Бестраншейная прокладка труб и коммуникаций

В таких случаях применяют технологии бестраншейной прокладки подземных коммуникаций — микротоннелирование, продавливание домкратами с гидравлическим приводом или пневмопробойниками, ненаправленное и направленное шнековое бурение.

Бестраншейная прокладка труб методом "труба в трубе" применяется для восстановления старого трубопровода, особенно когда требуется замена или обновление сетей небольшого диаметра. Этот способ позволяет избежать проведения масштабных земляных работ, что особенно важно при прокладке под железнодорожными путями или вблизи действующих коммуникаций. В случае повреждений или износа старых труб применяется метод увеличения диаметра, при котором новый трубопровод устанавливается с расчетом нужного диаметра. Важно отметить, что этот метод отличается высокой скоростью и надежностью, а движение транспорта остается практически без изменений в ходе выполнения работ.

Технологии бестраншейной прокладки совершенствуют с каждым годом. Уже около двадцати лет чаще всего применяют такую из них, как горизонтально-направленное бурение (ГНБ). Это — универсальная технология, позволяющая прокладывать трубы, кабельные линии и другие подземные коммуникации как за пределами городской черты, так и в условиях плотной городской застройки. В первом случае ГНБ позволяет выполнять проходку в сложных естественных условиях — твёрдых и сыпучих грунтах, под водоёмами, оврагами и другими препятствиями. Во втором случае технология предотвращает разрушение зданий и других сооружений, позволяет избежать повреждения дорожного полотна, не создаёт угрозы безопасности людей.

При выборе технологии бестраншейной прокладки специалисты оценивают несколько критериев:

• геотехнические и геологические особенности грунта;
• обстановку на поверхности земли, наличие на ней места для установки бурильного оборудования;
• глубину прокладки коммуникаций;
• вид, диаметр и длину укладываемых под землёй трубопроводов;
• необходимость водоотведения или водопонижения, возможность выполнения этих мероприятий;
• наличие на пути будущей подземной трассы естественных и искусственных преград — железных и автодорог, охраняемых территорий с запретом доступа, водоёмов, других.

Первостепенное значение среди множества перечисленных критериев имеют свойства грунта, в котором пройдёт подземная трасса — именно они в первую очередь определяют, какой способ бестраншейной прокладки будет использован. Вот почему так важны геологические изыскания, которые обязательно должны быть выполнены перед прокладкой коммуникаций под землёй.

Преимущества бестраншейных методов

Преимущества бестраншейной технологии особенно ярко проявляются в условиях плотной городской застройки, где необходимо минимизировать нарушение ландшафта и ограничить движение транспорта. В отличие от открытого способа, проведения работ с использованием буровых машин позволяет сохранить поверхность участка в первоначальном виде. Это также снижает общую стоимость проекта за счет отсутствия необходимости восстановления земляных работ после завершения.

Одним из ключевых моментов является возможность прокладки других коммуникаций и замены действующих сетей без необходимости полного демонтажа старой системы. Например, санация трубопроводов позволяет эффективно восстановить старого трубопровода, устанавливая новый трубопровод меньшего диаметра или даже осуществляя увеличение диаметра за счет бурения в обратном направлении. Такой подход идеально подходит для обновления сетей водоснабжения, газоснабжения и других систем, где максимальная длина скважины составляет десятки метров.

Применение буровой установки позволяет проводить монтаж труб с минимальным вмешательством в окружающую среду. Бестраншейный метод прокладки трубопроводов исключает повреждения действующих систем. Более того, благодаря использованию гибких буровых штанг, необходимости бурения нескольких скважин одновременно нет. Этот метод широко применяется для перехода под железнодорожными путями, автомагистралями и реками, что делает его универсальным решением для выполнения поставленных задач.

Неуправляемый подземный прокол

Суть этой технологии заключается во вдавливании обсадной трубы в толщу грунта. Одновременно с этой операцией производится внутренняя выборка грунта. Чаще всего для этого применяют шнеки. Кроме того, возможно удаление грунта из обсадной трубы с помощью сжатого воздуха или путём его размывания водой.

Неуправляемый подземный прокол — метод, который можно использовать для прокладки подземных коммуникаций в грунтах, твёрдость которых соответствует 1-й или 2-й категории. Грунт должен быть сухим. Важную роль играют свойства грунта, прилегающего к месту непосредственного выполнения подземного прокола. Если рядом находятся крупные камни и несвязанные породы (в частности, песок), могут возникнуть затруднения. Так, песок может чрезмерно сильно сжать обсадную трубу, а камни — блокировать её продвижение вглубь грунта. В некоторых случаях перечисленные проблемы удаётся решить с помощью буровой головки или расширителя конусной формы — приспособлений, способных устранить подземные препятствия. Если последние оказались непреодолимыми, проблему может решить встречный прокол, выполняемый со стороны приёмной шахты.

Диаметр неуправляемых подземных проколов в большинстве случаев варьируется от 300 до 1400 мм. Обсадную трубу собирают из отдельных отрезков, длина которых может варьироваться от 1 до 6 м. Отрезки надёжно соединяют друг с другом методом сварки.

