В процессе создания новых трубопроводов, а также при восстановлении или замене старых систем коммуникаций, все активнее внедряется метод бестраншейной прокладки труб.
Широкий спектр доступных технологий позволяет выбрать наиболее подходящий вариант в зависимости от сложности местности или плотности застройки.
В данном материале мы рассмотрим основные методы бестраншейной прокладки трубопроводов и их характерные черты.
Краткое содержание статьи
Преимущества и особенности БПТ
Среди явных преимуществ по сравнению с традиционными земляными работами можно выделить следующие факторы:
- сокращение сроков осуществления работ;
- снижение затрат на восстановление благоустройства;
- поддержание функционирования объектов инфраструктуры;
- минимизация воздействия на экологически чувствительные зоны.
Метод бестраншейной прокладки труб определяется в зависимости от диаметра необходимой скважины, особенностей рельефа и типа почвы, а также материала используемых труб, наличия активных коммуникационных линий.
В результате применения данного метода никаких негативных последствий для природных водоемов, подземной и наземной инфраструктуры, зеленых насаждений и строений не возникает.
Существует множество способов реализации, однако основными из них можно считать четыре технологии: санация, прокол и продавливание грунта, а также горизонтально-направленное бурение.
Галерея изображений
Бестраншейная прокладка труб позволяет осуществлять укладку трубопровода без разрушения и передвижения наземных объектов.
Использование данной методики значительно исключает необходимость в трудоемких земляных работах, что позволяет сократить затраты и временные рамки для создания коммуникационных систем.
В зависимости от физических и механических свойств земли, прокладку коммуникаций без траншеи можно осуществлять либо с использованием прокола, либо с помощью горизонтального бурения.
В рыхлых песчаных грунтах трубы прокладываются методом прокола, при котором керн не убирается, а уплотняется окружающая порода.
Для начала укладки создаются два небольших котлована: один для начала прокладки трубы, второй — для ее приема.
К основным недостаткам бестраншейной прокладки относится частое отклонение от заданного направления. Иногда проложенные без траншей трубы могут не достать до приемного котлована.
Для бестраншейной прокладки подходят только стальные трубы, которые могут служить защитной оболочкой для дальнейшей установки полимерных труб.
Прокладка полимерных труб внутри металлических оболочек усложняет выполнение работ и повышает общую стоимость строительства.
Прокладка труб без разработки траншеи
Сокращение этапа земляных работ
Установка для горизонтального бурения
Станки для прокола несвязных грунтов
Площадка для стартовых работ
Приемный котлован для бестраншейной прокладки
Варианты пригодных для прокладки труб
Прокладка трубопровода в футляре
Реконструкция и замена трубопровода методом санации
Метод санации используется в ситуациях, когда в ходе проверки обнаружена необходимость в полной или частичной замене существующего трубопровода.
С помощью санации можно эффективно решить такие задачи, как:
- засоры и трещины в участках трубопровода;
- разрушение малых ответвлений коммуникаций корнями деревьев;
- угроза прорыва труб вследствие коррозии.
В зависимости от состояния труб и поставленных целей применяется технология релайнинга или реновации.
Технология релайнинга или «труба в трубе»
Релайнинг — это особый вид санации, подходящий для трубопроводов, где возможно незначительное уменьшение их диаметра. Если срок службы металлических труб близок к завершению и имеется риск их прорыва, осуществляется предварительная очистка от известкового налета, ржавчины и песка.
Готовится полиэтиленовый рукав, заполняемый полимерной смесью, которая равномерно распределяется по всей длине. Этот полимерный чулок под давлением воды или воздуха разворачивается внутри трубы, в то время как он переворачивается наизнанку, позволяя нанесенному составу прочно примыкать к стенкам трубопровода.
После того как рукав заполнил весь участок изношенной трубы, с помощью температуры проводится процесс полимеризации, который повышает как прочность коммуникаций, так и их пропускную способность.
Другой вариант технологии релайнинга предполагает укладку новых полипропиленовых труб внутри старых, что позволяет заменить стальные, керамические, асбестоцементные и бетонные трубы диаметром от 200 до 315 мм.
