В крупных городах, которые и без того загружены коммуникационными сетями, автомагистралями, железными дорогами, жилой застройкой и парками остро встает проблема прокладки труб открытым способом. С целью сохранения естественного ландшафта и исключения техногенного воздействия на экологию при проектировании сетей в с. Вад Нижегородской области было заложено производство работ по прокладке сетей методом горизонтального направленного бурения (ГНБ).
В соответствии с планировкой коттеджного поселка (рисунок) проектом разработана сеть канализации протяженностью 1240 м. из полиэтиленовых труб с двухслойной профилированной стенкой «КОРСИС» Ду250 SN8. Глубина прокладки в среднем составляет 1,9 м.
Генеральный план застройки малоэтажными домами в с. Вад Нижегородской области
Метод ГНБ основан на технологии бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций при помощи специализированных мобильных буровых установок, позволяющих вести управляемую проходку по криволинейной траектории, расширять скважину и протягивать трубопровод, без вскрытия грунта. Данный метод может применяться для прокладки следующих видов инженерных коммуникаций: кабельные сети различного назначения, водопровод, канализация, тепловые сети, газопроводы и нефтепроводы.
Подбор буровой установки производится на основании данных по типу, диаметру и длине предполагаемого к прокладке трубопровода, инженерно-геологическим условиям строительства, с учетом требования по обеспечению необходимых усилий тяги. Для обеспечения протягивания буровая установка должна обеспечивать силу тяги Pт, кН,:
Pт ≥ к1РГП,
где к1 – коэффициент запаса по тяге буровой установки, принимается от 1,5 до 2,5 в зависимости от инженерно-геологических условий; РГП – расчетное значение необходимого усилия для протягивания трубопровода, кН.
Прокладка сетей по методу ГНБ осуществляется в 3 этапа. На первом этапе выполняется направленное бурение пилотной скважины диаметром 114мм по заданной проектом трассе, затем, на конец буровой штанги надевается специальный расширитель (риммер). После чего начинается второй этап – однократное или последовательно-многоразовое расширение скважины до образования бурового канала. Завершающим этапом является протягивание трубопровода через буровой канал, по направлению от приемного котлована до точки выхода на поверхность в рабочем котловане.
В процессе бурения через буровые штанги и форсунки в скважину подается буровой раствор, который размывает грунт, снижает трение, и формирует скважину, а наличие в смеси полимера, позволяет ей сохранять форму после прохождения расширителя. Подача бурового раствора в скважину должна производиться на всем протяжении протягивания трубопровода. Как правило, применяются буровые растворы, основным компонентом которых является бентонит. Расчет необходимого объема бурового бентонитового раствора для одной проходки выполняется по формуле:
м3,
где d – диаметр расширения скважины, м; l – расчетная длина скважины, м; d – возможное увеличение фактической длины бурового канала; Kp – коэффициент расхода бурового раствора, выражающий отношение объема прокачиваемого бурового раствора к выбуренной породе.
Главная задача первого этапа работ пройти точно по траектории, предусмотренной проектом и с заданным уклоном. Буровая головка снабжена электронным зондом для определения ее местоположения при бурении, имеет нож для разработки грунта и насадку для подачи в забой бентонитовой суспензии. Форма головки в зависимости от занимаемой позиции позволяет менять направление бурения при вдавливании и сохранять прямолинейное движение при вдавливании с одновременным вращением.
После проходки пилотной скважины, в зависимости от геологических условий и диаметра прокладываемого трубопровода, выбирается тип расширителя. Скважина должна расширяться больше диаметра протягиваемой трубы на 20 – 50 % в зависимости от типа грунта. Скорость расширения должна соответствовать подаче буровой суспензии и поддержанию постоянного уровня суспензии в приямке.
На завершающем этапе секции рабочей трубы присоединяются за расширителем через вертлюг, чтобы вращение расширителя не передавалось на протягиваемую трубу. Протаскивание трубопровода необходимо начинать с минимальным перерывом после завершения расширения.
Основная сложность метода заключается с риском возникновения технологических проблем, которые могут, сорвать сроки сдачи объекта, вызвать удорожание объекта. Большая часть рисков, является следствием недостаточного объема информации и неточностей в проектной документации. Наиболее важным в проектировании и строительстве сетей методом ГНБ является точность инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий.
Стоит отметить, что для каждого конкретного объекта строительства применение метода ГНБ должно быть обосновано технико-экономическими расчетами. При разработке проекта необходимо оценивать возможные воздействия на окружающую среду, здания и сооружения, существующие коммуникации, а так же учитывать риски возникновения непредвиденных и аварийных ситуаций в процессе строительства и предусматривать предварительные меры по минимизации их последствий.
Основные преимущества метода ГНБ
Социальный аспект: Сохранение природного ландшафта и экологического баланса, исключение техногенного воздействия на флору и фауну. Минимизация негативного влияния на условия проживания людей в зоне проведения работ.
Финансово-экономический аспект: Уменьшение сметной стоимости строительства трубопроводов. Минимизация затрат на энергообеспечение буровых комплексов вследствие их полной автономности. Отсутствие затрат на восстановление поврежденных участков автомобильных и железных дорог и предметов городской инфраструктуры.
Производственно-технический аспект: Возможность бестраншейной прокладки в экстремальных условиях: под реками, озерами, оврагами, лесными массивами; в специфических грунтах и др. [1] Сокращение сроков и объема организационно-технических согласований перед началом работ в связи с отсутствием необходимости остановки движения всех видов наземного транспорта. Формирование траектории скважины практически любой конфигурации. Отсутствие необходимости производства работ по водопонижению в условиях высоких грунтовых вод.