Бестраншейные технологии ("no-dig") в России

На страницах нашего журнала и сайта мы уже рассказывали о бестраншейных технологиях. Сегодня возвращаемся к этой теме, чтобы акцентировать внимание на отдельных ее аспектах.

Бестраншейные технологии бурения, известные в мире как NO-DIG (не копай) или TRENCHLESS TECHNOLOGIES, представляют собой вариант выполнения работ по подземному строительству без вскрытия грунта. Для примера, в Европе 95% объема работ по прокладке и реконструкции подземных коммуникаций производится бестраншейным способом. А во многих крупных европейских городах прокладка инженерных коммуникаций открытым способом уже давно запрещена. У нас в стране ситуация немного иная. Если в мире существуют более десятка бестраншейных технологий, то в России же известно только несколько из них. Например, спустя десять лет после появления в России микротоннелирования во всей стране работают только 30 микропроходческих комплексов диаметром от 300 до 2000 мм., и есть лишь несколько фирм, готовых выпускать трубы для микротоннелирования из полимербетона, стеклопластика и базальтового фибробетона, не говоря уже о серийном производстве. Однако за последние 10—15 лет бестраншейные технологии стремительно прошли путь от инновационной идеи до важнейшей составной части строительного комплекса и в настоящее время играют достаточно существенную роль в строительстве современной подземной инфраструктуры.

Такая технология зачастую применяется там, где другие методы не срабатывают, применяется в крайне сложных, а подчас и в экстремальных условиях, где использование традиционных технологий бурения либо невозможно, либо крайне затруднено. При этом существенно сокращаются сроки и объемы организационно-технических согласований перед началом строительства трубопроводов в связи с тем, что при применении бестраншейных методов нет необходимости в остановке движения всех видов наземного транспорта, перекрытия автомобильных и железных дорог. Помимо этого, значительно сокращаются сроки производства прокладки трубопроводов за счет использования высокотехнологичных буровых комплексов с большой скоростью проходки. Бестраншейные методы дают значительное сокращение и количества привлекаемой для прокладки трубопроводов тяжелой техники и рабочей силы, позволяют обходить препятствия по трассе трубопровода и формировать траекторию бурения скважины практически любой конфигурации в пределах естественного изгиба буровых штанг. Кроме того, если рассматривать бестраншейные технологии по части финансово-экономической выгоды, то этот метод дает уменьшение сметной стоимости строительства трубопроводов за счет значительного сокращения сроков производства работ, затрат на привлечение дополнительной рабочей силы и тяжелой землеройной техники. Также помогает минимизировать затраты на энергообеспечение буровых комплексов вследствие их полной автономности и экономичности используемых агрегатов. Плюсом к тому отсутствуют затраты на восстановление участков автомобильных и железных дорог, зеленых насаждений и предметов городской инфраструктуры, поврежденных при прокладке трубопроводов, не считая сокращение эксплуатационных расходов на контроль и ремонт трубопроводов в процессе эксплуатации. Бестраншейная прокладка сохранит и экологический баланс, не повредит природный ландшафт, исключит вредное воздействие на окружающую среду, не приведет к размыванию берегов, не причинит ущерб сельскому хозяйству и лесным массивам, а также сведет к минимуму негативное влияние на условия жизни людей в зоне проведения работ.

Область применения бестраншейных технологий достаточно широка: прокладка газопроводов, нефтепроводов, водопроводов, напорной и самотечной канализации, ливневой канализации, подземных электрических кабелей и футляров, подземных телефонных и оптоволоконных кабельных линий связи, подземных сетей и линий кабельного телевидения, продуктопроводов и т. п.

Таким образом, учитывая весь спектр преимуществ, широкую линейку применения такого вида прокладки коммуникаций и западную практику, можно смело считать, что бестраншейные технологии имеют большое будущее.

Многие российские фирмы работают лишь с одной технологией — горизонтально направленным бурением (ГНБ). Сегодня даже словосочетания «горизонтальное бурение» и «бестраншейные технологии» понимаются как синонимы. Как мы уже писали в прошлом номере, горизонтальное направленное бурение — это метод бестраншейной прокладки трубопроводов и других коммуникаций на различной глубине под естественными и искусственными препятствиями без нарушения режима их обычного функционирования.

