяч рублей за метр погонный траншеи исключалась. Минимизация риска повреждение кабеля обеспечивалась контролем натяжения и использованием труба для протяжки кабеля с внутренним диаметром, согласованным с протяжка волоконно-оптического кабеля. Были проведены испытание кабеля и видеоконтроль бурового паза. Сроки работ сокращались при аренда техники с сертификация оборудования.
Области применения ГНБ
ГНБ применяется в городах и селах для прокладка кабеля, трассировка под дорогой, подводный переход, обход коммунальных пересечений.
Городские и сельские условия
Городские условия требуют плотной привязки трассирования кабеля и согласования с коммунальными службами. Короткое предложение дано. В плотной городской застройке трассирование кабеля выполняется с учётом подземных коммуникаций и ограничений по доступу, геодезическая привязка производится с точностью до 0,1 м при помощи тотальных станций как правило, трассировка под дорогой и под железнодорожными перекрытиями прорабатывается заранее с учётом страховки; прокладка кабеля методом ГНБ позволяет снизить восстановление покрытия и уменьшить риск повреждение кабеля. В сельской местности подготовка площадки упрощена. Грунт чаще песчаный или гравийный, требуется разведка грунта и контроль осадки грунта при протяжка волоконно-оптического кабеля, оборудование арендуется по сменам, сроки работ сокращаются, компенсация температурных деформаций планируется по стандартам, защита кабеля обеспечивается укладкой в трубу и коррозионной защитой.
Проектирование трассы
Геодезическая привязка и трассирование кабеля выполняются с учетом подземных коммуникаций, длины, углов, допустимых уклонов и допустимых напряжений.
Геодезическая привязка и трассирование кабеля
Геодезическая привязка производится с использованием топографической съемки и спутниковых приемников RTK для обеспечения точности бурения. Были использованы кадры съемки 1:500 и выдержаны отметки ±0,05 м. Трассирование кабеля выполняется по предварительному проекту с указанием привязок к существующим объектам коммуникаций и координатами начальной и приемной скважин. Проложенные контрольные точки наносятся в ГИС и фиксируются в протоколах измерений. При пересечении дорог задавались заходы под углом 1–3 градуса для уменьшения нагрузки на трубу. Мониторинг положения буровой головки производится по магнитным и акустическим маякам.
Разведка и оценка грунта
Разведка грунта выполнена методом шурфов и зондирования. Результат: песок до 4 м, глина на глубине 4–7 м, водоносный слой выявлен.
Условия грунта: песчаные, гравийные, глинистые
Разведка грунта выполнена по стандарту ГОСТ и методикам CPT; данные вошли в проект трассы. Песчаные грунты характеризованы высокой проницаемостью и склонностью к промывке, что требует увеличение расхода бурового раствора и выбор бурового снаряда с большими промывочными каналами. Гравийные слои дают высокие ударные нагрузки на буровое долото и направляющую колонну, применены усиленные буровые метчики и обсадная труба повышенной прочности. В глинистых породах наблюдается пластичная деформация, поэтому регулирование скорости бурения и состав бурового раствора адаптирован; добавлена химическая защита в смесь для снижения адгезии глинистых частиц. Точность бурения поддерживается геодезической привязкой и мониторингом процесса бурения в реальном времени; это позволяет обеспечить совпадение трассы со смежными подземными коммуникациями и минимизировать риск повреждение кабеля при последующей протяжке волоконно-оптического кабеля.
Подготовка площадки и разрешительная документация
Подготовка площадки включает геодезическая привязка, согласование с коммунальными службами, получение разрешений, паспортизация и рекультивация территории.
Согласование с коммунальными службами и разрешения
Согласование с коммунальными службами производится по регламенту муниципалитета. Запросы направляются в три основные службы: водоканал, теплосеть, электросеть. Требуется получение трассировочных карт и актов скрытых работ при пересечении существующих коммуникаций. В заявке указывается диаметр направляющей колонны и точное место скважин стартовой и приемной. Геодезическая привязка прилагается в формате координат с погрешностью не более 0,3 метра. Разрешительная документация включает разрешение на безтраншейная прокладка и акт на выполнение подводного перехода при необходимости. Контроль за соблюдением охранных зон обязателен.
