В случаях, когда подземные коммуникации пересекают автомобильные или железнодорожные линии, процесс демонтажа становится крайне сложным, а порой даже невозможным. Альтернативным решением данной проблемы может служить метод прокладки труб с использованием проколов. Этот подход оказывается более простым и экономически выгодным.
Для тех, кто заинтересован в изучении технологии прокладки труб в земле без повреждения наземных конструкций, сноса зданий и перемещения объектов, мы расскажем о специфике этого процесса. В нашем материале вы сможете узнать о необходимом оборудовании и методах, применяемых в ходе проколов.
Кроме описанной техники, мы также представляем альтернативные варианты прокладки труб с использованием бестраншейной технологии, сопровождая информацию схемами, фото и видеоматериалами.
Краткое содержание статьи
Что из себя представляет метод прокола?
Под методом прокола понимается технология, которая позволяет пробить отверстие без копки и выемки земли, благодаря уплотнению грунта.
Этот способ подходит для установки стальных конструкций. Диаметр проколов может составлять от 100 до 500 мм, а длина достигает 30-50 м. Прокол под дорогами — один из самых востребованных методов для бестраншейной прокладки инженерных сетей.
Данная технология позволяет создать подземные ветви для водоснабжения, канализации и подвести магистральный газ к участку.
Метод управляемого прокола может быть использован для прокладки:
- металлических и пластиковых коммуникаций;
- футляров, внутри которых будут расположены газовые и водопроводные трубы;
- футляров для электрических и телефонных кабелей и других подобных объектов.
Однако прокол также актуален не только для пересечения дорог или железнодорожных путей.
Метод подходит для создания проходов под колодцами (при условии, что их диаметр составляет не менее 1,5 метра), подвалами зданий, а также для прокладки проводов под различными небольшими сооружениями и т.д.
Технология прокола значительно ускоряет и удешевляет процессы выполнения работ.
Прокол можно производить только с применением стальных труб диаметром 100-500 мм в качестве основных каналов или кожухов.
Для укладки трубопровода прокол можно выполнять исключительно в суглинках, которые могут удержать стенки после механического воздействия. Процесс прокола может осуществляться либо с наращиваемым металлическим стержнем с конусным наконечником, либо струей воды под высоким давлением.
Установки, предназначенные для прокола грунта, разделяются по различным технологиям, размерам и мощностям.
Использование технологии прокола позволяет проложить трассу длиной не более 50 м, при этом оптимальной длиной участка, выполненного методом прокола, считается 30-35 м.
Компактные и мобильные установки можно использовать на тех участках, куда не может заехать транспорт.
В процессе проведения работ этого типа важно соблюдать горизонтальность установки и обеспечивать её устойчивое положение.
Метод прокола значительно снижает объем необходимых земляных работ. Для прокладки трубопровода не требуется копать траншеи; достаточно выкопать два небольших котлована в стартовой и конечной точке трассы.
Чаще всего управляемый прокол осуществляется в глинистых грунтах под дорогами, такими как автомобильные или железнодорожные пути. Для этого используют насосно-домкратный пресс, например, установку Ditch Witch P80.
Также потребуется набор расширителей, штанг, головок и прочего специализированного инструмента для буровых работ.
Обязательно необходимо использовать гидравлическую станцию, обеспечивающую необходимое давление с помощью гидроцилиндра, который должен быть общей мощностью около 36 тонн. Работа станции должна обеспечиваться двигателем внутреннего сгорания. Для контроля за процессом прокола в грунте применяют беспроводные средства локации.
В качестве примера можно упомянуть работу устройства для локации Eclipse, где в буровую головку помещается зонд, передающий информацию о ходе буровых работ.
Управляемый прокол — это один из наиболее экономически эффективных способов бестраншейной прокладки коммуникаций под дорогами или аналогичными объектами.
Данные поступают на локатор, где они анализируются для точного определения положения бурового инструмента в грунте, угла наклона буровой головки и соответствия её движений предварительно составленному плану. Также контролируется состояние батареи зонда, передающего информацию.
Конструкция буровой головки имеет скошенную поверхность, что улучшает производительность, но может снизить качество работы.
Из-за этого при продвижении в грунте положение головки постоянно отклоняется от заданного направления. Оператор должен регулярно корректировать траекторию с учетом данных локации.
Для того чтобы инструмент двигался строго по прямой, его необходимо вращать с постоянной скоростью. Первая стадия прокола начинается в стартовом котловане и завершается в приемном. На этом этапе вместо буровой головки устанавливается конусный расширитель.