Релайнинг представляет собой быстрый и экономичный метод обновления трубопровода и увеличения его пропускной способности, несмотря на небольшое снижение внутреннего диаметра.
При этом важно учитывать, что на месте соединения труб ПВХ образуется шов около 15 мм, и зазор между внутренним диаметром старой трубы и внешней поверхностью новой трубы должен быть учтен.
Благодаря низкому гидравлическому сопротивлению пластиковых труб, пропускная способность не ухудшается даже при уменьшении их диаметра.
Обновление трубопроводов по технологии реновации
Еще одна технология санации — реновация. Она отличается от релайнинга меньшей бережностью по отношению к существующим коммуникациям, которые разрушаются и уплотняются в грунте, создавая защитную оболочку для нового трубопровода, часто большего диаметра.
В процессе реновации старые сегменты трубопровода разрушаются и вдавливаются в землю, что дает возможность создать дополнительную защиту для новых коммуникаций.
Для реализации данной бестраншейной прокладки требуется специализированное оборудование — используется пневмоударная машина с конусом-расширителем, оснащенным режущими гранями. В видео внизу статьи наглядно демонстрируется, как конус справляется с трубой из стали 6 мм.
Рабочее устройство соединяется с тягой, а затем поэтапно прикрепляются модули из труб ПВХ длиной от 600 до 1000 мм, в зависимости от ширины колодца. Пневматический шланг подключается к компрессору, после чего вместе со страховочным тросом проходит через соединённые модули.
Вход в заменяемый трубопровод расширяется, и в него вводится пневмоударная машина. Она двигаясь по коммуникациям, разламывает их, одновременно вытаскивая укладочный материал.
Методы продавливания грунта
Продавливание грунта также имеет большое количество вариаций. Это технологии микротоннелирования, использование пневмопробойников, направленно-шнековое бурение, управляемый и неуправляемый проколы.
Каждая из этих методик бестраншейной укладки является востребованной в зависимости от условий залегания коммуникаций.
Футляр для труб или метод неуправляемого прокола
При этом варианте обсадная труба вдавливается в грунт, одновременно вытаскивая его. Чаще всего для извлечения почвы используются шнеки, реже — сжатый воздух и промывание водой.
Неуправляемый прокол подходит для любых типов грунтов, хотя могут возникнуть проблемы с несвязанными породами и крупными камнями, когда обсадная труба может застрять или быть зажата грунтом.
На этапе подготовки труба выставляется в котловане точно по оси прокола. Если возникают препятствия, направление движения может корректироваться с использованием двух труб, одна из которых имеет больший диаметр, а внутрь нее уже укладывается труба необходимого размера.
Внешняя труба выполняет роль футляра и защищает рабочий трубопровод — это особенно актуально при укладке под железнодорожными путями или автомагистралями с высокой нагрузкой.
Одним из самых распространённых устройств для бестраншейной прокладки труб малого диаметра. Компактность и легкость транспортировки — это главные преимущества данной установки.
Разница в диаметре обычно составляет 150–250 мм, а пространство между трубами заполняется цементно-песчаной смесью. Это уменьшает давление грунта на рабочую трубу, снижает нагрузку от транспортных средств и защищает от воздействия близлежащих коммуникаций.
Длина сегментов обсадных труб варьируется от 3 до 12 метров, и во время укладки они последовательно соединяются сваркой.
Отличия управляемого прокола
Данная методика отличается от неуправляемого прокола наличием отклонителей — стальных пластин, установленных на передней части обсадной трубы. Они поднимаются с помощью гидравлических цилиндров, позволяя изменять направление прокола.
Установка управляемого прокола грунта УПГК-40У может использоваться в колодцах диаметром до одного метра и с крышкой люка до 600 мм.
В обоих случаях для уменьшения трения применяется бентонитовый раствор, который после укладки трубы откачивается и после фильтрации может быть использован повторно.
Более подробно о технологии прокладки труб методом прокола можно узнать из данного материала.
Задействование пневмопробойников в плотных грунтах
Использование пневмопробойников для прокола грунта является самым экономичным, быстрым и эффективным методом, характеризующемся высокой точностью выполнения бестраншейных проходок.