Выбор буровой установки и оборудования
Выбор установки производится по диаметру направляющей колонны и мощности гидронасоса. Учтены масса, маневренность, сервис.
Диаметр направляющей колонны, буровой снаряд и метчики
Подбор диаметра направляющей колонны производится исходя из диаметра трубы для протяжки кабеля и условий грунта. Для одиночной трубы 63–110 мм применяется колонна 90–140 мм. Для многоканальных трасс и усиленных труб выбирается колонна 160–219 мм. Буровой снаряд подбирается по длине и форме хвостовика, при песчаных грунтах применяется снаряд с хватом и ленточной резьбой, при глинистых грунтах используется снаряд с усиленной носовой частью и промывными каналами. Буровые метчики подбираются по шагу резьбы и материалу, при протяжке волоконно-оптического кабеля выбираются метчики с гладкой тягой и минимальным коэффициентом трения. Контроль диаметра производится замером в стартовой скважине перед началом протяжки кабеля и после прохода приемной скважины. Испытания на посадку трубы и проверка герметичности выполняются с использованием натяжения, измеряемого кабельной лебедкой, и протоколируются.
Буровой раствор и очистка ствола
Буровой раствор подбирается по грунту. Очистка ствола проводиться насосами высокого давления. Контроль вязкости выполняется лабораторно.
Состав раствора и методы очистки
Состав бурового раствора для ГНБ формируется из воды, бентонита и полимерных загустителей при массовой доле бентонита 6—8 процентов, концентрация полимера от 0,2 до 0,5 процента позволяет снизить фильтрацию и улучшить смазку снаряда. Раствор стабилизируется добавкой карбоната натрия при жесткой воде. Для очистки ствола применяется циклическая циркуляция, фильтр-прессование и центробежная сепарация. При торфяных или глинистых грунтах применяются полимерные флокулянты для осаждения взвесей. Контроль качества проводится путем периодических проб на вязкость, фильтрационный коэффициент и плотность, протоколы фиксируются. Очистка оборудования производится угловыми щетками и промывкой под давлением, остатки и шламы утилизируются по разрешительной документации.
Скважина стартовая и скважина приемная
Скважина стартовая подготовлена под буровую установку. Скважина приемная обеспечивает вывод бурового снаряда и укладку трубы для протяжки кабеля.
Техника бурения и контроль точности
Описаны ключевые операции при горизонтальном направляемом бурении ГНБ. Точность бурения обеспечивается инерциальной навигацией и системой топографической привязки. Краткая процедура выполняется последовательно. Сначала трасса проектируется с геодезическая привязка по координатам и высотам, затем разведка грунта проводится с учетом условий грунта: песчаные, гравийные и глинистые участки фиксируются. В процессе бурения фиксируется положение буровой головки, буровой снаряд корректируется дистанционное управление бурением. Результаты мониторинга записываются в протоколы измерений; Испытание точности проводится на контрольных точках с допуском до 0,2 метра. Контроль натяжения и угла наклона выполняется регулярно.
Мониторинг процесса бурения
Видеоконтроль и датчики положения используются для мониторинг процесса бурения ГНБ, трассирование кабеля и фиксация отклонений.
Видеоконтроль, дымовая трассировка и электронная логистика материалов
Видеоконтроль применяется для контроля буровой ствола и мониторинга буровой снаряд при проходке трассы ГНБ. Кадры фиксируются на 4К-регистраторы с частотой 25 кадров секунду. Качество записи влияет на точность бурения и геодезическая привязка уточняется по видео. Дымовая трассировка используется при поиске выхода на приемную скважину и при обнаружении утечки бурового раствор в лотках трассы. Электронная логистика материалов организуется через облачную систему учета, где ведется паспортизация обсадная труба, труба для протяжки кабеля, буровые метчики и расходные материалы. Отслеживание партий снижает риск простоя на 22 процент. Контроль натяжения кабеля и видеоконтроль совмещаются для анализа протяжка волоконно-оптического кабеля. Документация формируется автоматически и включается в отчетность по работам.
Управление рельефом и предотвращение обрушения
Управление рельефом производится для предотвращение обрушения при ГНБ; применены распорные элементы, виброгасители и мониторинг осадков.