Важно, чтобы обсадная труба для создания неуправляемого подземного прокола имела круглую форму сечения. Если форма имеет тенденцию к овальности, шнеки внутри трубы будут испытывать дополнительное трение. Уменьшить его помогает система подачи полимерных и бетонитовых растворов, обычной воды.

Большое значение имеет точное выставление обсадной трубы по оси будущего прокола, выполняемое в стартовом котловане перед началом продавливания. Камни и другие подземные препятствия могут изменить направление продвижения трубы. Чтобы компенсировать это, нередко используют трубы увеличенного диаметра, которые играют роль внешнего футляра для труб номинального диаметра. При сборке такой конструкции из двух трубопроводов, один из которых вложен в другой, заполняют межтрубное пространство цементно-песчаным раствором.

Дальность проходки и её точность при использовании технологии неуправляемого прокола сравнительно невелики. По этой причине метод потерял былую популярность. Вместо него всё чаще применяют микротоннелирование, использование превмопробойников и другие технологии.

Управляемый подземный прокол

Отличие этой технологии от описанной выше — в том, что при её реализации используют отклонители. Это — приспособления, позволяющие оперативно корректировать направление продавливания обсадной трубы. В большинстве случаев в качестве отклонителей используют прочные пластины из стали. Их крепят к передней части трубы. Пластины соединены с гидроцилиндрами, благодаря чему имеют возможность приподниматься и отклонять обсадную трубу в требуемом направлении.

Использование бурошнека

Так называют оборудование для шнекового бурения в строго определённом направлении. Это — способ создания подземного прокола, усовершенствованный в сравнении с обычным, то есть ненаправленным, бурением.

При выполнении направленного шнекового бурения в первую очередь создают так называемую пилотную скважину. В стартовой шахте размещают теодолит, а внутри скошенной шнековой головки — специальную светодиодную мишень. Эта пара позволяет специалистам с максимальной точностью и в полном соответствии с проектом бурить пилотную скважину. На следующем этапе пилот расширяют до требуемого диаметра с помощью обсадной трубы и шнековой системы. Выдерживать точность направления при этом не приходится — она уже была обеспечена при создании скважины-пилота.

Использование пневматического пробойника

В конструкцию пневмопробойника входит молот, который действует на стальную трубу, открытую в передней части. Благодаря кинетической энергии молота труба вколачивается в грунт. Молот пневмнпробойника, как можно понять по названию этого оборудования, приводится в действие благодаря силе сжатого воздуха.

На втором этапе создания подземного прокола с помощью пневмопробойника из трубы удаляют грунт. Для этого используют сочетание сжатого воздуха и воды. Возможны варианты: трубы больших диаметров нередко очищают от грунта вручную, малых (до 500 мм) — с помощью только воздуха под высоким давлением.

Пневмопробойники позволяют прокладывать под землёй без разработки траншей трубы длиной до 80 м и диаметром до 4 м. Допустимые категории прочности грунта — до 3-й. Молот пневмопробойника совершает удары, энергия которых может достигать 40000 кН, что позволяет выполнять бестраншейную прокладку коммуникаций со средней скоростью 15 м/ч.

У технологии прокладки с помощью пневмопробойников — немало плюсов, один из которых — высокая скорость производства работ. Оборудование имеет сравнительно небольшие габариты, что упрощает его транспортировку, монтаж и демонтаж. Требования к стройплощадкам для размещения оборудования минимальны. Гидравлические домкраты при проходке не применяются, грунт извлекается по простой технологии, что ещё более ускоряет прокладку труб.

Микротоннелирование

Так называют технологию прокладки коммуникаций без рытья траншей, которая благодаря высокой степени автоматизации почти полностью исключает участие человека. В прошлом микротоннелирование позволяло прокладывать трубы на расстояние, не превышающее 100 м, к настоящему времени это значение увеличилось до 250 м. Технология допускает применение промежуточных домкратных пунктов, благодаря которым суммарное расстояние прокладки может исчисляться сотнями метров.

При микротоннелировании применяют обсадные и рабочие трубы из разных материалов — чугуна, стали, железобетона, стекловолокна, керамики.

Горизонтально-направленное бурение

Это — одна из наиболее широко используемых технологий. Причина её популярности — сочетание нескольких достоинств, которые имеет горизонтально-направленное бурение (ГНБ):

• технология позволяет без разработки траншей прокладывать трубы самых разных диаметров — от нескольких сантиметров до нескольких метров;
• ГНБ применима в любых, в том числе самых сложных, грунтах, за пределами городской черты и в плотной городской застройке;
• технология сводит к минимуму экологический ущерб и неудобства для людей;
• ГНБ позволяет прокладывать под землёй трубы из самых разных материалов — пластика, стали, асбоцемента, чугуна и других;
• затраты времени, рабочей силы и денежных средств при использовании ГНБ минимальны.

Важная часть технологии горизонтального направленного бурения — применение бурового раствора (бетонита). Он выполняет несколько функций одновременно — укрепляет стенки создаваемой скважины, выносит грунт на поверхность при бурении, смазывает и охлаждает рабочий инструмент под землёй. Применение бетонита делает технологию ГНБ максимально перспективной и существенно расширяет сферу её применения.