Бурение скважин методом гнб

Обновлено: 07.07.2024

Метод гнб

Только важно учесть при этом один критерий, что пластик может укладываться под изгибом, например, при проколе под водоемом, а металлические трубопроводы нужно укладывать только в исключительно горизонтальном направлении

При протягивании труб в скважину, их следует соединить. Причем соединение должно быть максимально надежным, иначе впоследствии не избежать проблем с канализацией. Стыковка со штангами кольцевого расширителя выполняется при выключенном оборудовании. Через вертлюг, который вращается, проводится стыкование коммуникаций. Для стыкования применяются специальные переходники.

Если давление в канале большое, тогда раствор бентонита распределяется равномерно, заполняя тем самым пространство между наружными стенками труб и внутренней частью канала. После застывания раствора полностью исключается вероятность просадки почвы.

Метод продавливания грунта

Проведение трубопроводов бестраншейным способом также предполагает использование метода продавливания грунта. Этот вариант более эффективен при укладке стальных труб большого диаметра, до двух метров. Процесс аналогичен методу прокалывания, но продавливание выполняется открытым концом. Образующуюся в результате землю удаляют.

Необходимая степень усилия для продавливания создается гидравлическими домкратами, установленными по всей окружности трубы. Работы такого типа можно проводить на грунте с большим содержанием глины, суглинков и песка. Оптимальная величина диаметра используемых труб может лежать в пределах от 60 см до 172 см. Прокладывать трубопроводы продавливанием грунта можно на участках шириной не более 100 метров. Таким методом часто укладывается труба в канаву на заезд, так как это достаточно эффективный способ.


Продавливание грунта выполняется следующим образом:

  • Вначале необходимо вырыть котлован.
  • Затем устанавливается упорная стена, на которой крепятся домкраты.
  • Соединяют один конец трубы и домкраты, расположенные на стене. Другой конец остается открытым.
  • Усилия, создаваемые домкратами, переходят на трубу, ее свободный конец вдавливается в слой грунта.
  • Движение детали в грунте приводит к образованию внутри земляного столба. Его удаляют с помощью лопат, имеющих длинную и короткую рукоятку, а также используя ударные пневматические приспособления.

Что собой представляют буровые установки для горизонтально-направленного бурения

Из чего же состоит комплекс? В его состав входит непосредственно буровая установка и узел приготовления раствора для процесса бурения.

Все оборудование может вполне поместиться в небольшой трейлер, что делает такую установку мобильной, автономной. Поэтому перевозить такой комплекс можно на любое расстояние.

Преимуществом технологии является быстрый монтаж (2-4 часа). С применением методики время производства работ сокращается примерно в 1,5 раза.

За одну смену бригаде удастся проложить примерно 100 м трубопровода, если они будут пользоваться методом горизонтально направленного бурения, технология которого доступна всем современным компаниям, добывающим нефть.

Стоит отметить, что такие установки способны работать с поверхности земли, в отличие от традиционных приспособлений, для которых роются котлованы или небольшие углубления. Это не нарушает плодородный слой грунта, не оказывает пагубное влияние на экосистему.

Для ГНБ используются специальные комплексы, устанавливающиеся на поверхностном слое грунта. Глубина установки не должна превышать 15 м. Бурение производится по предварительно заданной траектории. При этом отверстие после бурения имеет незначительный диаметр.

Преимущество методики – в высокой точности системы геолокации. Максимально допустимое отклонение прибора – 0,1%. Т.е. из 100 метров отклонение может быть не более 10 см. Это позволяет без каких-либо затруднений определять координаты буровой головки и прокладывать трассу согласно проекту.

Только после проделанных работ скважина расширяется до большего диаметра, который позволит провести монтаж системы трубопроводов.

Нефтегазовая промышленность на данный момент играет основную роль в экономическом продвижении государства, являясь самой конкурентоспособной сферой производства на мировом пространстве. Поэтому стоит уделять как можно больше внимания усовершенствованию технологий, развитию существующих, таких как горизонтально направленное бурение.

Современное производство оборудования для нефтегазовой промышленности обычно осуществляется с участием программного обеспечения. Для эксплуатации такого рода технологий требуется высокий уровень подготовки.

Благодаря квалифицированным кадрам, а также применяемым технологиям и методикам, сегодня нефтегазовое приспособление ничем не уступает западным аналогам, а касательно ценовых характеристик занимает более выгодные места.

