Горизонтальное направленное бурение (ГНБ)

Горизонтальное направленное бурение (ГНБ)

В России прокладку кабельных сетей через естественные и искусственные преграды (к ним относятся: реки, озера, болота, морские заливы, овраги, парки, автомобильные и железные дороги, судоходные каналы, аэродромы, туннели, подземные коммуникации, улицы, тротуары и многие другие преграды) производят, преимущественно, открытым (траншейным) способом.

Недостатки этого способа очевидны:

• разрушение покрытий дорог;
• повреждаются коммуникации;
• выбросами грунта загрязняется территория города;
• нарушается транспортное движение;
• создаются неудобства водителям и пешеходам;
• уничтожаются зелёные насаждения и в целом происходит отрицательное воздействия на окружающую среду.

Кроме того, следует отметить неподдающиеся подсчёту социальные расходы от нарушения транспортного движения и загрязнения воздуха выхлопными газами. В то же время за рубежом прокладку кабельных сетей через естественные и искусственные преграды давно производят бестраншейным способом, который по сравнению с траншейным лишен вышеуказанных недостатков. При использовании этого способа, затраты снижаются более чем в 5-6 раз, а производительность работ увеличивается в 8-10 раз.

Самым распространённым способом за рубежом для бестраншейной прокладки кабельных сетей получили установки горизонтального направленного бурения разных типов и размеров в зависимости от вида грунта, условий работ, дальности и глубины прокладки кабельных сетей и пр.

Ведущими фирмами по изготовлению такого оборудования являются американские фирмы: Vermeer, Ditch Witch, Case и германская фирма Tracto Technck. Оборудование этих фирм поставляется практически во все страны мира. На российском рынке эти фирмы представлены уже 8 лет. Указанные фирмы изготавливают и продают широкий типо-размерный ряд таких установок. Для прокладки кабельных сетей в сжимаемых грунтах, в том числе в гравелистых, применяются буровые головки, выполненные со скосом в передней части. Буровая головка снабжена сменными пластинами из твердых сплавов и отверстиями для прохода буровой жидкости. Буровая головка соединена посредством полого корпуса с приводной штангой. В корпусе смонтирован датчик (излучатель) для передачи сигналов, фиксирующих местоположение буровой головки. Питание датчика осуществляется от батареек смонтированных в этом же корпусе.

Суть метода ГНБ состоит в следующем: По створу прохода под руслом реки, примерно повторяя очертания дна, в грунте на проектной глубине (не менее 6 м от поверхности дна) с помощью установки направленного бурения прокладывают лидерную (или пилотную) скважину с одного берега на другой.

Эта операция осуществляется с применением буровой головки (резца) диаметром от 60 до 250 мм, смонтированной на приводной полой штанге. Передняя часть резца выполнена со скосом, управление движением инструмента по заданной траектории производится с помощью системы локации.

Высокочастотные компьютерные системы контроля получают всю необходимую о траектории движения буровой головки и передают ее на дисплей оператора. Там она трансформируется в цифровые значения, отображающие на экране монитора место нахождения резца, положение его скоса. В случае отклонения от проектной траектории оператор останавливает вращение приводных штанг, устанавливая скос (мгновенным включением и выключением привода) в нужном положении. Затем производится "вдавливание" штанг и отклонение буровой головки в проектное положение. Компьютерная система управления позволяет также осуществлять - в зависимости от грунтовых условий - автоматическое регулирование параметров бурения: скорости вращения буровой головки и расширителя, усилий по "вдавливанию" и вытягиванию приводных штанг, давления в гидросистеме.

После выхода буровой головки на противоположный берег реки в заданную точку ее снимают и к приводной штанге подсоединяют расширитель необходимого диаметра - от 200 до 1400 мм.

Затем через вертлюг (он предохраняет трубопровод от прокручивания) к расширителю крепят трубопровод, диаметр которого меньше диаметра расширителя.

Трубопровод перед втягиванием в скважину укладывается на роликовые, установленные друг от друга с шагом в 15-20 м, опоры. Требуемый угол "захода" трубопровода в расширенную скважину обеспечивается за счет его поддержки роликами, подвешенными на кране. Но вот привод включен, приводные штанги, вращаясь, начинают втягиваться и расширять лидерную скважину. Одновременно - или уже после расширения - туда же затягивается и трубопровод. В ходе этого процесса к буровой головке и расширителю подается бентонитовый раствор. Он поистине многофункционален: охлаждает буровую головку и расширитель, снижает трение буровых штанг и затягиваемого трубопровода о стенки скважины, укрепляет стенки от обрушения и, наконец, заполняет пустоты в грунте и выносит отходы от бурения на поверхность. Кстати, и сам процесс подготовки данного раствора в смесительной установке, и его подача под давлением к буровой головке осуществляются с соблюдением всех мер экологической безопасности.