Технология горизонтального направленного бурения (ГНБ, международное сокращение HDD) была разработана и впервые внедрена в 70-х годах в США корпорацией «Titan Contractors» под рекой Педжейро в Калифорнии. Был проложен трубопровод диаметром 115,3 мм протяженностью 231,6 м. В 1986 технология была перенесена в Европу — под названием «последовательно управляемый горизонтальный способ бурения с промывкой». Технология ГНБ проста и понятна.

Пилотное бурение

Пилотное бурение — первичная проходка бурового инструмента по заданной рассчитанной траектории. При этом в процессе бурения в скважину подается буровой раствор, который уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и отчищает скважину от ее обломков, вынося их на поверхность. Направление по оси бурения осуществляется при помощи современной локационной системы, основанной на компьютерной обработке информации в режиме реального времени, поступающей в виде сигнала от излучателя, который расположен в буровой головке, что обеспечивает высокую точность проведения работ.

Предварительное расширение

Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. При этом буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется риммер — расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину ее диаметр должен на 25—30% превышать диаметр трубопровода.

Затягивание трубопровода

На противоположной стороне от буровой установки (у точки выхода бура) располагается готовая к протяжке плеть трубопровода. Труба крепится к буровым штангам посредством специального захвата и затягивается в буровую скважину. Вертлюг вращается с буровой нитью и риммером, и в то же время не передает вращательное движение на трубопровод. Подача бурового раствора в скважину идет на всем протяжении затягивания трубы. Буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.

При использовании горизонтально направленного бурения значительно повышается эффективность работ: как правило, на объекте задействованы одна буровая установка и бригада рабочих из 3—4 человек. Те объемы строительства, которые траншейным методом бурения осваиваются месяцами, таким бестраншейным методом бурения выполняются за считанные дни. Все это дает экономию финансовых средств примерно на 30%.

При этом используются мобильные буровые установки с соответствующим буровым лафетом, системами локации, промывочной техникой и возможностью расширять буровые скважины. В настоящее время созданы установки, позволяющие прокладывать трубопроводы диаметром до 1400—2000 мм на длину до 1,5 км.

Установки ГНБ ведущих производителей: «Ditch Witch» (США), «Universal HDD» (США), «Vermeer» (Германия), «Tracto-Technik» (Германия). В Германии в 2000 г. разработана единая классификация установки ГНБ, объединившая многие другие существовавшие классификации. Установки классифицируют по максимальной тяговой силе: мини-буровые; миди-буровые; макси-буровые; мега-буровые. Мини-буровые установки применяются, прежде всего, в городских условиях для прокладки ПЕ-труб или кабелей. Они развивают тяговую силу приблизительно до 100 кН, крутящий момент от 10 до 15 кН•м и весят до 7 т. Многие из мини-установок имеют резиновый гусеничный движитель.

Миди-буровые установки чаще всего используют в городских условиях, а также если необходимо произвести прокол под небольшим водоемом или требуется применить экологически чистую технологию. Тяговая сила таких установок — от 100 до 400 кН при крутящем моменте от 15 до 35 кН•м, масса — от 5 до 25 т. Эти установки являются, как правило, самоходными и имеют гусеничный движитель.

Макси-буровые установки обычно применяют для прокладки трубопроводов большой длины и диаметра, они часто используются на магистралях, где с их помощью прокладывают переходы под крупными водоемами или другими сложными препятствиями. Тяговая сила таких установок — от 400 до 2500 кН, крутящий момент — 30...100 Н•м, масса — 25...60 т.

Мега-буровые установки разработаны для прокладки самых длинных переходов и труб большого диаметра, для работы на магистралях. Тяговая сила — свыше 2500 кН, крутящий момент u8212 — более 100 кН•м, а масса — свыше 60 т. Коммунальными службами городов все большее внимание уделяется вопросам использования бестраншейных технологий восстановления (санации) и прокладки водопроводных, водоотводящих и других инженерных сетей. Решение проблемы восстановления и прокладки трубопроводов видится в широком использовании бестраншейных технологий с применением специального оборудования. Перспективным оборудованием для этого вида работ являются микрощиты, установки направленного горизонтального бурения и пневмопробойники. Каждое оборудование имеет свою область применения, эффективность которого зависит от диаметра, глубины, расстояния и точности проходки скважины, вида грунта, назначения коммуникаций, условий работы на строительной площадке и других факторов.

Комментарии пользователей

Извините, но у Вас не достаточно прав для добавления комментария.

Авторизация