Эта методика не требует установки дополнительных упоров для гидравлических домкратов, применяются компактные и удобные в транспортировке инструменты, а требования к подготовке строительной площадки минимальны.
Пневмопробойник с такими характеристиками позволяет прокладывать скважины диаметром от 155 мм без использования расширителя и достигая 245 мм при его наличии.
С помощью сжатого воздуха создаётся необходимая энергия удара, что позволяет забивать открытую стальную трубу длиной до 80 метров в прочные грунты. Средняя скорость работы в данном процессе составляет около 15 метров в час. После укладки трубы грунт очищается с использованием воды и сжатого воздуха, в то время как большие трубы требуют ручной очистки.
Плюсы технологии микротоннелирования
Процесс микротоннелирования полностью автоматизирован. Обсадные и рабочие трубы могут производиться не только из стали, но также из керамики, стекловолокна, чугуна и железобетона. Среднее расстояние проходки без необходимости переустановки домкратной станции варьируется от 100 до 250 метров.
Комплекты для микротоннелирования позволяют устанавливать стальные и железобетонные футляры диаметром до 1700 мм в грунтах с наличием валунов и скальных фрагментов.
Расстояние, на которое может быть проложена линия, зависит от типа грунта, мощности оборудования для продавливания, а также от материала труб, так как трубы обладают разной прочностью на сжатие.
Применение установок для направленно-шнекового бурения
Использование бурошнековых установок представляет собой более экономичный вариант по сравнению с микротоннелированием. Эти установки обеспечивают высокую точность при прокладке обсадных труб с соблюдением требуемого уклона, что важно для самотечных систем.
Ограничениями к их применению могут стать подвижные или крупные твердые элементы в грунте. Дистанция прокладки обычно не превышает 80 метров.
Максимальная длина скважины перед переустановкой бурошнекового оборудования достигает около 80 метров, что также зависит от прочности обсадной трубы.
Использование шнеков с полым валом предоставляет возможность бурения без создания приемного котлована.
Метод горизонтально-направленного бурения
Скорее всего, это самый дорогостоящий метод среди всех существующих в бестраншейной укладке труб, но и наиболее технологичный.
Горизонтально-направленное бурение применяется не только при необходимости прокладки труб на большие расстояния и большого диаметра; его также используют, когда необходимо проложить небольшой участок трубопровода малого диаметра в непосредственной близости к частным участкам или объектам культурного наследия.
В процессе работы используется буровая жидкость, которая помогает сократить трение при протягивании труб, поддерживает в суспензии извлекаемый грунт, чтобы избежать его зажимания, а также выполняет функции охлаждения и смазки оборудования, вынося при этом остатки почвы на поверхность.
Буровой раствор готовится путем разбавления бентонита водой — природного минерала с набором особых добавок. Эта суспензия предотвращает обрушение каналов и исключает необходимость в частичной или полной откачке грунтовых вод, поскольку эффективно выполняет свои функции даже в проницаемых грунтах.
Горизонтально-направленное бурение в водонасыщенных грунтах требует строгого контроля давления и расхода бурового раствора, а также применения специальных добавок при его подготовке.
Из-за того, что вода для раствора берется из ближайших водоёмов, следует учитывать содержание минеральных солей и уровень pH грунтовых вод, так как эти параметры могут влиять на стабильность суспензии, предотвращая неконтролируемое вымывание.
Работы по ГНБ можно разделить на несколько этапов:
- определение траектории бурения;
- подготовка площадки для работ;
- выполнение пилотного бурения;
- расширение скважины;
- обратное протягивание;
- восстановление площади.
Рассмотрим каждый из этих этапов более подробно.
Этап предпланирования и расчёта траектории скважины
Перед началом бурения важно правильно рассчитать и запланировать путь скважины.
Необходимо учитывать не только длину и глубину, но и потенциальные препятствия, например:
- плотность грунта и его пористость;
- наличие влаги и уровень подземных вод;
- присутствие крупных камней и скал;
- соседние подземные конструкции, находящиеся рядом с зоной бурения.
Определяются возможные риски и отправляются уведомления в аварийные службы и в Управление ГИБДД.
Даже при прокладке небольших коммуникаций требуется тщательно планировать траекторию скважины и учитывать потенциальные риски.