Оборудование

Бестраншейная прокладка труб осуществляется с применением универсальных буровых установок с программным управлением (рис 1). В среде отечественных компактных систем для горизонтального бурения самыми приемлемыми считаются установки УГБ-2М4, УГБ-2МГ. Их применяют небольшие строительные компании и организации. Наличие установок УГНБ-3М4, УГНБ-4 или импортных моделей европейских и американских производителей значительно расширит возможности бестраншейного бурения с полным контролем над производственным процессом и увеличением длины подземного трубопровода. Благодаря новому импортному оборудованию возможна прокладка и замена старых металлических и железобетонных труб разного размера на новые конструкции из металла, полиэлена н/д и железобетона различного диаметра (от 50 до 1600 мм). При этом достигается максимальная длина горизонтального трубопровода до нескольких километров. Возможности каждого вида оборудования предусмотрены производителем.

Система локации в ГНБ как инструмент управления

Управление в ГНБ — очень важный момент. Бур в процессе работы находится вне зоны видимости и досягаемости, и неконтролируемое бурение может привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому в производстве работ ГНБ для контроля процесса бурения применяются системы локации. Система локации представляет собой зонд, который расположен на буровой головке, и специальный прибор синхронизации с этим зондом, который находится в руках у оператора системы локации(локаторщика) на земной поверхности. Зонд регистрирует всю информацию об угле и направлении бурения, числе оборотов и температуре буровой головки. Эта информация передаётся в процессе бурения локаторщику и предотвращает нежелательные последствия.

Поэтапное выполнение ГНБ

Процесс бурения требует внимательного отношения, контроля, соблюдения технологических особенностей на каждом этапе.

Подготовительные работы

Перед прокладкой подземных коммуникаций ландшафт и оборудование необходимо подготовить:

  1. Оборудование площадки для буровой машины универсального размера 10х15 м;
  2. При необходимости – подготовка объездного пути для машины;
  3. Установка бурильного оборудования и пилотной штанги непосредственно в месте входа в почву бура;
  4. Фиксация инструмента с помощью анкеров на ровной площадке во избежание смещения или подвижности при ГНБ;
  5. Регулировка инструмента по углу наклона с помощью расширителя, выравнивание головки бура для ровного входа в почву;
  6. Отладка радиосвязи между членами бригады;
  7. В котлованах оборудуется дополнительное отведение для бентонитовой жидкости и грунтовых вод, если их будет слишком много.

На стадии подготовки важно просчитывать местоположение уже существующих трубопроводов, чтобы не повредить их во время земляных работ. При монтаже установок для замеса бетонита и бурения необходимо выдерживать дистанцию между ними, минимальное расстояние составляет 10 м

Перед прокалыванием следует изучить состав почвы, подбирать соответствующий инструмент для успешного прохода головки бура сквозь грунт. Всю локацию проведения работ, где установлены специальные устройства, а также в месте выхода бура, ограждают желтой предупредительной лентой.

Прокладывание трубопровода и других коммуникаций

После проведения подготовительных работ, приступают к ГНБ:

  1. Прокладывается пилотная скважина с сечением 10 см;
  2. Отладка оборудования, регулировка наклона головки бура на 10 – 20° относительно линии горизонта;
  3. Прохождение бура с проверкой траектории через каждые 3 м и корректированием направленности инструмента;
  4. Расширение пилотное скважины: первоначальный инструмент вынимается из прокола, заменяется на расширитель;
  5. Полное проведение расширителя сквозь образовавшийся канал с постоянным корректированием движения.

При ГНБ обязательно использование бурильного раствора. В функции состава входит размягчение почвы для простейшего прохода инструмента сквозь нее.

Важно учитывать возможность осыпания грунта. Для исключения нарушения технологии проведения коммуникации необходимо соединять все части труб между собой надежно, чтобы давление почвы или осыпающиеся фрагменты не нарушили их целостность

Подберем установку для любых видов ГНБ

Мы более 10 лет работаем в сфере ГНБ и сможем подобрать оптимальную модель установки для бестраншейного бурения, полный комплект бурового инструмента и расходных материалов.

Плюсы и минусы технологии

Горизонтально-направленное бурение было изобретено еще в 1960 г. С тех пор ГНБ активно используется по всему миру благодаря особенностям технологии. Как и любая методика, ГНБ имеет свои преимущества и недостатки.

Плюсы ГНБ

  • Меньшая трата ресурсов, финансов, рабочей силы;
  • По сравнению со способом траншейной прокладки затрачивается на 30% меньше времени;
  • Затраты на прокладку коммуникаций понижаются в связи с отсутствием необходимости восстанавливать ландшафт;
  • Проводить работы можно на любых территориях, включая места расположения исторических ценностей, высоковольтных станций, неблагоприятных климатических условиях;
  • Структура грунта сохраняется, плодородные слои почвы не нарушаются;
  • В момент проведения работ не нарушается привычный городской ритм, не нужно останавливать движение автомобилей, нет вреда экологии.