Равно как и откачка его, после использования из котлована в регенерационную установку, где раствор отфильтровывается и после очищения может быть использован повторно.

Следует также отметить, что все эксплуатируемые ныне буровые установки снабжены системой электрозащиты, предупреждающей оператора об опасности в случае соприкосновения буровой головки или расширителя с электрическим кабелем, ранее проложенным в земле. За рубежом метод направленного бурения для прокладки нефтепроводов в последние 10 лет как бы переживает вторую молодость. Все чаще для этих целей там применяются трубы не из стали, а из современных композиционных материалов. Например, из стекловолокнистого эпоксида. Бестраншейные технологии позволяют:

• резко повысить темпы работ по новому строительству и ремонту изношенных коммуникаций, более эффективно использовать финансовые и материальные ресурсы;
• соблюдать экологические нормы, практически исключить ведение земляных работ, ликвидировать угрозу повышения уровня грунтовых вод и загрязнения грунтовых массивов бытовыми и производственными стоками;
• обеспечивать бесперебойное движение транспорта в районе проведения работ.

Стоимость прокладки трубопровода бестраншейным способом определяется только производительностью комплекта оборудования, диаметром и материалом прокладываемого трубопровода.

Основная доля затрат в структуре себестоимости работ по открытой перекладке сетей приходится на земляные работы и транспортные перевозки, которые в большей части связаны с транспортировкой грунта.

Затраты на их восстановление возмещают организации, ведущие открытую перекладку сетей. Таким образом, реальная себестоимость прокладки или замены 1 м трубопровода бестраншейным способом ниже по сравнению с его прокладкой открытым способом.

Бестраншейные технологии характеризуются высоким уровнем механизации, почти стационарным режимом работы и, в отличие от траншейного способа, меньшим объемом ручных работ. Контакт с поверхностью грунта и асфальтобетонным покрытием либо полностью исключен (при работе по методу "из колодца в колодец"), либо происходит только на начальном и конечном этапах работ.

Кроме того, бестраншейная технология позволяет отказаться от транспортных операций. Другими преимуществами являются легкость пересечения уже существующих коммуникаций и возможность отказа от водоотливных мероприятий. Что касается техники безопасности при бестраншейной замене трубопроводов, то круг вопросов, связанных с ней, значительно отличается от аналогичных проблем при работах открытым способом и определяется лишь умением обращаться с комплектом оборудования для бестраншейной замены.

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Стоимость прокладки трубопровода бестраншейным способом определяется только производительностью комплекта оборудования, диаметром и материалом прокладываемого трубопровода.

Основная доля затрат в структуре себестоимости работ по открытой перекладке сетей приходится на земляные работы и транспортные перевозки, которые в большей части связаны с транспортировкой грунта. Земляные работы при применении бестраншейной технологии, практически исключены.

Таким образом, реальная себестоимость прокладки или замены 1 м трубопровода бестраншейным способом ниже по сравнению с его прокладкой открытым способом. 

Важно отметить, что никто до настоящего момента не учитывал в расчетах косвенные финансовые потери, т.е. убытки граждан, предприятий и организаций, вызванные ведением работ по замене трубопроводов открытым способом, например отмену или изменение маршрутов городского пассажирского транспорта и др. При этом объемы работ по прокладке и реконструкции сетей данными методами явно недостаточны. Бестраншейные технологии характеризуются высоким уровнем механизации, почти стационарным режимом работы и, в отличие от траншейного способа, меньшим объемом ручных работ. Контакт с поверхностью грунта и асфальтобетонным покрытием либо полностью исключен (при работе по методу "из колодца в колодец"), либо происходит только на начальном и конечном этапах работ. Кроме того, бестраншейная технология позволяет отказаться от транспортных операций. Другими преимуществами являются легкость пересечения уже существующих коммуникаций и возможность отказа от водоотливных мероприятий. Что касается техники безопасности при бестраншейной замене трубопроводов, то круг вопросов, связанных с ней, значительно отличается от аналогичных проблем при работах открытым способом и определяется лишь умением обращаться с комплектом оборудования для бестраншейной замены.