Это устройство проходит через образовавшееся горизонтальное отверстие обратно, что позволяет расширить его и уплотнить стенки.
Для выполнения бестраншейной прокладки труб с использованием метода прокола необходимо предварительно выкопать два котлована: стартовый и финишный.
Далее в образовавшееся длинное отверстие вставляется труба необходимого диаметра или футляр для прокладки коммуникаций. В зависимости от конкретной задачи возможно установить не одну, а несколько труб. Последующие действия включают прокладку этих коммуникаций и их подключение к общей системе.
Во время подготовки также следует продумать место для хранения труб, которые должны находиться в непосредственной близости от места бурения.
Обычно площадку для хранения труб обустраивают рядом со стартовым котлованом. Размер данной площадки зависит от длины труб, которая может достигать шести метров. Оптимально, если трубы хранятся в горизонтальном положении, что облегчает монтаж и снижает риск повреждений.
Также необходимо предусмотреть подъездные пути к стартовому котловану для беспрепятственной доставки материалов и необходимой техники для работы.
Метод управляемого прокола обеспечивает успешную укладку как пластиковых, так и металлических труб в металлический кожух. Первоначально выполняется пилотный прокол, затем осуществляется обратное уплотнение, установка кожуха и прокладка труб.
Сначала проводится обследование местности, с использованием проектной документации, на основе которой разрабатывается план по выполнению прокола.
Если прокол необходимо выполнять под объектами с высокими транспортными нагрузками (трамвайные пути, автодороги, железные дороги, метро и т.д.), трубы укладываются в специальные футляры.
Если требуется проложить несколько кабелей под дорогой, сначала укладывают трубу или футляр, диаметр которого позволит вместить все необходимые коммуникации.
Такой футляр должен быть с диаметром, превышающим размеры труб примерно на 15-20 см. Вначале устанавливают футляр, затем в него монтируют трубы, а пространство между трубами заполняется раствором, для чего можно использовать недорогой цемент М-100. Футляры помогают распределить нагрузки на подземные коммуникации и уменьшают риск их повреждения.
Гидро-, вибропрокол и продавливание
Существуют два вида проколов: гидро- и вибропроколы. В первом случае для продвижения грунта используется водяная струя, которая выходит под высоким давлением через специальный наконечник.
Этот метод особенно эффективен на сыпучих песчаных грунтах, которые легко размываются под воздействием потока воды. Он позволяет быстро пробить отверстие диаметром около 50 см. Однако максимальная длина скважины при гидропроколе составляет 30 м.
Вибропрокол в свою очередь осуществляется с применением вибрационного воздействия. Для выполнения этих работ используются ударно-вибрационные установки с возбудителями колебаний.
Статическое вдавливание соединяется с ударными импульсами, создаваемыми вибромолотом. Метод подходит для водонасыщенных и маловлажных песчаных грунтов как для прокладки труб, так и для их извлечения. Диаметр скважины может составлять 50 см, а длина — 60 м.
Способ продавливания также осуществляется с помощью домкратов, как и прокол. Однако в этом случае труба направляется в грунт своим открытым концом. При продвижении в грунт образуется плотная пробка из него, которую затем удаляют.
Для проведения подобных работ используются от двух до восьми мощных гидродомкратов (до 200-400 тонн), для чего необходимо соорудить упорную стенку с рамой и наголовником.
Метод продавливания грунта является бестраншейной технологией прокладки труб, выполняемой с помощью специализированных гидравлических установок высокой мощности.
За смену такое устройство может прокладывать до 10 метров грунта, а общая длина скважины обычно не превышает 80 метров. В случае необходимости проложить более длинную трассу, её разбивают на более короткие участки, не превышающие 80 метров.
Данный метод также подразумевает создание начального и конечного котлованов, где устанавливают необходимую гидравлическую систему.
Процесс прокладки каждого сегмента осуществляется дважды: сначала в одном направлении, затем в противоположном. Наблюдение за работой механизмов и качеством продавливания осуществляется оператором, находящимся в котловане.
С технической точки зрения этот подход более сложный по сравнению с традиционным проколом, однако он подходит для практически всех типов грунтов. Диаметр конструкции может достигать 172 см. Извлечение керна, образовавшегося внутри трубы, может производиться как вручную, так и с помощью механизированного оборудования.
Преимущества метода прокола
Популярность метода прокола объясняется его значительными преимуществами по сравнению с другими методами работы данного типа. Например, прокол возможен в любой сезон, причем температура воздуха и грунта не оказывает существенно влияния на выполнение работ.
Одним из достоинств управляемого прокола является его возможность применения на участках с повышенным уровнем грунтовых вод.
Работа установки осуществляется без применения бентонитовой жидкости, воды или бурового раствора. Это компактное и мощное устройство оборудовано надежной системой электробезопасности. Его легко транспортировать до места работы и устанавливать. Небольшие габариты не препятствуют высокой мощности агрегата.
Бестраншейные методы прокладки труб, такие как управляемый прокол, можно эффективно использовать как летом, так и зимой.
Сроки выполнения работ также значительно сокращены по сравнению с другими методами. Даже при повышенном уровне грунтовых вод на площадке не потребуется проводить работы по отведению воды.
Во время прохождения расширительного конуса осуществляется уплотнение стенок траншеи, что исключает необходимость проведения дополнительных работ в этом направлении.
Выполнение прокола на разных объектах
Сложность и скорость выполнения работ этого типа зависят от условий, таких как характеристики местности и объекта, под которым производится прокол. Когда нужно бурить под железнодорожными путями, требуется прохождение серьезных согласований с соответствующими службами железной дороги.
Использование метода управляемого прокола в городских условиях позволяет сохранить состояние дорожного покрытия, что минимизирует затраты и не создает помех для транспортного движения.
В России необходимо обратиться в подразделения ЭЧ, ШЧ, РЦС НОДГ, ПЧ и другие службы ОАО “РЖД”. Обязательным является оформление договоров на технадзор и установку страховых пакетов. Вся осполнительная документация должна согласовываться и передаваться органам железной дороги.
По завершении работ пакет документов передается в дистанцию пути. В городах прокол под дорогами очень актуален при проведении новых коммуникаций, особенно в районе исторических объектов.
Метод в значительной мере способствует сохранению нормального движения на дорогах и предотвращает разрушение старинного покрытия, когда необходимо прокладывать трубы под такими участками.
Реставрация таких объектов может быть сложной и иногда невозможной. В загородных поселках прокладка коммуникаций с использованием метода прокола уменьшает повреждения уже существующих объектов, таких как дороги и ограждения.
Оценка альтернативных вариантов
Кроме метода управляемого прокола, существуют и другие способы прокладки коммуникаций в земле без создания траншей. Альтернативный метод может оказаться более удобным в зависимости от конкретной ситуации.
Горизонтально направленное бурение, также известное как наклонно-направленное бурение, используется для прокладки как напорных, так и безнапорных трубопроводов. Этот способ бурения осуществляется с поверхности земли. Диаметр отверстия должен быть на 30-50% больше диаметра укладываемых труб.
Расширение отверстия происходит не сразу, а поэтапно. В процессе используется бентонитовый раствор, который смешивается с взрыхленным грунтом, облегчая его удаление. Эта жидкость также выполняет функции охлаждение бурового инструмента и образует защитный слой на стенках шахты.
Для откачки использованного бентонитового раствора применяют илосос. После откачки раствор утилизируется на свалке. Правильное выполнение работ приводит к получению чистой скважины с прочными стенками.
Буровые установки, используемые для этого процесса, имеют разные характеристики, такие как крутящий момент и тяговое усилие, которые определяют длину труб до 1000 метров.
Допустимый диаметр труб составляет 120 см. Метод горизонтального направленного бурения позволяет укладывать как металлические, так и пластиковые трубы.
Бурение осуществляется по заранее рассчитанной траектории, а движение инструмента контролируется навигационной системой. Угол забуривания может находиться в диапазоне 26-34 градуса.
Еще одним важным параметром при использовании ГНБ является изгиб штанг, который может составлять 6-12%, в зависимости от типа штанг. Другой популярный метод бестраншейной прокладки труб — бурошнековое бурение. Для его реализации используется специальная гидравлическая установка, функционирующая как домкрат.
Сначала создаются стартовый и конечный котлованы. Глубина каждого из них должна быть на один метр глубже уровня укладки трубопровода. В стартовый котлован опускается гидравлическая установка, вращающая шнек и трубы для продавливания, позволяя создать скважину.
Затем в скважину устанавливаются трубы и футляры. Максимальная длина прокладки обычно составляет 100 метров, однако диаметр может достигать 172 см, в зависимости от свойства грунта.
Метод продавливания стальных футляров часто применяют для прокладки крупных труб или футляров без создания траншей.
Для контроля процесса бурошнекового бурения используется лазер, который поддерживает нужный угол наклона бура и обеспечивает высокую точность направления бурения. После достижения шнеком конечного котлована он поднимается из скважины в обратном порядке.
Микротоннелирование — метод высокоточной бестраншейной прокладки коммуникаций, осуществляемый с помощью специального проходческого щита.
Для перемещения устройства применяется мощная домкратная станция. Ее действие направляется на колонну из железобетонных труб, соединенных с щитом. Постепенно длина скважины увеличивается, что требует наращивания колонны с помощью дополнительных железобетонных конструкций.
Метод микротоннелирования позволяет прокладывать как железобетонные, так и стальные трубы, выполняемые с помощью специализированного проходческого щита, который рыхлит грунт.
Процедура требует подготовки двух котлованов, расстояние между которыми должно составлять от 50 до 500 метров. Домкратная установка должна погружаться в стартовый котлован на глубину, соответствующую уровню прокладки. Если длина скважины превышает 200 метров, обычно используется промежуточная домкратная станция.
Проходческий щит разрыхляет грунт, который вымывается водой или бентонитовым раствором из поступающих труб. Отработанная жидкость, смешанная с грунтом, направляется в отстойник через отводные трубы. Как только проходческий щит достигает конечного котлована, работы можно считать завершенными.
Бестраншейные методы прокладки коммуникаций требуют вручения специального высокопроизводительного оборудования. Точное соблюдение технологии обеспечит надежность скважины.
После завершения работ оборудование демонтируется и убирается. Метод микротоннелирования подходит для установки как железобетонных, так и стальных труб. Для контроля точности выполнения работ используется навигационная система, состоящая из лазера, мишени и измерительного колеса.
Для долгих участков (более 200 м) эффективна электронная лазерная система с гидростатическим уровнем, который точно измеряет глубину укладки труб, независимо от температуры воздуха внутри конструкции.
Тонкости выбора подходящего способа
Выбор метода прокладки коммуникаций при горизонтальном бурении происходит еще на этапе проектирования конкретного процесса. Если бестраншейная прокладка труб осуществляется в рамках строительства объекта, такого как жилой дом, работы могут быть частью общего строительного проекта.
При проектировании учитываются следующие параметры:
- длина коммуникаций, которые нужно будет монтировать бестраншейным способом;
- диаметр труб или футляра;
- материал, из которого изготовлены элементы коммуникации;
- глубина, на которой планируется укладка;
- тип трубопровода (напорный или безнапорный);
- возможности по монтажу стартового и конечного котлованов нужной глубины;
- доступные пути к месту выполнения работ;
- наличие достаточной площадки для хранения материалов, техники и т.п.;
- уровень поднятия грунтовых вод;
- другие геологические характеристики участка;
- план размещения уже существующих коммунальных сетей на участке.
В ходе строительства иногда требуется внести изменения в заранее составленный проект. Это может происходить для сокращения затрат, например, когда используются пластиковые трубы вместо стальных. Кроме того, план расположения подземных коммуникаций на объекте не всегда оказывается достаточно точным.
Размер трубы представляет собой один из факторов, который следует учитывать при выборе методов прокладки коммуникаций без вскрытия поверхности. Глубина скважины должна быть несколько больше.
В процессе реализации работ могут быть выявлены неучтенные коммуникации, такие как трубы или кабели. Эти обстоятельства могут потребовать корректировок в проекте, что, в свою очередь, повлияет на выбор метода бурения.
При небольшой глубине закладки коммуникаций существует риск оседания верхнего слоя почвы, особенно если для бурения применялся бентонитовый раствор. В данных обстоятельствах целесообразнее использовать горизонтальное шнековое бурение.
Часто метод бурения определяется наличием у организации, выполняющей работы, определенной техники.
К примеру, если у строителей есть домкраты или установка для горизонтального направленного бурения, то предпочтение будет отдано этому методу вместо прокола. Обычно такие изменения вызваны соображениями экономической целесообразности.
Выводы и полезное видео по теме
Процесс работы установки, выполняющей управляемый прокол, наглядно показан в видео:
Управляемый прокол является высокоточным и сравнительно экономичным методом прокладки коммуникаций под дорогами или другими сооружениями. При этом необходимо тщательно спланировать все этапы работ и строго следовать технологии выполнения.
Есть интересные факты о прокладке труб с использованием технологии прокола? Появились вопросы по просмотренной информации? Оставляйте свои комментарии в разделе, расположенном под текстом статьи.