Установки ГНБ

Установка ГНБ Universal HDD

Установки (машины) ГНБ представляют собой комплексную строительную технику. Типичная машина включает в себя — раму, кузов, ходовую часть (гусеничную или колёсную) энергетическую установку (дизельный двигатель), гидростанцию, устройство подачи штанг, , панель управления (рабочее место оператора).

Установки классифицируются согласно максимальному усилию протяжки, измеряемому в тоннах. Другими важными характеристиками, которые косвенно связаны с ним, являются максимальный диаметр расширения и максимальная длина бурения.

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

4.1. Персонал УГНБ, обслуживающий электрическую часть оборудования напряжением до 1000 В, должен пройти специальное обучение и проверку знаний в квалификационной комиссии с присвоением ему квалификационной группы по электробезопасности не ниже II. 4.2. Последующая проверка знаний производится не реже 1 раза в год. 4.3

Персонал УГНБ должен иметь: — элементарное техническое знакомство с электроустановками; — отчетливое представление об опасности приближении к токоведущим частям; — знание основных мер предосторожности при работе в электроустановках; — практическое знакомство с правилами оказания первой помощи. 4.4

Машинисту разрешается единолично открывать для осмотра дверцы щитов пусковых устройств, пультов управления и др. При таком осмотре следует соблюдать осторожность, не касаться токоведущих частей, открытой аппаратуры. Во время работы машинист должен следить за исправностью электроустановок, показанием приборов, степенью нагрева электродвигателей. При работе с рукоятками управления, не покрытыми изоляционным материалом, машинист обязан пользоваться диэлектрическими перчатками. 4.5. Во избежание поражения электрическим током запрещается: — прикасаться к открытым токоведущим частям электрооборудования или оголенным проводам, находящимся под напряжением; самовольно исправлять или подключать электропроводку или электрооборудование; — использовать электрооборудование не по назначению; — пользоваться неисправным электрооборудованием или неисправными предохранительными и защитными средствами; — включать электрооборудование и электроинструмент без защитного заземления или с неисправным заземлением; — включать в электросеть электрифицированные инструменты и другие токоприемники без применения предназначенных для этих цели устройств; — снимать предупреждающие плакаты, ограждения или включать отключенные электроустановки без разрешения соответствующих лиц; — устранять неисправности или регулировать электрооборудование и инструмент во включенном состоянии; — оставлять электрооборудование, электроинструмент, осветительные и электронагревательные приборы во включенном состоянии без присмотра; — тушить загоревшую электропроводку, электроустановку и кабель, находящуюся под напряжением, водой или пенным огнетушителем.

3 Этапы работ

Перед тем как начать бурение горизонтальных скважин необходимо выполнить следующие подготовительные работы:

  1. Уточняется расположение подземных коммуникаций, которые расположены в пределах участка, где будет выполняться ГНБ. Места существующих коммуникаций – трубопроводы, кабельные линии, должны быть отмечены опознавательными знаками.
  2. Исходя из особенностей грунта, и других важных факторов, выбирается оптимальная трасса прокладки.
  3. Подготавливается площадка для буровой установки (уравнение грунта, создание освещения), и пути подъезда к ней.
  4. Буровая машина занимает исходную позицию, на площадку доставляется необходимое количество бентонита (раствора для укрепления скважины), и буровых штанг.

Выполняется бурение пилотной скважины (мини тоннеля, диаметром до 100 мм). Изначально процесс бурения наклонных и горизонтальных скважин начинается под углом в 10-20 градусов, который, в процессе выхода на заданную глубину, корректируется к нужным показателям.

В процессе ГНБ изменение движения бура возможно во всех плоскостях. Чем ближе бурильная головка находится к точке выхода, тем сильнее бур направляется вверх, для того чтобы на выходе из грунта скважина получила необходимый угол.


Схематическое изображение траектории выработки при ГНБ

Для того чтобы расширить скважину, буровая головка своими руками заменяется на ример (специальное устройство для расширения), после чего на буровой машине включается режим обратных оборотов, и выполняется обратное движение римера, по направлению от точки выхода скважины, до буровой установки.

Количество проходов, необходимых для выполнения расширения скважины до нужного диаметра, может колебаться от 1 до 3. Это зависит от особенностей грунта и от того, какое устройство бурения используется. Если для расширения необходимо несколько проходок, то римеры последовательно меняются на устройства большего диаметра.

Прокладка труб выполняется с применением системы вертлюг и скоб, которые подсоединяются к трубе, и выполняют функцию креплений и фиксаторов, с помощью которых происходит затягивания труб в скважину.