Создаётся чертёж траектории бурения или осуществляется разметка непосредственно на поверхности. В случае серьёзного инженерного подхода учитываются углы входа и выхода бура, а также допустимые радиусы изгибов штанг.
Наибольшая нагрузка на оборудование возникает при одновременном расширении пилотной скважины и прокладке труб, поэтому расчёты будут выполняться с учётом мощности установки.
Организация места для горизонтально-направленного бурения
Комплекс ГНБ доставляется на площадку, выгружается и устанавливается на месте работ. Важно правильно выставить угол наклона буровой рамы и произвести анкерное крепление установки.
Без крепления оборудование, включая бур и привод, износятся быстрее, поэтому игнорировать его не следует. Далее необходимо выполнить тестовый запуск миксера для суспензии и двигателей установки, чтобы удостовериться в надёжности соединений шлангов гидросистемы.
Проведение пилотного бурения
Этап пилотного бурения предполагает прохождение вдоль всей длины траектории скважины с диаметр, достаточным для протягивания штанг. Первый сегмент закрепляется в направляющей штанге, резьбовое соединение обильно смазывается и соединяется с буровой головкой, которая включает в себя передатчик системы локации, бурильную лопатку и фильтр для подачи суспензии.
Затем осуществляется подача раствора бентонита с настройкой давления — это необходимо для проверки, чтобы суспензия проходила через шланги в бурильную штангу и выходила на нужном давлении через сопла буровой головки.
Оператор управления устанавливает входное отверстие перпендикулярно поверхности грунта относительно оси буровой головки и приступает к бурению, последовательно добавляя штанги.
Минимальное количество операторов, отсутствие вмешательства в ландшафт и высокая скорость укладки трубопроводов — это убедительные аргументы в пользу использования методики ГНБ.
Оператор локационной системы отмечает позиции, глубину и угол бурения, сверяет с запланированной траекторией и, при необходимости, вносит коррективы в реальную траекторию на плане. После того как буровая головка выходит в точку выхода, пилотное бурение завершается.
Этапы расширения скважины и прокладки тоннеля
В процессе пилотного бурения создаётся скважина шириной 75-100 мм, что достаточно для прокладки коммуникаций малых диаметров. Если же диаметр скважины меньше необходимого, в противоположную сторону протягивается риммер-расширитель.
Часто этот этап совмещается с укладкой коммуникаций, при этом за вращающимся расширителем устанавливается вертлюг, чтобы предотвратить закручивание укладываемого материала.
В некоторых случаях, исходя из усилий, необходимых для затягивания, отдельный этап включает в себя расширение скважины, чтобы размер тоннеля позволил проложить трубы необходимого диаметра.
Обратное протягивание производится также с подачей бурового раствора для уменьшения трения материала о стенки скважины. Пo мере того как штанга затягивается на свою длину, оператор ГНБ отключает подачу суспензии, останавливает вращение и отсоединяет штангу, а затем продолжает работы установки.
Эта процедура повторяется до тех пор, пока расширитель не выйдет из входного отверстия скважины.
Завершение работ и восстановление озеленения
После успешного завершения бестраншейной укладки трубопровода установка выключается, проложенная штанга отсоединяется, и удаляются соединители, вертлюг и фильтр.
Все инструменты очищаются от грязи и обрабатываются водостойкой смазкой. Остатки суспензии выкачиваются, приямок засыпается, и по возможности восстанавливается природный или близкий к нему ландшафт.
Выводы и полезное видео по теме
Бурение скважины с помощью непрофессиональных средств на частном земельном участке:
Видеоматериал о методе реновации:
Принцип реновации — разрушение стальной трубы:
Пошаговая инструкция по эксплуатации компактной установки ГНБ:
Использование бестраншейного метода укладки коммуникаций требует специального оборудования и определённых инструментов. Тем не менее, на короткие расстояния можно проложить скважину диаметром 50-100 мм, используя обычные электроприборы. Главное — правильно провести расчёты.
Если у вас есть вопросы, если вы заметили ошибки в нашем материале или можете дополнить его важной информацией, обязательно оставляйте свои комментарии в блоке под статьёй.