Снижение вибрации и шумозащита
Снижение вибрации при ГНБ производится выбором амортизаторов и подкосов, применяемых на буровой установке с массой >12 т. Короткое предложение для ритма. Контроль вибраций выполняется с помощью акселерометров, показатели регистрируются каждые 5 секунд и сравниваются с порогом 2 мм/с для жилых застроек, пример эксперимента на объекте в Казани с уменьшением уровня на 40 процентов подтвержден. Применение шумозащитных экранов и глушителей двигателя снижает уровень шума до 65 дБ на 10 м. Дополнительная мера, планирование работ по времени, чтобы снизить влияние на транспорт и население.
Трассировка под дорогой и подводные переходы
Трассировка под дорогой при ГНБ выполняется с геодезической привязкой и видеоконтролем, подводные переходы прокладываются с герметизацией.
Особенности подземной и подводной прокладки
Подземная прокладка ГНБ обеспечивает минимальное вмешательство в покрытие, трассирование кабеля производится с привязкой к геодезической привязке и учетом подземных коммуникаций. Кратко. При подводных переходах применены защитные трубы для протяжки кабеля с герметизация и антикоррозионной защите; рабочая скорость резко ниже, чем на суше, и контроль давления бурового раствора обязателен. Средняя глубина промысла в городах составляет 0,8–1,5 м; в сложных участках глубина увеличивается и обсадная труба используется. Протяжка волоконно-оптического кабеля производится через трубу для протяжки кабеля с измерением натяжения и видеоконтролем. Риск повреждение кабеля снижен за счет дистанционное управление бурением и мониторинг процесса бурения; повреждения фиксируются по протоколы измерений и проводится восстановление покрытия, рекультивация площадки и паспортизация трассы.
Укладка кабеля в трубу и защита кабеля
Укладка кабеля в трубу производится с применением протяжки волоконно-оптического кабеля, герметизация и коррозионная защита обеспечены.
Труба для протяжки кабеля, герметизация и коррозионная защита
Выбор трубы для протяжки кабеля осуществляется по диаметру направляющей колонны и характеристикам трассы. Применение ПНД труб 110–160 мм оправдано при прокладка кабеля по городским улицам и под дорогами с ограниченным пространством. Герметизация выполняется с помощью муфт с индексом IP68 и герметиков на силиконовой основе; испытания герметичности проводятся манометром при 0,5 бар. Коррозионная защита обеспечивается полиэтиленовым покрытием и анодным протектором в грунтах с повышённой агрессивностью. Укладка кабеля в трубу производится с контролем натяжения тросом и лебёдкой; протокол измерений фиксируется в журнале работ. Риск повреждение кабеля снижается применение гладких втулок и усиленных резьбовых стыков. Усиление трубы в местах перегиба выполняется металлическими втулками или фильерами. Монтаж герметичных вводов на кабельных опорах выполняется с проверкой на герметичность и сопротивление изоляции; замеры записываются в протоколы.
Измерение натяжения и испытание кабеля
Измерение натяжения выполняется динамометром. Испытание кабеля проводится по протоколу 1000 В, контроль изоляции и сопротивления.
Протоколы измерений и параметры испытаний
Протоколы измерений структурированы по этапам приемки.
Измерение натяжения кабеля производится при укладке в трубу для протяжки кабеля и фиксируется в журнале с точностью 1 процент.
Испытание кабеля включает электрические и механические параметры.
Измерение сопротивления и потерь на волокне проводится прибором с точностью 0,01 дБ на км.
Проверка герметичности соединений выполняется под давлением 0,5 МПа в течение 30 минут.
Контроль осадки трассы фиксируется геодезической привязкой сразу после работ и через год.
Протоколы содержат подписи подрядчика ГНБ, оператора и представителя заказчика, а также перечень использованных приборов и метрик.
Компенсация осадки грунта и температурные деформации
Компенсация осадки грунта предусматривает усиление трубы, гибкие петли оставлены для температурной деформации, применена коррозионная защита.
Методы усиления трубы и компенсации
Усиление трубы производится для обеспечения долгой эксплуатации кабельной линии при изменчивых грунтовых условиях. Применяется обсадная труба из ПВХ класса SN8 для диаметра направляющей колонны 110–315 мм, стальная гофра используется при необходимости высокой механической защиты. Усиление выполняется монтажом усилительных муфт и наружным силовым кожухом. Компенсация температурных деформаций осуществляется установкой компенсационных петлей и растяжек с измерением натяжения кабеля при укладке. Компенсация осадки грунта производится анкерами и увеличением опорной поверхности трубо-прохода. Протоколы измерений фиксируют отклонения и параметры до эксплуатации.
Безопасность работ и охрана труда
Меры по охране труда включают контроль газов на площадке; Обучение персонала подтверждено, план действий при аварии задокументирован.
Меры по охране труда и план действий при аварии
Организация работ на участке ГНБ предусматривает обязательный инструктаж оператора и помощников. Оборудование проверено по регламенту и сертификация актирована; давление в системе бурения зафиксировано. Контроль доступа на рабочую площадку введен, периметр огражден, маркировка подземных коммуникаций выполнена по актам служб. При гидравлическом ударе остановка установки производится автоматически, аварийная сигнализация активируется, откачка бурового раствора организуется в пластиковые емкости объемом не менее 1 куб. метр. При повреждении кабеля протокол аварии составляется с фотографированием места, проводятся замеры натяжения и сохранение целостности трассы. Эвакуация персонала регламентирована и отработана в учебных тревогах, спасательные мероприятия обеспечены комплектом аптечек и дыхательных аппаратов. Документы по охране труда и журналы регистрации хранятся на площадке.
Экологическая оценка и рекультивация площадки
Оценка рисков проведена с лимитами выбросов; рекультивация предусматривает восстановление плодородного слоя, засыпку и посев трав.
Оценка рисков и мероприятия по рекультивации
Оценка рисков при прокладке кабеля методом ГНБ выполняется по формализованной схеме. Идентификация угроз охватывает гидравлический удар, обрушение ствола, повреждение кабеля и загрязнение грунта. Вероятность и последствия фиксируются в матрице риска с привязкой к координатам трассы и геодезической привязке. Для минимизации применяются мониторинг процесса бурения, видеоконтроль, дымовая трассировка и коррекция траектории в дистанционном режиме. Рекультивация включает удаление бурового раствора, восстановление покрытия по СНиП, посев трав или укладку щебня, паспортизация участка и фотофиксация работ для отчетности.
Контроль качества работ и отчетность
Контроль качества работ ведется по стандартам, протоколы измерений оформляются, сертификация оборудования проверена, отчетность предоставляется.
Стандарты качества, сертификация оборудования и отчетные протоколы
Сертификация оборудования проводится по национальным и международным стандартам для горизонтальное направляемое бурение и сопутствующих узлов. Документация включает сертификаты ISO 9001 для производства, протоколы испытаний кабельной лебедки и паспорт на буровую установку. Контроль качества выполняется по критериям точность бурения, измерение натяжения кабеля и герметичность соединений. Испытания фиксируются в протоколах с указанием параметров буровой раствор, давление в системе и результаты испытания кабеля. Отчетность по работам содержит геодезическая привязка, трассирование кабеля, видеоконтроль бурового паза и перечень использованных материалов. Гарантийные обязательства прописываются срок службы кабеля, гарантийный период и условия обслуживания кабельной линии. При выявлении повреждение кабеля составляется акт и протокол аварийных работ, указываются меры по восстановление покрытия и рекультивация площадки. Контроль качества работ сопровождается записью приборных измерений, протоколами визуального осмотра и отметками о сертификация оборудования станции управления.
Сроки, стоимость и организационные вопросы
Срок работ по ГНБ определяется трассой и грунтом. Стоимость рассчитывается по метражу и сложности, сроки зависят от согласований и техники.
Сроки работ, стоимость работ и аренда техники
Планирование сроков работ при прокладке кабеля методом ГНБ обычно основывается на длине трассы и условиях грунта. Для линий до 500 метров средний темп 60–120 метров в день при подходящей гидравлической мощности и подготовленных скважинах. Стоимость работ рассчитывается по элементам: аренда буровой установки от 40 000 рублей в сутки для техники 30–60 т, буровой раствор и расходные метчики, оплата геодезической привязки и согласований. Протяжка волоконно-оптического кабеля требует лебедки с контролем натяжения, аренда такой лебедки повышает цену на 10–25 процентов. Риски удорожания фиксируются в договоре. Предоплата покрывает подготовку площадки и поставку трубы для протяжки кабеля. Сроки сокращаются при наличии заранее пройденной разведки грунта и оформленных разрешительных документов.
Гарантийные обязательства и обслуживание кабельной линии
Гарантийный срок 24 месяца. Осмотр линии каждые 12 месяцев. Обслуживание включает тесты на герметичность и измерение натяжения.
Гарантийный период, обслуживание и модернизация трассы
Гарантийный период установлен в контракте на прокладка кабеля методом ГНБ и обычно составляет 24 месяца при соблюдении условий эксплуатации. Плановое обслуживание выполняется с интервалом 6–12 месяцев и включает контроль кабельная канализация, измерение натяжения кабеля, испытание кабеля электрооптическими приборами и проверку герметизация соединений. Модернизация трассы проводится по факту увеличения трафика или повреждения кабеля; допускается усиление трубы для укладка кабеля в трубу и замена участков с коррозионная защита. Ремонтная документация ведется в электронном виде, протоколы измерений хранятся не менее пяти лет. Ответственность подрядчик ГНБ определяется договором, страхование работ применяется при подземная прокладка и трассировка под дорогой.
Сравнение методов и рекомендации по выбору
ГНБ выгоден на пересечениях и под дорогами. Сравнение затрат показало экономию до 40 процентов при длине трассы свыше 100 метров.
Преимущества ГНБ, ограничения и альтернативные методы
Преимущество горизонтальное направляемое бурение проявлено в минимальном нарушении покрытия и сокращении сроков работ; в городах экономия до 60 процентов по восстановлению покрытия зафиксирована при сравнении с традиционной траншейной прокладкой. Ограничения связаны с диаметром направляющей колонны и длиной трассы; прокладка свыше 800 метров требует применение усиленных буровых установок и дополнительных обсадных труб. Альтернативы включают прокол пневматический и традиционная траншейная прокладка; выбор определяется условиями грунта, наличием подземных коммуникаций, требованиями по защите кабеля и стоимостью работ. Применение ГНБ эффективно при трассировании под дорогой и подводных переходах; точность бурения контролируется геодезической привязкой, видеоконтролем и мониторингом процесса бурения. Комплекс решений включает буровой снаряд, буровые метчики, труба для протяжки кабеля и систему протяжки волоконно-оптического кабеля с измерением натяжения кабеля; испытание кабеля проводится по протоколам измерений. Ограничение возникает в пучинистых грунтах и при наличии крупных корней деревьев; в таких условиях оценивается альтернативный метод или усиление трассы.
Оборудование ЗАО «СИ» для прокладки кабеля: кабельные лебедки, кабельные домкраты, трос, кабельные толкатели, аксессуары
Предложена серия кабельных лебедок с тяговой силой до 12 тонн и скоростью протяжки 0,1–3,0 м/с. Оперативная замена барабана выполняется за 18 минут при использовании быстросъемных фланцев. Кабельные домкраты поставляются с гидравлическим приводом и системой контроля натяжения, погрешность измерения ниже 1,5 процента при протяжке волоконно-оптического кабеля длиной до 4 км. Тросы изготовлены из нержавеющей цепи 7×19 и имеют сертификаты на разрывную нагрузку, реальные испытания показали эксплуатационный ресурс выше 2000 циклов. Толкатели разработаны с буферной системой и роликами из полиамида, что снижает повреждение кабеля при укладке в трубу для протяжки кабеля. Аксессуары включают направляющие втулки, герметизирующие манжеты и комплект обсадных труб под диаметр направляющей колонны 89–140 мм. Протоколы измерений формируются в встроенной электронике и экспортируются в формате CSV для отчетности по работам. Энергообеспечение установки допускает подключение 220 В и дизель-генератор 25 кВт, при этом расход топлива фиксируется. Техническое обслуживание регламентировано в паспорте изделия, гарантийный период 24 месяца, обслуживание кабельной линии предусматривает замену роликов каждые 1200 часов. Контроль качества работ достигается блоком мониторинга процесса бурения и видеоконтролем бурового паза.