Для фиксации труб вертлюгом на её край монтируется специальный скважинный оголовок, к которому присоединяется буровая колонна. В мелкогабаритных скважинах, обсадка которых выполняется полимерными трубами с небольшим весом, прокладки могут выполняться своими руками, в противном случае – усилие для затягивания труб придает буровая машина.

После того как труба смонтирована нужным образом, она отсоединяется от буровой колонны, после чего процесс ГНБ можно считать законченным.


Схематическое изображение пролегания трубопровода при ГНБ

Когда все этапы бурения наклонных и горизонтальных скважин завершены — осуществляется свертывание буровой установки и уборка рабочей площадки.

Метод наклонно направленного бурения подразумевает необходимость обязательного использования бетонита. Бентонит – это специальный раствор, который применяется для укрепления стенок скважины, так как риск обвалов грунта при ГНБ достаточно большой. Также бетонит уменьшает трение бура и улучшает процесс извлечение выбуренной почвы наружу.

Бентонит во много определяет эффективность всего процесса бурения, так как раствор плохого качества, который не будет обладать необходимыми промывочными свойствами, будет являться причиной дополнительных временных затрат, необходимых для очистки скважины от грунта.

Так как в процессе ГНБ используется большое количество бентонитного раствора, на входе и выходе в скважину могут скапливаться его излишки, которые, после завершения бурения, нужно извлечь своими руками, либо откачать с помощью насоса. Все остатки бетонита необходимо утилизировать.

Существуют определенные ограничения, которые препятствуют применению ГНБ:

  • Подземные препятствия могут стать причиной невозможности продолжения ГНБ;
  • Ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не дает возможность выполнять короткие и неглубокие изменения направления скважины (до 5 м);
  • Наклонно направленное бурение не может осуществляться в монолитных скальных породах, либо в грунтах, с высокой концентрацией валунов.

2.12 Устройство кабельных переходов способом горизонтально-направленного бурения

2.12.1 Иностранные фирмы, например, США, Германии, Нидерландов и др., производят установки горизонтально-направленного бурения (УГНБ). Они характеризуются высокими техническими возможностями прокладки трубопроводов-футляров в пробуренную или продавленную в грунте скважину, длина которой может быть от нескольких десятков метров до полутора километров. Скважина может быть пробурена на глубине от 10 до 30 м (в зависимости от типа УГНБ).

Технология, применяемая в установках УГНБ, позволяет осуществить прокладку трубопроводов, кабелей под дном рек, озер, каналов и других водных преград, оврагов, болот, под автомобильными и железными дорогами.

Незначительные габариты большинства УГНБ позволяют производить работы в стесненных городских условиях.

2.12.2 Технология работ, выполняемых с помощью УГНБ, сводится к следующему. УГНБ устанавливается на месте, определенном проектом (на одной из сторон перехода). Оператор бурит пилотную скважину по заданной траектории, контролируя положение бурильной головки и наращиваемых штанг с помощью специального прибора. После выхода бурильной головки в заданную точку (по другую сторону перехода) в зависимости от требуемого диаметра скважины производится ее расширение с помощью имеющихся в комплекте установки расширителей, после чего в скважину затягивают полиэтиленовую трубу необходимого диаметра. При этом для уменьшения трения между внешними стенками трубы и скважиной в нее вводят глинистый буровой раствор, который, смазывает и формирует канал. В трубу затягивают фал (заготовку), а с помощью его — кабель.

2.12.3 Технология устройства кабельных переходов с применением УГНБ имеет следующие преимущества:

а) максимально сокращается объем земляных работ и значительно увеличивается длина кабельного перехода до 1500 м;

б) в несколько раз снижаются трудозатраты и стоимость устройства длинных (более 100 м) кабельных переходов по сравнению с разработкой для них траншей открытым способом;

в) на водных преградах не приостанавливается движение плавсредств, также как и не ограничивается движение поездов на железных дорогах и средств передвижения на автодорогах;

г) сохранность и срок службы кабельных переходов значительно выше осуществленных традиционными способами;

д) работы с УГНБ в городах не создают значительных неудобств населению;

е) сведено до минимума повреждение ландшафта за чертой города, а также подземных и наземных объектов в населенных пунктах.

На рисунке 2.17 показаны этапы проходки скважины. Характеристики установок серии «Навигатор» фирмы Вермеер» приведены в приложении В (справочное).

2.12.4 Кабельные переходы на пересечениях с Федеральными автомобильными дорогами, с железнодорожными магистралями, газбнефтепроводами рекомендуется выполнять способом УГНБ, с затяжкой в пробуренную скважину полиэтиленовых труб с внешним диаметром 63 или 110 мм.

Количество труб и их диаметр, а также их компоновка опре­деляются проектом.


а) пилотная скважина; б) предварительное расширение; в) обратное протягивание

Рисунок 2.17 — Этапы проходки скважины с помощью УГНБ

При выполнении кабельных переходов через автомобильные и железные дороги с применением УГНБ глубина буровой скважины и заложения труб от дорожного покрытия автомобильной или подошвы рельса железной дороги должна быть не менее трех метров от верха трубы (скважины), а также на 1,5 м ниже дна водоводных сооружений или подошвы насыпи дорог.

Устройство кабельных переходов в теле насыпи автомобильных дорог не допускается.

2.12.5 К выполнению работ с УГНБ допускаются работники, обученные на специальных курсах операторов УГНБ.

2.12.6 Необходимость устройства кабельных переходов способом горизонтально-направленного бурения устанавливается проектом.

2.12.7 Работа с УНГБ должна производиться в строгом соответствии с инструкциями или руководствами по эксплуатации установок, передаваемых предприятием-изготовителем при приобретении каждой УНГБ.

ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ

7.1. После завершения операции прокладки необходимо: — осмотреть гидросистему; — «реанкерировать» бурильную установку; — при выключенном двигателе очистить и промыть весь инструмент; — отсоединить все шланги и кабели; — отсоединить «зануляющие» кабели и скатать «зануляющий» мат; — закатить установку на трейлер и приготовить ее к транспортировке. — снять средства индивидуальной защиты и убрать их в предназначенное для них место. 7.2. Если буровая жидкость не будет использоваться в течение текущего дня, ее нужно слить, промыть насосную станцию струей воды или антифриза (тосола), чтобы предотвратить их заледенение (в зимний период). 7.3. Перед экскавацией грунта из котлованов, которые предназначены для сбора бентонита, откачать бентонитовый раствор и вывозиться на утилизацию. 7.4. На заключительном этапе работ необходимо заровнять все проделанные экскавации грунта, убрать ограждения и восстановить озеленение. 7.5. Сообщить руководителю работ или лицу ответственному за исправное состояние машины обо всех неполадках, возникших во время работы. 7.6. В зимний период по завершению расширения канала, штанги, находящиеся в канале должны быть пустыми (без бентонитового раствора). 7.7. Произвести демонтаж строительной площадки. 7.8. Произвести уборку мусора на месте проведения буровых работ (бытовой мусор, обрезки трубы, мешки из-под бентонита).

Благодарим Владислава за предоставленный материал! =)

2 Применяемое оборудование

Оборудование для горизонтального бурения можно условно разделить на несколько видов: машина для ГНБ, локационная система для ГНБ, вспомогательные устройства – буровые вертлюги, скобы, фиксаторы.


Применение локационной системы при ГНБ

Локационная система для ГНБ. Без наличия такой системы невозможно в полной мере контролировать наклонно направленное бурение, так как в процессе работы бур находится вне зоны видимости.

Чтобы бурение не привело к непредсказуемым последствиям (разрушение существующей прокладки коммуникаций, поломка оборудования из-за подземных преград), и для того, чтобы в полной мере контролировать точность бурения скважины, используется специальная геолокационная система.

Такое устройство состоит из двух основных частей: мини зонд, который устанавливается на буровую головку, и аппарат для отслеживания его показателей. Когда осуществляется наклонно направленное бурение, этой системой управляет оператор, который считывает всю информацию, поступающую с мини зонда, и на её основе корректирует процесс бурения.

Применение мини зонда является незаменимой частью процесса ГНБ.

Буровая машина. Наклонно направленное бурение выполняется дорогостоящим профессиональным оборудованием. Промышленные машины для ГНБ имеют рамные конструкции: они состоят из кузова, двигателя, работающего на дизельном топливе, и ходовой части. В свою очередь функциональная часть имеет следующие элементы: буровой лафет, гидростанция с шлангом для подачи воды, и панель для управления процессом.

Классификация буровых установок выполняется в зависимости от граничного усилия протяжки, которое измеряется в тоннах. Помимо этого, ключевыми характеристиками любой установки являются максимально возможные диаметр и длина бурения.

Вторичными факторами, на которые необходимо обращать внимание при выборе устройства для бурения скважины и прокладки труб, являются показатели расхода бетонита (л\мин), и радиус изгиба буровых штанг – он влияет на возможность изменять направление бурения по ходу работы. Также можно выделить технологию горизонтально шнекового бурения, которое выполняется с помощью достаточно простых буровых установок, состоящих из буровой головы, штанги, двигателя, и каркаса, который соединяет их в один механизм

Также можно выделить технологию горизонтально шнекового бурения, которое выполняется с помощью достаточно простых буровых установок, состоящих из буровой головы, штанги, двигателя, и каркаса, который соединяет их в один механизм.

В сравнении с промышленными буровыми машинами, такая конструкция обладает мини размерами. К тому же она достаточно проста в управлении – после краткого вводного курса, бурение может быть выполнено своими руками кем угодно.


Буровая установка для горизонтально-наклонного бурения

Вспомогательные устройства. К этой категории относятся все элементы фиксации для прокладки ПВХ обсадных труб, переходники, расширители, насосы для откачивания излишков бетонита, электрогенераторы, системы освещения и инструмент устранения аварийных ситуаций.

Бурение скважин методом гнб

ПОДЗЕМНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ КОММУНИКАЦИИ

Прокладка горизонтальным направленным бурением

Underground engineering communications. Lining of by a method of the horizontal directional drilling

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ: АО "Научно-исследовательский институт транспортного строительства" (АО ЦНИИС); Международная ассоциация специалистов горизонтального направленного бурения (МАС ГНБ)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Свод правил разработан авторским коллективом: Филиал АО ЦНИИС НИЦ "Тоннели и метрополитены" (руководитель работы - И.М.Малый, канд. техн. наук Е.В.Щекудов, Н.А.Пухова, А.О.Боев, А.А.Шевченко, А.Д.Кобецкий); АО ЦНИИС (канд. экон. наук И.А.Бегун); Международная ассоциация специалистов горизонтального направленного бурения (канд. техн. наук А.И.Брейдбурд, С.Е.Каверин, Р.Н.Матвиенко, Р.Ф.Аминов, Е.В.Азаева, А.Р.Сабитов, М.Р.Фатхутдинов, К.Б.Павлов); СРО НП "Объединение строителей подземных сооружений, промышленных и гражданских объектов" (Р.Р.Салахов).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование, производство, контроль качества и приемку работ по прокладке горизонтальным направленным бурением (ГНБ) закрытых подземных переходов инженерных коммуникаций различного назначения при строительстве и реконструкции следующих объектов:

- наружных сетей водоснабжения, водоотведения;

- кабельных линий электроснабжения, связи и телекоммуникаций;

- сетей газораспределения на территориях населенных пунктов, промышленных предприятий и межпоселковых;

- пересечениях вышеперечисленными коммуникациями естественных и искусственных преград, включая: водные преграды (реки, ручьи, водохранилища, заливы, каналы и т.п.), холмы и овраги, лесные и парковые массивы; железные и автомобильные дороги, трамвайные пути, линии метрополитена, территории аэродромов.

Примечание - Оборудование и технология ГНБ могут также применяться для ремонта, очистки и замены водопроводных и канализационных труб, устройства геотермальных или водозаборных скважин, самотечных трубопроводов, горизонтальных скважин для очистки загрязненных территорий, вспомогательных скважин для извлечения из грунта существующих трубопроводов.

1.2 Свод правил не распространяется на прокладку методом ГНБ новых, реконструируемых и капитально ремонтируемых трубопроводов и ответвлений от них, проектирование которых выполняется в соответствии с СП 36.13330, СП 125.13330.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 17.1.3.13-86 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнения

ГОСТ 17.2.2.02-98 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин

ГОСТ 2156-76 Натрий двууглекислый. Технические условия

ГОСТ 5100-85 Сода кальцинированная техническая. Технические условия

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод

ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования

ГОСТ 8733-74 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические требования

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия

ГОСТ 10706-76 Трубы стальные электросварные прямошовные. Технические требования

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 17410-78 Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии

ГОСТ 18599-2001 Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия

ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672-2012 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

ГОСТ 30732-2006 Трубы и фасонные изделия стальные с тепловой изоляцией из пенополиуретана с защитной оболочкой. Технические условия

ГОСТ 31244-2004 Контроль неразрушающий. Оценка физико-механических характеристик материала элементов технических систем акустическим методом. Общие требования

ГОСТ 31447-2012 Трубы стальные сварные для магистральных газопроводов, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Технические условия

ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008) Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе

ГОСТ Р 50864-96 Резьба коническая замковая для элементов бурильных колонн. Профиль, размеры, технические требования

ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ Р 52779-2007 (ИСО 8085-2:2001, ИСО 8085-3:2001) Детали соединительные из полиэтилена из* газопроводов. Общие технические условия

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: "Детали соединительные из полиэтилена для газопроводов. Общие технические условия". - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р 55276-2012 (ИСО 21307-2011) Трубы и фитинги пластмассовые. Процедуры сварки нагретым инструментом встык полиэтиленовых (ПЭ) труб и фитингов, используемых для строительства газо- и водопроводных распределительных систем

ГОСТ Р 55724-2013 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые

ГОСТ Р 56059-2014 Производственный экологический мониторинг. Общие требования

ГОСТ Р 56063-2014 Производственный экологический мониторинг. Требования к программам производственного экологического мониторинга

ГОСТ Р ИСО 3126-2007 Трубопроводы из пластмасс. Пластмассовые элементы трубопровода. Определение размеров

ГОСТ Р ИСО 21467-2011 Машины землеройные. Машины для горизонтального направленного бурения. Терминология и эксплуатационные показатели

ГОСТ Р МЭК 61386.24-2014 Трубные системы для прокладки кабелей. Часть 24. Трубные системы для прокладки в земле

ГОСТ ISO 2531-2012 Трубы, фитинги, арматура и их соединения из чугуна с шаровидным графитом для водо- и газоснабжения. Технические условия

ГОСТ ISO 3183-2015 Трубы стальные для трубопроводов нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия

СП 18.13330.2011 "СНиП II-89-80* Генеральные планы промышленных предприятий" (с изменением N 1)

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"

СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)

СП 31.13330.2012 "СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (с изменениями N 1, N 2)

СП 32.13330.2012 "СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения"

СП 42.13330.2016 "СНиП 2.07.01-89* Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений"

СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 62.13330.2011 "СНиП 42-01-2002 Газораспределительные системы" (с изменениями N 1, N 2)

СП 341.1325800.2017 Подземные инженерные коммуникации. Прокладка горизонтальным направленным бурением

1 Номера (1-50), как правило, соответствуют номерам штанг. Допускается определение характеристик с увеличенной частотой.

2 Ориентирами по профилю бурения должны служить стенки рабочего и приемного котлованов, существующие инженерные коммуникации, края дорожного полотна, урезы воды, наземные и подземные объекты инфраструктуры. Их краткие обозначения в протоколе бурения скважины дают возможность четкой корреляции с плановым положением створа прокладываемого(ых) впоследствии трубопровода(ов).

3 В случае, если число штанг (точек фиксирования положения буровой головки по профилю бурения) больше 50, необходимо дополнить таблицу до требуемого числа без изменения общей структуры протокола бурения скважины методом ГНБ.

Бурение пилотной скважины

Пилотные скважины необходимы для прокладки труб и коммуникаций под транспортными магистралями. Для таких работ применяют специальную технику — буровые установки. Бурение пилотной скважины выполняется машиной горизонтального бурения, специальными буровыми головками для построения пилотных скважин.

Задачи, которые решает способ горизонтального бурения

Бестраншейное строительство — это современная методика прокладки трубопроводов различного предназначения. С помощью горизонтально направленного бурения (ГНБ) строительные организации теперь имеют возможность уменьшить финансовые и трудовые затраты на 25-30%.

Прокладка трубопроводов под ж/д и автотранспортными путями прежними методами обычно подразумевает остановку транспортного потока через территорию проводки коммуникаций на довольно продолжительный период, что влечет за собой немалые бюджетные издержки и неудобства для населения. Сейчас же, единственный вариант провести такие работы без разного рода задержек, это выполнить обустройство коммуникативных сооружений по технологии бестраншейного строительства.

Плюсы методики ГНБ также и в следующем:

  1. Нет надобности в задействовании большого количества рабочих; с таким же объемом работ справляется бригада из 4-5 человек. можно прокладывать трубопроводы под водоемами.
  2. При проведении работ способом горизонтального бурения не приходится разрушать благоустроенные участки и тратиться на их восстановление, не наносится вред окружающей природе.

Учитывая вышеперечисленные достоинства, можно уверенно сказать, что технология бестраншейного строительства, это уникальный способ обустройства коммуникаций из соображений рационального планирования и выгоды во всех аспектах.

Методика горизонтального бурения

Подготовительные работы

Подготовительные работы перед бурением включают в себя изучение грунтов методом проведения геодезических изысканий, а также на предмет присутствия прочих подземных коммуникаций. После утверждения исполнительной документации, с точным указанием расположения будущего трубопровода, выполняется подготовка места для установки оборудования.

Необходимо расчистить и разровнять место для бурового комплекса. Ровная площадка должна быть площадью 100-150 м 2 . В каждом случае может быть своя конкретика ситуации, к примеру, когда необходимо подготовить объездные пути, а в местах интенсивного движения оградить площадку предупреждающими обозначениями (ленты, дорожные знаки, забор). Под оборудование заякоривают опорную плиту посредством шнеков. После подготовки места под буровое оборудование приступают к установке машины и регулируют угол входа бура. Также необходимо наладить радиосвязь между операторами техники и руководителем работ.

В процессе осуществления прокола применяется бентонитовый раствор. Устройства для его приготовления располагают рядом с буровой машиной не далее 10 метров. Бентонитовым раствором укрепляют стенки канала; он также способствует удалению из скважины грунта. Лишний раствор утилизируется в предварительно подготовленные приямки на входе и выходе сквозного канала.

Оборудование и его характеристики

Разработчики оборудования для ГНБ позаботились о максимальном снижении рисков аварийности этой техники. Технический комплекс для бурения включает в своем составе:

  • машину ГНБ
  • вспомогательные комплектующие
  • локационную систему.

Система локации необходима, чтобы контролировать рабочий процесс и положение буровой лопатки, который находится под землей вне зоны видимости, исключить его столкновение с возможными преградами и предотвратить повреждение дорогостоящего бурового оборудования. На пульте локатора обрабатывается сигнал от передатчика, размещенного на корпусе бура. Если система локации отсутствует или она неисправна, тогда бестраншейные работы выполнять запрещается.

Элементы и функциональные части машины ГНБ:

  • кузов
  • ходовая часть
  • силовой агрегат
  • буровой пилот ГНБ с породоразрушающей головкой
  • насос подачи бурового раствора
  • пульт управления.

Далее для протяжки трубопровода присоединяют риммер(расширитель). Главный показатель производительности установок ГНБ — тяговое усилие. К другим характеристикам буровых установок относятся:

  • максимум длины канала, который способна проделать машина
  • показатель сечения канала(расширение)
  • расход бентонитового раствора в литрах за минуту
  • максимальный радиус прогиба буровых штанг для обхода препятствий.

Все перечисленные факторы должны быть подобраны в соответствии с техническими условиями буровых работ к каждому определенному месту их проведения. К вспомогательным элементам относятся:

  • расширители
  • переходники
  • соединительные скобы, вертлюги
  • фиксаторы
  • генераторы электричества
  • насосное оборудование
  • приборы освещения.

После завершения подготовительных работ, установки машины ГНБ и проверки всех узлов приступают к бурению стартовой скважины.

Как выполняется пилотная (лидерная) скважина

Показатель сечения проходного канала пилотной скважины обычно составляет 100 мм. Отношение начальной позиции головки бура к горизонту составляет, как правило, от 10 до 20° и по глубине погружения постоянно уменьшается. По достижению установленной глубины начинают горизонтальное бурение.

При помощи системы позиционирования руководитель в ходе работы вносит коррективы в прохождении наконечника бура в случаях, если он начинает отклоняться от заданной траектории. Положение бура проверяется через каждые 2-3 метра в зависимости от типа грунта. Угол выхода бура также заранее рассчитывается и выполняется в строгом соответствии с расчетами.

Увеличение диаметра пилотной скважины

Пилотную скважину на следующем этапе расширяют: демонтируют бурильную головку и подсоединяют риммер. Его протягивают от выхода к входу канала. Для достижения нужного диаметра скважины протяжку выполняют от 2 до 5 раз и более. Иногда бурение приходится делать в тяжелых условиях (обилие помех, сложная структура почвы и т. п.). В таких случаях бурильные работы выполняются посредством применения соединительных скоб или вертлюг. При прохождении любых слоев грунта используется охлаждающая жидкость.

При планировании бурения руководитель работ должен предвидеть и такой немаловажный фактор, как осыпание грунта. Во избежание осложнений в процессе работ, перед началом протяжки труб, их требуется соединить в единую конструкцию. При неработающем оборудовании кольцевые расширители стыкуют со штангами, после чего коммуникацию стыкуют через вращающийся вертлюг. Для этого потребуются специальные переходные элементы. Расчеты производятся следующим образом: канал делают по диаметру больше на 25% от протягиваемого трубопровода, а когда он должен быть с теплоизоляцией, то диаметр канала делают на 50% больше.

Если внутри канала большие показатели давления почвы, тогда между стенками скважины и трубы пространство равномерно заполняют бентонитовым раствором. Затвердевший раствор исключит дальнейшую просадку грунта.

Прокладка трубопровода

Прокладку труб выполняют по методу ГНБ после расширения проходного канала. Протяжку трубопровода делают вместе с расширительным риммером. Коммуникацию крепят к расширителю с помощью соединительных скоб. Если это кабельная проводка, то через готовый канал предварительно протягивают проводник. Трубопроводная конструкция исполняет роль защитного кожуха, предотвращающего порчу кабелей.

Технология ГНБ позволяет наиболее экономно прокладывать коммуникации без устройства траншей. При этом снижаются не только трудовые и финансовые затраты, но и для проведения таких работ исключается необходимость в задержке или перенаправлении транспортных потоков.

С помощью метода бурения пилотной скважины сокращается объем и срок работ по реконструкции или новой прокладке инженерных сетей. Работы можно проводить в любой сезон и в местах со сложными геофизическими условиями.

Читайте также: