Технология бестраншейной прокладки трубопровода

Сравнение методов бестраншейного строительства инженерных сетей

Владимир А. Орлов, д.т.н., профессор; Сергей П. Зоткин, к.т.н., доцент; Валентина А. Нечитаева, старший преподаватель, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

В статье рассматриваются методы бестраншейного строительства трубопроводов, их преимущества перед открытым способом прокладки. Представлены технологические параметры наиболее распространённых методов бестраншейных технологий, таких как прокол, продавливание, горизонтальное направленное бурение, микротоннелирование и др. Описаны типы и диапазоны применения навигационного оборудования, сопровождающего технологические процессы прокладки инженерных сетей в подземном пространстве. Отражены стоимостные аспекты, позволяющие ориентироваться в принятии решений по выбору наиболее оптимальных методов строительства объектов. Произведено сравнение методов бестраншейного строительства на базе возможных диапазонов диаметров коммуникаций при прокладке, геологических условий, максимальных расстояний прокладки трубопроводов.

Ключевые слова: строительство, бестраншейные технологии, трубопроводы, навигационное оборудование, сравнение вариантов

UDC 628+621.646. The number of scientific specialty: 05.23.04.

Comparison of trenchless construction methods for engineering networks

Vladimir A. Orlov, Doctor of Technical Sciences, Professor; Serge P. Zotkin, PhD, Associate Professor; Valentina A. Nechitaeva, senior Lecturer, National Research Moscow State University of Civil Engineering (MGSU)

The article presents the methods of trenchless pipeline construction, their advantages over the open method of laying. Presents the technological parameters of the most common methods of trenchless technologies, such as puncture, bursting, horizontal directional drilling, microtunnelling etc. Describes the types and ranges of use of navigation equipment to accompany the processes of construction of utilities in the underground space. The cost aspects allowing to be guided in decisionmaking on the choice of the most optimum methods of construction of objects are reflected. The comparison of trenchless construction methods on the basis of possible ranges of diameters of communications during laying, geological conditions, maximum distances of pipeline laying is made.

Keywords: construction, trenchless technologies, pipelines, navigation equipment, comparison of options.

В статье рассматриваются методы бестраншейного строительства трубопроводов, их преимущества перед открытым способом прокладки. Представлены технологические параметры наиболее распространённых методов бестраншейных технологий, таких как прокол, продавливание, горизонтальное направленное бурение, микротоннелирование и др. Описаны типы и диапазоны применения навигационного оборудования, сопровождающего технологические процессы прокладки инженерных сетей в подземном пространстве. Отражены стоимостные аспекты, позволяющие ориентироваться в принятии решений по выбору наиболее оптимальных методов строительства объектов. Произведено сравнение методов бестраншейного строительства на базе возможных диапазонов диаметров коммуникаций при прокладке, геологических условий, максимальных расстояний прокладки трубопроводов.

При необходимости оперативного и экономичного строительства трубопроводных коммуникаций в системах водоснабжения, водоотведения, газои теплоснабжения и других нашли широкое применение бестраншейные технологии [1, 2].

Эти технологии наряду с указанными свойствами обладают важной характеристикой, к которой можно отнести сохранение экологической обстановки вблизи объекта строительства за счёт полного отсутствия раскопочных земляных работ или их минимальных объёмов [3, 4]. Традиционная прокладка трубопроводов, которая реализуется путём рытья траншей на необходимую глубину, их укрепления, укрывания труб инертным материалом, засыпкой и восстановлением дорожного полотна и ландшафта, приводит к большим материальным и трудовым затратам [5]. Результаты исследования маркетологов, проводивших сравнение закрытого и открытого способов по четырём критериям, позволили сделать выводы о преимуществе бестраншейных технологий. Это выразилось в экономии трудозатрат в три раза и восстановлении благоустройства в 1,6 раз, в сокращении сроков строительства в два раза, в экономии от реализации проекта в целом, с учётом применяемых материалов, в два раза [6].

В настоящее время наибольшее распространение находят методы бестраншейной прокладки трубопроводов: прокол, продавливание, микротоннелирование (шнековое бурение как частный случай микротоннелирования); горизонтальное направленное бурение (ГНБ); запахивание в грунт (плужный метод) [7]. Метод прокола является первой и наиболее простой разновидностью бестраншейных технологий. Сущность этого метода заключается в образовании в грунте горизонтальной скважины за счёт воздействия домкрата, обеспечивающего продвижение первого модуля трубы с наконечником и последовательно устанавливаемых за ним последующих модулей до приёмного котлована. Данная технология применима для малых диаметров, так как усилие, необходимое для прокола, прямо пропорционально квадрату радиуса сечения скважины.

Метод продавливания заключается в продавливании стальных футляров в тело грунта с помощью домкратов. Для уменьшения трения футляра в грунте конец трубы оснащён ножом. В отличие от прокола, грунт не «вдавливается» в стенки скважины, а разрабатывается различными способами и выводится из забоя специальной техникой.

Бестраншейный метод прокладки трубопроводов и коммуникаций в технологии микротоннелирования осуществляется с помощью специальных домкратных станций и микрощитов с режущими органами [8, 9]. Труба «продавливается» сквозь грунт от одной станции (шахты) до другой. Расстояние между шахтами составляет от 50 до 500 м. Однако при использовании специальных промежуточных домкратных станций это расстояние может быть увеличено в несколько раз.

Одним из достоинств метода является то, что технология микротоннелирования позволяет прокладывать криволинейные трассы с большим радиусом поворота, позволяя обходить подземные препятствия, водные объекты, авто и ж/д пути.

При реализации этой технологии применяют трубы: железобетонные, стальные, керамические и полимербетонные, которые должны обладать высокой прочностью, обеспечиваемой специальными муфтами, оказывающими незначительное сопротивление при продавливании труб в скважине. С помощью микротоннелирования могут быть осуществлены работы по бестраншейному присоединению к действующему трубопроводу боковых ветвей [10].

К основным этапам реализации технологии микротоннелирования следует отнести: подготовительный (например, изучение свойств грунта вдоль будущей трассы и т. д.); подготовка стартовой и приёмной шахт; спуск домкратной установки и монтаж микрощита в приёмной шахте; прокладка трубопровода с использованием навигационной системы управления; демонтаж оборудования.

В качестве навигационной системы, обеспечивающей высокую точность проходки микрощита и протаскиваемого за ним трубопровода, используется специальный компьютерный комплекс и электронная лазерная система управления микрощита. В зависимости от протяжённости трассы могут применяться: система с измерительным колесом и мишенью (при длине трассы до 200 м), электронная лазерная система с гидростатическим водяным уровнем (при длине трассы от 200 до 400 м) и система с гироскопом (для проходки криволинейных участков).

Технология горизонтального направленного бурения представляет собой управляемый процесс прокладывания подземных коммуникаций на глубину до 50 м, основанный на использовании специальных буровых комплексов (установок) [11].

Длина прокладки путей может быть от нескольких метров до нескольких километров, а диаметр от 25 до 2000 мм. Скорость бурения достигает 100 м трубопроводов за смену. Горизонтальное бурение производят при помощи специальных комплексов: бурильных машин с ходовой гусеничной частью; приспособлений для приготовления бурового раствора; навигационной системы и штанг. Буровой раствор необходим для охлаждения бура, обеспечения смазки и укрепления стенок канала. Он состоит из бентонита, воды, полимеров и водного кондиционера. В зависимости от вида почв, требуется определённый ряд характеристик бурового раствора. При использовании технологии применяют трубы: из полиэтилена низкого давления (ПНД) диаметрами от 25 до 1200 мм; стальные диаметрами от 50 до 2000 мм (используются в качестве защитных футляров); из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом диаметрами от 80 до 1000 мм.

К основным этапам реализации технологии горизонтального направленного бурения следует отнести: изучение свойств грунта вдоль трассы; организация места проведения работ; бурение пилотной скважины по заранее выбранной траектории, с расчётом процента изгиба буровой колонны на каждую штангу; расширение и формирование устойчивой скважины до требуемого диаметра без обвалов, засоров, пробок и т. п.; протягивание трубопровода из финишного колодца в стартовый с помощью риммерарасширителя.

В отношении эффективности методов бестраншейного строительства на тех или иных объектах, как правило, следует проводить оценку по следующим критериям: возможным диаметрам коммуникаций при прокладке; геологическим условиям, при которых возможно применение того или иного метода; максимальном расстоянии прокладки трубопроводов и стоимости работ.

Обобщив сведения из литературных источников и нормативно-технической литературы по бестраншейным методам строительства, ниже в качестве наглядности представлены графики сравнения методов по диаметрам (рис. 1).

На основании анализа рис. 1 можно констатировать, что, по сравнению с другими методами бестраншейного строительства, метод прокола имеет наименьший диапазон значения диаметров. Это связано с тем, что усилие, необходимое для прокола, прямо пропорционально квадрату радиуса сечения скважины. Самый большой диапазон принадлежит микротоннелированию, который позволяет осуществлять строительство больших коллекторов (диаметром до 4000 мм).

Метод горизонтального направленного бурения лидирует по значению минимального диаметра, которое составляет 25 мм. Что касается геологических условий, то для оценки эффективности ведения работ можно использовать данные из табл. 1, где для соответствующего метода бестраншейного строительства представлен диапазон стандартных категорий грунтов (в диапазоне от I-VII). При наличии знака «+» применение соответствующей технологии возможно, а при знаке «-» невозможно.

Таким образом, метод прокола применяют при ведении работ в глинистых и суглинистых грунтах (грунты I-III категорий), способ продавливания эффективен в грунтах I-IV категорий, а также в вечномёрзлых сезонно промерзающих грунтах, методы микротоннелирования и горизонтального направленного бурения способны справиться со всеми категориями грунтов, включая сланцы окварцованные и слюдяные, песчаник плотный, твёрдый мергелистый известняк, плотный доломит, мрамор, вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты, такие как морёные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 7 0 % по объёму.

На рис. 2 в качестве примера категорий грунтов представлены их некоторые типы в части гранулометрического состава и водопроницаемости, а на рис. 3 — передние части микротоннельного агрегата с режущим инструментом для различных типов грунтов.

Для сравнения максимальных длин прокладки трубопроводов различными методами без использования дополнительного оборудования для наглядности представлены сводные графики (рис. 4).

Анализ данных на рис. 4 свидетельствует, что метод прокола позволяет прокладывать трубопроводы на длину до 60 м, что почти в два раза меньше длины, реализуемой методом продавливания и равной 100 м. Длина прокладки методом горизонтального направленного бурения может составить несколько километров. Этот метод является лидирующем по данному критерию оценки. Максимальное расстояние для реализации метода микротоннелирования составляет 500 м.

Если производить оценку альтернативных методов по прокладке трубы, например, диаметром 600 мм, то можно констатировать следующее (табл. 2).

На первый взгляд является очевидным, что стоимости работ методом прокола и горизонтального направленного бурения являются наиболее дешёвыми. Однако при использовании метода горизонтального направленного бурения не требуется строительства котлованов, а значит — и затрат на земляные работы, поэтому именно он будет являться самым дешёвым в сравнении с остальными. Метод микротоннелирования, напротив, будет являться самым дорогим.

Выводы

1. Анализируя приведённые сравнительные данные по различным методам бестраншейного строительства, установлено, что методы горизонтального наклонного бурения и микротоннелирования являются наиболее перспективными; во-первых, данные методы охватывают большой спектр диаметров прокладываемых коммуникаций во всех категориях грунтов; во-вторых, они позволяют строить участки большой протяжённости, в-третьих, позволяют прокладывать трубопроводы на большой глубине.

2. Затраты на выполнение работ в случае использования технологии горизонтального направленного бурения являются самыми дешёвыми в сравнении с другими методами, так как в данном случае не требуются земляные работы.

3. Несмотря на кажущуюся достаточно высокую стоимость работы при применении микротоннелирования, имеется ряд случаев, когда применение этого метода является наиболее выгодным, поскольку использование других альтернативных методов потребует большого количество дополнительного оборудования, а следовательно, и затрат на решение поставленной задачи. Особым аспектом, обуславливающим привлекательность данного метода, является то, что обеспечиваемый им диапазон строительства трубопроводов составляет от 200 до 4000 мм, причём в любых геологических условиях.

Бестраншейная прокладка труб: способы и технологии проведения работ

Бестраншейная прокладка труб — это способ, который позволяет монтировать трубопроводные коммуникации без вскрытия грунта. Благодаря этому варианту прокладки исключается нарушение внешнего вида участка, целостности асфальтных дорог, уничтожение деревьев и т. д. На сегодняшний день этот способ включает в себя несколько возможных вариантов реализации.

Прокладка трубопроводов бестраншейным методом не требует проведения масштабных земляных работ

Преимущества бестраншейной прокладки трубопроводов

Наиболее распространённым методом прокладки трубопроводных конструкций считается траншейный. Однако этот вариант монтажа имеет свои недостатки, к которым относятся:

• перекапывание грунта влечёт за собой нарушение плодородного слоя;
• ликвидация деревьев и других насаждений;
• высокая стоимость монтажных работ;
• долгая подготовительная стадия.

Обратите внимание! При прохождении канала для трубопровода через дорожное покрыти не избежать разрушения асфальта, поэтому после работ дорогу придётся реконструировать. Кроме этого, если это довольно оживлённый участок дороги, то его перекрытие может быть затруднительно. В таких случаях на помощь приходит бестраншейная (закрытая) прокладка коммуникации.

Бестраншейный метод обладает следующими преимуществами:

• требуется меньше материальных ресурсов на проведение работ;
• высокая скорость выполнения монтажа;
• минимальное количество рабочих;
• безвредность для окружающей среды;
• возможность прокладки труб круглый год (монтаж труб открытым способом в зимнее время затруднителен из-за промёрзшей почвы);
• безопасность работ.

Для бестраншейной прокладки труб достаточно выкопать маленький котлован

Если монтаж трубы осуществляется на небольшом отрезке, например, под дорожным покрытием, то можно выполнить все работы без задействования специальной техники. Выполняется такая проводка довольно просто. Для неё необходим цилиндр нужного диаметра и наращиваемая штанга. Благодаря такому приспособлению появляется возможность удалять землю вручную, однако, перед этим выполняется работа по выкапыванию небольших котлованов с обеих сторон дороги. При закрытом монтаже на больших участках применяется специальные машины и агрегаты.

Способы бестраншейной прокладки

Закрытый способ замены труб используют для проводки различных коммуникаций. К ним относятся:

• проводка связного кабеля;
• монтаж различных трубопроводов (нефтяных, газовых, отопительных);
• проводка канализационных конструкций и систем водоснабжения (холодный и горячий водопровод);
• ремонт и замена труб.

На сегодняшний день существует несколько способов бестраншейной прокладки трубопроводов, некоторые имеют разные способы исполнения. Технология бестраншейной прокладки трубопроводов дифференцируется на такие варианты:

• замена старых труб на новые (санация);
• прокол грунта;
• продавливание грунта;
• горизонтально-направленное бурение (ГНБ).

Бестраншейным методом можно прокладывать новые магистрали и восстанавливать старые сети

Санацию проводят, когда требуется ремонт уже существующего трубопровода или его замена. В остальных случаях проходит непосредственная проводка трубопроводной конструкции. Бестраншейная прокладка труб является довольно распространённой и её использование позволяет избежать многих проблем, которыми отличается открытый вариант укладки.

Ремонт и прокладка трубопровода с помощью санации

Санация является закрытым способом проводки труб и выполняется с заменой старой коммуникации на новую. Она подразделяется на 2 варианта проведения работ:

В первом случае старая коммуникация сохраняется и служит капсулой для нового трубопровода. Перед началом прокладки старый трубопровод очищают от мусора и посторонних предметов. Далее в неё проводят новую линию меньшего диаметра. Трубы из современных материалов обладают прекрасными техническими характеристиками, а дополнительная защита из старой конструкции уменьшает шанс возникновения аварийной ситуации в системе.

Вариантов выполнения релайнинговых работ довольно много. К ним можно отнести втягивание труб, которое производится от конца старой коммуникации и проталкивание от начала трубопровода. При ремонте определённого отрезка линии производится его отключение от системы. Затем в этот старый отрезок вводят новую конструкцию, из современных материалов. Этот процесс может проходить с частичным разрушением старого трубопровода.

При релайнинге новую трубу меньшего диаметра вводят в старую, более широкую

Полезная информация! На время ремонта, как правило, на замену ремонтируемому сегменту конструкции устанавливают временные трубы. После окончания релайнинговых работ временные трубы удаляют и подключают к системе отремонтированный отрезок трубопровода.

Если релайнинг, по сути, является ремонтом старой коммуникации с использованием новых материалов, то реновация — это обновление линии, которое может происходить с изменением диаметра трубопровода. При реновации происходит разрушение старой конструкции путём ввода в неё новой линии. При этом обломки трубы остаются под землёй и создают уплотнительную оболочку для новой коммуникации.

Способ санации позволяет осуществить замену коммуникаций из любых материалов: керамики, бетона, металла и т. д.

Монтаж труб методом прокола

Грунты, в которых используют метод прокола трубопроводов, как правило, являются глинистыми и суглинистыми. Такой способ позволяет проводить трубы с сечением до 600 мм. Расстояние, на которое можно проложить конструкцию с помощью этого варианта, доходит до 60 м. В результате такой проводки почва уплотняется вокруг трубы в круговом направлении. Сила, которая необходима для осуществления прокола, равняется показателю от 150 до 3000 кН. Это усилие производится благодаря специальной технике. Наиболее распространён вариант осуществления прокола с помощью гидравлического домкрата.

В большинстве случаев для уменьшения трения и сопротивления в почве на трубу надевают конусообразный наконечник, основание которого выступает примерно на 2 см по отношению к самой трубе. Если трубопровод имеет небольшое сечение, то тогда применение такого наконечника необязательно. В таком случае прокол обеспечивается самой трубой.

Для прокола грунта на трубу надевается специальный наконечник

Обратите внимание! Если не использовать конусный наконечник — точность прокола будет выше. Это связано с тем, что при проникновении через грунт конус может наталкиваться на естественные препятствия и отклоняться от линии прокола.

Скорость прокола, как правило, колеблется от 4 до 6 м/ч. Она зависит от особенностей почвы и оборудования, которое применяется при этом варианте бестраншейной прокладки. В некоторых случаях для увеличения скорости движения трубы используют вибрацию, которая вместе с усилием домкрата позволяет продвигаться через грунт со скоростью от 20 до 40 м/ч.

Помимо этого, есть ещё один вид прокладки труб проколом, который используют в тех случаях, когда почва легко размывается водными потоками. Этот метод называют гидропроколом. Такая прокладка выполняется с помощью потока воды. Направленный поток разрушает почву и образует колодец, в который помещают коммуникацию.

Монтаж трубопроводов способом продавливания

Бестраншейная прокладка трубопроводов также может выполняться способом продавливания. В большинстве случаев такой способ используется для того, чтобы проводить трубы из стали с размерами сечения до 2000 мм. Продавливание очень похоже на прокол, однако, разница состоит в том, что оно осуществляется открытым концом трубы. В результате трубу достают и убирают из неё земляной столб.

Для создания достаточного усилия в этом случае используют гидравлические домкраты. Их устанавливают симметрично по всему сечению трубы. Грунты, в которых можно проводить эти работы, относятся к I–IV группам (глина, суглинок, пески и т. д.). Диаметр труб, которые можно использовать при таком методе, варьируется от 600 до 1720 мм. Расстояние прокладки, как правило, не превышает 100 м.

Для прокладки труб на небольшие расстояния применяют метод продавливания

Вначале выполняются работы по рытью котлована. Далее проходит установка упорной стены, на которую впоследствии крепят домкраты. Первое звено проводящей трубы соединяют с домкратами, располагающимися на плите. В результате конец трубы остаётся свободным.

Домкраты создают усилие, которое передаётся трубе, и она проникает открытым концом в грунт. При проникновении через почву внутри детали скапливается столб земли. Его удаление проводится с использованием лопат (с длинной и короткой рукояткой) и ударных приспособлений, в основе работы которых лежит пневматика.

Прокладка труб методом ГНБ

Горизонтально-направленное бурение является методом, по которому также выполняется бестраншейная прокладка труб. Особенность этого способа заключается в использовании буровых установок. Существует три основных этапа бестраншейной прокладки труб методом ГНБ:

• проводка скважины;
• расширение скважины;
• прокладка труб.

Бестраншейное горизонтальное бурение выполняется с использованием буровой техники, которая оснащена специальным наконечником. Такой наконечник стыкуется с гибкой штангой, которая позволяет ему менять направление при бурении. Это в первую очередь нужно для того, чтобы избежать столкновения с естественными препятствиями в почве. Наконечник имеет отверстия, которые необходимы для его охлаждения во время работы. Кроме этого, в нем расположен навигационный аппарат, который контролирует и корректирует траекторию бурения.

Расширение скважины выполняют, меняя буровой наконечник на расширитель. Для того, чтобы выполнить скважину с большим диаметром, расширение может производиться несколько раз.

Важно! Диаметр скважины должен иметь показатель, который на 30% превышает размеры сечения прокладываемого трубопровода.

На заключительном этапе производится протягивание трубопровода. Протягивают трубы таким образом: плеть коммуникации закрепляют к специальной штанге, а дальше машина ГНБ затягивает конструкцию в скважину. Для того, чтобы снизить показатель трения при протягивании трубопровода через горизонтальный канал, применяется бурильный раствор.

Бестраншейная прокладка труб для различных сетей – это современная методика, позволяющая экономить ресурсы. Благодаря нескольким способам реализации такой технологии можно подобрать самый оптимальный вариант для любой ситуации.

Технология бестраншейной прокладки трубопроводов инженерных сетей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Морозова Ю.А.

В статье рассмотрены способы прокладки инженерных сетей, способствующие улучшению качества строительства.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Морозова Ю.А.

Обоснование применения микротоннелирования для прокладки инженерных сетей на урбанизированных территориях

Обоснование рационального способа позиционирования горнопроходческих установок при прокладке тоннелей

Текст научной работы на тему «Технология бестраншейной прокладки трубопроводов инженерных сетей»

Рисунок 4 – Зависимость структурной вязкости геля от времени при оборотах гомогенизатора 2500

об/мин, при температуре 20 С

Таким образом, проведенные нами исследования структурной вязкости геля могут быть применимы в технологическом процессе лекарственного препарата “Гепарин”. Список использованной литературы:

1. Патент № 2550916 «Фармацевтическая композиция для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата», 15.04.2015. г. Казань, АО «Татхимфармпрепараты».

2. М. Спрингфелтер. «Мягкие лекарственные формы для наружного применения. Фармацевтическая отрасль», №5 (52) октябрь, 2015 г. с. 16-21.

3. Ляпунов Н.А., Воловик Н.В. «Создание мягких лекарственных средств на различных основах». Фармаком – №2 – 2001 – с. 1-9.

© Морозова Р.Ф., Спатлова Л.В., 2018.

магистрант 2 курса напр. «Строительство», СПбГАСУ, г. Санкт-Петербург Е-mail: juliya.andreevna93@mail. ru

ТЕХНОЛОГИЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЕЙ

В статье рассмотрены способы прокладки инженерных сетей, способствующие улучшению качества

Метод, бестраншейная прокладка, прокол, продавливание, микротоннелирование.

На сегодняшний день в строительстве особое значение имеет применение современных технологий, которые сокращают сроки проведения работ и их стоимость, минимизируют количество рабочих и повышают качество монтажных работ.

Одним из эффективных способов строительства новых инженерных сетей, а также при ремонте или замене старых коммуникаций, является бестраншейная (закрытая) прокладка трубопроводов. Если работы по устройству трубопроводов проводятся закрытым способом, то естественные водоемы, автомобильные и железные дороги, зеленые насаждения и постройки не затрагиваются.

Этот метод может быть продуктивно использован при сооружении магистральных, разводящих и внутриквартальных инженерных сетей.

Существует пять известных технологий бестраншейной прокладки трубопроводов:

4. Горизонтально – направленное бурение

5. Шнековое бурение

Чаще всего используют первых три способа.

Метод прокола – это технология, при которой можно получить отверстие без разработки и выемки грунта путем его уплотнения. Прокол под железной дорогой, автомобильным шоссе, бульваром, водоемом – в каждом случае возможно применение разных технологий. Такой способ подходит для прокладки пластиковых и стальных трубопроводов. Диаметр трубы может варьироваться в пределах 50 – 500 мм, а длина отверстия 30 – 50м.

Прокалывание грунтового массива осуществляют трубой, снабженной глухим конусным наконечником, диаметр основания которого на 20 мм больше наружного диаметра прокладываемой трубы. Наконечник вдавливается в грунт и образует в нем скважину. При этом происходят сдвиг грунта и его уплотнение.

Если диаметр трубы небольшой, то конусный наконечник не устанавливают, а прокалывают грунт трубой. Тогда точность прокола получается выше, так как если коническая поверхность встречается с каким-либо препятствием в грунте, то наконечник несколько сдвигается от оси и дальнейший прокол осуществляется по дуге. Рассмотрим принцип действия метода прокола.

Выкапывают рабочий и приемный котлованы на небольшом расстоянии от препятствия, сооружают опорную конструкцию и устанавливают гидравлические домкраты.

Рядом с котлованом монтируют гидравлический насос высокого давления, к которому подключают домкраты. В котлован, в котором установлены домкраты, опускают прокладываемую трубу с наконечником. Трубу оборудуют специальным приспособлением – шомполом, для передачи усилия от нажимной плиты домкрата на прокладываемую трубу.

Для осуществления первого цикла прокола к нажимной плите домкратов крепится только шомпол, а конец прокладываемой трубы остается свободным. При вдавливании трубы грунт защемляет наконечник. Нажимная плита домкратов, возвращаясь в первоначальное положение, вытаскивает за собой шомпол.

В итоге за свободным концом трубы появляется первое отверстие в шомполе на расстоянии одного хода штоков домкратов от нажимной плиты. В отверстия шомпола вставляют стальной стержень, диаметр которого равен 50 мм, и цикл повторяется. Прокол выполняется со скоростью 4 – 6 м/ч.

Рисунок 1 – Схема выполнения прокола. 1 – масляный насос; 2 – опорная конструкция; 3 – гидравлический домкрат; 4 – нажимная плита; 5 – шомпол; 6 – труба.

Так же используют вибропрокол, при котором статическое усилие домкратов сочетается с виброимпульсами, при этом скорость увеличивается до 20. 40 м/ч. В легкоразмываемых грунтах применяют гидропрокол.

У этого способа есть недостатки – возможные отклонения от оси прокладываемой трубы, а также дополнительные затраты на организацию отвода пульпы.

Метод продавливания считается самым эффективным при прокладке труб диаметром от 600 до 1720 мм и длине прокладки до 100 м. При продавливании труба вдавливается в грунт открытым концом, снабженным ножевым устройством. По мере вдавливания грунт из внутренней полости трубы удаляют. Последовательность способа продавливания:

Выкапывают рабочий и приемный котлованы необходимых размеров. При разработке котлованов и во время проходки осуществляется водопонижение и водоотлив грунтовых вод. Рабочий котлован оборудуют упорной стенкой и гидравлическими домкратами. Поблизости от котлована располагают насосную установку, приводящую в действие домкраты. Опускают первое звено продавливаемой трубы и стыкуют с нажимной плитой домкратов, оставляя конец трубы свободным. Труба, проталкиваемая домкратами, вводится в грунт. В результате в ней образуется земляная пробка. Грунт, входящий в трубу через открытый конец, в начальный период удаляется с помощью лопат с длинной рукоятью, а после -лопатами с короткой рукоятью и пневматическими ударными приспособлениями.

После очистки трубы от грунта в зазор между нажимной плитой домкратов и продавливаемой трубой монтируется первый нажимной патрубок. Длина первого патрубка равна шагу штоков домкратов, всего таких патрубков три. Длина второго вдвое больше первого, а длина третьего соответственно втрое. Когда расстояние между трубой и нажимной плитой домкрата соответствует значению вчетверо больше шага штока, то устанавливается первый и третий патрубки, впятеро – второй и третий.

При полной укладке первого звена трубопровода в грунт, в котлован опускается и приваривается следующий участок трубы и цикл повторяется.

Рисунок 2 – Схема выполнения продавливания. 1 — масляный насос; 2 — гидравлический домкрат;

3 — опорная конструкция; 4 — опорная плита; 5 — продавливаемая труба.

Технология микротоннелирования полностью автоматизирована. Сущность метода состоит в том, что проходка выработки в грунте осуществляется проходческой машиной – щитом, поступательное движение которой обеспечивает мощная домкратная станция, установленная в шахте на глубине, соответствующей требуемой глубине прокладки трубопровода. Способ микротоннелирования позволяет осуществлять прокладку подземных коммуникаций в различных условиях.

Реализация технологии микротоннелирования требует устройства двух вертикальных водонепроницаемых шахт (котлованов) – рабочей (стартовой) и приемной. Расстояние между шахтами около 150 м, глубина шахт соответствует глубине заложения трубопровода (4 – 8 м), а размеры шахты в плане определяются исходя из типоразмера применяемого проходческого оборудования, и могу достигать (по ширине, длине или диаметру) нескольких метров. Затем в рабочей шахте устанавливают домкратную станцию и проходческий щит.

С помощью домкратов осуществляется проходка щита в грунте на расстояние, равное длине труб продавливания, и таким образом процесс повторяется. После наращивания труб отдельными участками выполняется дальнейшая проходка, пока щит не выйдет в приемный котлован. Далее щит демонтируется, а трубы остаются в земле в качестве трубопровода.

Для снижения трения между наружной поверхностью труб коллектора и массивом окружающего грунта первых 3.. .5 звеньев труб за обделку подается раствор бентонитовой глины. Отработанная пульпа насосами подается в отстойник, вода из которого повторно используется в проходке, а твердый осадок по мере накопления вывозится на свалку.

Изменяя типоразмер проходческого щита можно проложить подземный микротоннель диаметром 250 – 3000 мм и глубиной залегания до 30 м.

Метод микротоннелирования позволяет прокладывать инженерные сети с помощью коллекторов небольших диаметров в грунте любой сложности – от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород, в том числе при смешанном забое, в крупнообломочных грунтах с включением гравия, гальки и щебня. В зависимости от класса грунтов подбирается соответствующий режущий орган. Срок выполнения прокладки труб примерно от полутора до двух месяцев.

Рисунок 3 – Схема выполнения микротоннелирования

Список использованной литературы

1. Баландинский Е. Д., Васильев В. А., Ладыженский Б. Н., Минаев В. И. Бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций. – М.: Тимр, 1991. – 139с.

2. Верстов В. В. Устройство ограждений стволов шахт для микротоннелирования в условиях городской застройки // Монтажные и специальные работы в строительстве – 1999. – №9. – С. 8-11.

3. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации: справочник строителя / Под ред. А. К. Перешивкина (Гл. 57. Бестраншейная прокладка трубопроводов). – М.: Стройиздат, 1988. – 652с.

© Морозова Ю.А., 2018

магистрант ЯГСХА г. Якутск РС(Я), РФ

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СЫРА «АДЫГЕЙСКИЙ» В УСЛОВИЯХ СХПСПК «БАЙАР»

НЮРБИНСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ САХА”

Формирование эффективного и конкурентоспособного агропромышленного производства и технологии переработки молока и молочных продуктов в СХПСПК «Байар», чтобы обеспечить население экологически чистым и биологически полноценным продуктом питания сыром «Адыгейский».

Адыгейский сыр, свертывание молока, физико-химические показатели, самопрессование,

просаливание и обсушка.

Актуальность темы. Необходимо развитие животноводства и переработки продукции сельского хозяйства для обеспечения населения местной экологически чистой и свежей продукцией.

Цель: изучение технологии производства сыра «Адыгейского» в СХПСПК «Байар» Нюрбинского

Бестраншейные технологии прокладки трубопроводов

Бестраншейный метод подразумевает прокладку магистралей в условиях города, плотной застройки инфраструктурными объектами и ограниченного пространства. Подразумевает применение технологии релайнинга, реновации или санации. Может выполняться путем прокола, гидропрокола, продавливанием или вибропрокалыванием. Ниже рассмотрим, в чем особенности таких работ, и в каких случаях они актуальны. Приведем основные методы и кратко разберем принципы их реализации.

1. Что такое бестраншейные технологии и где они используются
2. Технологии бестраншейного метода
   • Метод санации
   • Релайнинг
   • Реновация
   • Горизонтально направленное бурение (прокладка ГНБ)
3. Как продавить грунт
   • Прокол
   • Гидропрокол
   • Вибропрокалывание
   • Продавливание
4. Итоги

Что такое бестраншейные технологии и где они используются

Термин «бестраншейные технологии» на английском языке звучит как NoDig(«не копай») или TrenchlessTechnologies («технология без траншей»). Простыми словами, подразумевается прокладка кабеля, труб или иных коммуникаций без углубления в землю по всей длине укадки. Методика применяется в условиях крупных населенных пунктов с большим количеством построек, дорог и иных объектов инфраструктуры.

Использование бестраншейной методики позволяет прокладывать коммуникации в любых местах. К примеру, для подведения труб или кабеля в многоквартирный дом все работы ведутся из подвального помещения этого объекта.

Причина в том, что установки для бурения имеют небольшие размеры и потребляют меньше горючего. Кроме того, для обслуживания оборудования хватит двух-трех человек.

Бестраншейные методы позволяют проводить коммуникации под пешеходными дорожками, автомобильными дорогами, небольшими озерами и даже под железной дорогой без нарушения их целостности. К примеру, трубы укладываются в грунт с применением буровых устройств, генерирующих момент вращения и осевое усилие для подталкивания, разворота и изъятия бурильных труб.

Технологии бестраншейного метода

Сегодня существует несколько технологий, отличающихся по особенностям применения и сложности. Решение о выборе подходящего метода принимается с учетом ситуации, длины, назначения и диаметра трубопровода.

Метод санации

Принцип санации подходит для случаев, когда необходимо менять вышедшие из строя участки канализационной, отопительной или водоснабжающей системы. Она применяется везде, где используются трубы и позволяет избежать подготовки новых каналов. Процесс проходит в два этапа:

1. Подготовительный. С двух стороны готовится вход и выход для зацепа новой трубы.
2. Санация. Сначала установочная штанга проталкивается до отверстия на выходе. Там к ней крепится режущая головка и фиксируется труба. При обратном движении головка вырезает стенки трубы и производит утрамбовку осколков в грунт, а после затягиваются новые коммуникации.

Преимущество санации в том, что не нужно тратить время на поиски места под канал, нет риска навредить другим коммуникациям, и отсутствует необходимость вскрывать грунт. При этом никакие объекты инфраструктуры не мешают выполнить поставленную задачу. Если это необходимо, в имеющемся канале можно проложить даже большую трубу, а сами работы занимают много меньше времени.

Релайнинг

Эта бестраншейная технология прокладки трубопроводов применяется при замене более старой магистрали на полиэтиленовые (ПНД) системы. Конструктивные особенности таких изделий позволяют осуществлять крепление с помощью сварки. Для этого на рынке предусмотрено множество аппаратов, обеспечивающих выполнение работы.

Релайнинг можно использовать даже в том случае, когда длина магистралей составляет до 0,7 км. Сварка труб в большинстве случае проводится на поверхности, что делается для удобства и возможности контроля результата.

Алгоритм прокладки следующий:

• Подготовка ям по концам меняемого участка. Глубина определяется с учетом размера техники, глубины размещения трубы или иных факторов.
• Скручивание металлической штанги и ее передача в канал до второго выхода. Для скручивания применяются гидродомкраты.
• Соединение к штанге новой трубы с помощью крепления на конце.
• Постепенная раскрутка штанг и извлечение из ямы после протяжки и разрезания оболочки трубы.

По сути, релайнинг— один из методов санации, подразумевающей реализацию принципа «труба в трубе».

Преимуществом способа является простота, возможность применения в условиях города и минимальный риск повреждения других коммуникаций. Минус в том, что диаметр проходного сечения снижается, но пропускная способность остается на высоком уровне из-за низкого сопротивления ПНД-трубы.

Реновация

Применение такого способа актуально в ситуации, когда прежняя труба имеет небольшие размеры, не соответствующие новым нормам. В таком случае происходит разрушение старого объекта с помощью специального оборудования. После этого в освободившееся пространство проталкиваются новые полимерные трубы. Предварительно в начале и конце участка делается два колодца на расстоянии 150-200 м, а остальная работа ведется через них.
К плюсам реновации стоит отнести:

• возможность работы даже в холодное время года;
• увеличение сечения трубы, а, следовательно, пропускной способности;
• прокладка нового кабеля по уже действующему каналу;
• отсутствие риска просадки / обваливания земли;
• не нужны согласования с диаметром старой трубы.

Горизонтально направленное бурение (прокладка ГНБ)

ГНБ прокладка—технология, предусматривающая разработку грунта с помощью специальных устройств и возможностью прокладки трубопроводов диаметром до 172 см на расстояние до 2000 м и больше.
Бурение производится одним из двух способов:

1. Раздельный. Начала делается шахта, далее извлекается оборудование, и протягивается линия.
2. Совместный. Бурение выполняется одновременно с трубопроводом, который постепенно прокладывается в грунте.

Условно ГНБ делится на два этапа. Сначала делается пилотная скважина с применением скошенной буровой головки. Данные о нахождении и угле наклона головной части передаются на специальный монитор. Как только головка выходит к заданной точке, первый этап оканчивается. На следующем шаге скважина расширяется с помощью риммера или специального расширителя. Здесь важно добиться, чтобы диаметр отверстия был на 25-30% больше размера трубы. На последнем шаге происходит протяжка трубопровода, готовится документация и передается заказчику.

К плюсам ГНБ бурения стоит отнести высокую точность прокладки, безопасность для окружающей среды и отсутствие риска разрушения ландшафта. При необходимости можно проложить трубы почти под любым объектом без риска его повреждения.

Как продавить грунт

Технология бестраншейной прокладки трубопровода подразумевает применение нескольких способов продавливания грунта.

Прокол

Применяется при обустройстве скважин размером до 0,7 м в диаметре в глиняной почве. Суть способа состоит в прокалывании земли с помощью трубы со специальным наконечником. Для выполнения работы требуется усилие до 3 МН, а максимальная длина прохода не больше 80 м. Главным инструментом при решении задачи является насосно-домкратная установка, в состав которой входит гидродомкрат (один или несколько).
Алгоритм действий:

• Создание котлованов с двух сторон. Глубина определяется индивидуально с учетом особенностей.
• Подготовка труб: покрытие гидроизоляции, монтаж наконечника.
• Вдавливание трубопроводов с помощью гидродомкратов.
• Приваривание очередной трубы и ее вдавливание.

Метод прокола чаще всего применяется при прокладке канализационных и водоснабжающих систем. Преимущество в том, что здесь не образуются земляные отвалы, требующие вывоза или распределения. Но есть и минус — необходимость уплотнения грунта, для чего нужно создание немалого усилия.

Гидропрокол

Методика активно применяется при создании скважин. Алгоритм действий такой:

• Готовится труба, к которой крепится специальная насадка.
• Внутрь подается вода под большим давлением с помощью специальных насосов.
• Грязь откачивается из ямы с помощью специальных агрегатов.
• Операция проводится до момента достижения нужной глубины.

Технология наиболее эффективна при работе в мягком песчаном грунте. При правильном подходе за одну смену можно проходить до 30 м. Из минусов стоит выделить небольшую длину — до 40 м для 20-сантиметрового диаметра и до 20 м для 50-сантиметровых труб. Кроме того, работа очень трудоемкая и требует квалификации.

Вибропрокалывание

В основе метода бестраншейной технологии лежит вибрация, применение которой позволяет уменьшить время на выполнение работы.

Способ актуален для плавунных / песчаных пород, а также используются для изъятия старых трубопроводов из шахт. Средняя скорость углубления до 60 метров в час. При этом диаметр трубы может быть не больше 50 сантиметров.

Продавливание

В такой методике труба, как и в случае с прокалыванием, вдавливается в грунт. Особенность в том, что ее конец не закрывается. После завершения работы трубопровод чистится вручную или с применением специальной аппаратуры. Для работы применяются гидродомкраты, которые устанавливаются по окружности. Способ подходит для труб, имеющих диаметр от 80 до 172 см.
Алгоритм действий следующий:

• Установка гидродомкратов в котлован.
• Монтаж будущего трубопровода на направляющей с фиксацией на плите домкрата.
• Проталкивание трубы в землю. Появившаяся пробка убирается с помощью лопат с длинной ручкой или пневматических ударных инструментов.
• Установка первого, а потом и последующих нажимных патрубков.

После завершения укладки первого участка трубы устанавливается второй и последующие. Метод можно использовать в разных местах, в том числе под асфальтированным покрытием или железной дорогой.

Итоги

Применение технологий бестраншейной прокладки— реальный выход в ситуации, когда другие варианты не подходят. Рассмотренные выше методы позволяют защитить окружающую среду, сэкономить деньги и реализовать задачу работы в любое время года. Но есть минусы, связанные с необходимостью привлечения квалифицированного персонала и расходами на покупку дорогостоящего оборудования.

Бестраншейная прокладка и восстановление трубопроводов

В этой статье: чем обусловлена необходимость бестраншейных технологий; виды бестраншейных технологий; технология горизонтально-направленного бурения; технология вибрационного бурения; технология гидравлического разрушения.

Прокладка и ремонт подземных коммуникаций в представлении многих из нас связано с серьезным объемом работ — рытьем траншей, закладкой в них труб, последующим завалом грунтом, отсыпкой и утрамбовкой гравийной подушки, асфальтированием или бетонированием. Неотъемлемыми атрибутами траншейно-укладочных работ выступают в летнее и весеннее время пыль, в осенне-зимний сезон — грязь и слякоть, не говоря уже о полной невозможности использования путей проезда в районе участка проведения работ. Однако траншейного хаоса со всеми его атрибутами вполне можно избежать, если использовать ГНБ бурение (горизонтально-направленное).

Бестраншейные технологии

Эпоха индустриализации изменила города Земли — их расширение сопровождалось развитием сложной системы надземных и подземных коммуникаций. И если надземные путепроводы можно было ремонтировать и заменять с минимальными повреждениями, то подземные работы по замене труб выполнять как-то иначе, чем траншейным способом, было невозможно. 70 лет назад проблема ремонта и восстановления прохудившихся металлических и чугунных труб, выполняющих роль путепроводов для горячей и холодной воды, природного газа, канализационных стоков и т.д., стояла менее остро, чем в наши дни.

Поскольку проблему массового критического износа подземных коммуникаций можно было прогнозировать, в 1976 году в США была создана Национальная ассоциация канализационных служб (NASSCO), целью членов которой стал поиск и разработка технических решений в области бестраншейного ремонта подземных коммуникаций. Со временем аналогичные ассоциации были созданы в ряде стран и в 1986 году объединены в Международное общество по бестраншейным технологиям (ISTT), со штаб-квартирой в Лондоне (Великобритания). Среди участников ISST есть и российское представительство — НПО «РОБТ», сформированное в 1996 году и реформированное в 2003.

Как правило, бестраншейная прокладка коммуникаций производится следующими методами:

• вибрационное (пневматические пробойники). Применяется как при построении новых трубопроводов, так и для реконструкционных работ (разрушение старых труб и их замена на новые). Условие использования данного оборудования — допустимость вибрационных нагрузок на грунт;
• горизонтально-направленное бурение. Оборудование этого вида используется только для укладки новых трубопроводов;
• гидравлическое разрушение. Чаще всего эта технология используется при ремонте изношенных коммуникаций.

Далее рассмотрим подробнее способы производства и оборудование для бестраншейных работ.

Горизонтально-направленное бурение

Данный метод позволяет создавать подземные трубопроводы протяженностью от нескольких метров до многих километров, допустимый максимальный диаметр труб — свыше 1200 мм, они могут быть выполнены как из стали, так и из полиэтилена низкого давления (ПНД).

Машина горизонтально-направленного бурения состоит из металлических рамы и кузова, колесной или гусеничной ходовой базы. В ее кузове расположены гидростанция, дизельный двигатель, буровой лафет, система подачи штанг и панель управления машиной. Между собой машины ГНБ различаются по наибольшему усилию протяжки колонны штанг (измеряется в тоннах), изгибу штанговой колонны (приводится радиус) и интенсивности расхода бентонитового раствора (измеряется в л/мин).

Бурение ГНБ включает в себя следующие этапы: подготовка бурения; бурение пилотной скважины; увеличение диаметра скважины; протягивание через скважину трубопровода; заключительные работы.

Подготовка бурения. Проводятся исследования состава и характеристик грунта, схема существующих подземных коммуникаций, оформляются необходимые документы. С целью выбора наиболее оптимальной траектории прохода скважины участок проведения работ зондируется в нескольких местах, в случае близости подземных трубопроводов закладываются шурфы.

Бурение пилотной скважины. Буровую головку, оснащенную режущим инструментом, устанавливают на машину ГНБ. Зонд локационной системы, размещенный внутри головки, позволяет отслеживать ее позицию, а скос режущего инструмента — осуществлять управляемое бурение. Во время работ сигналы от датчика зонда принимаются локационной установкой и выводятся на монитор оператора, управляющего машиной горизонтально-направленного бурения — выводятся данные о глубине залегания и уклоне головки бура с привязкой ко времени. Кроме того, за положением буровой головки следит оператор с ручным локационным прибором, перемещающийся по участку вслед за буром. В случае отклонения бура от расчетной траектории оператор установки останавливает вращение штанг и корректирует угол скоса буровой головки.

Гибкая штанга амортизатора, колонны штанг с буровой головкой, осуществляет две задачи — понижает нагрузку на штанги и способствует управлению буровой колонны. Форсунки, которыми оснащена буровая головка, предназначены для подачи бентонитового раствора особого состава — во время бурения его под давлением подают в скважину через полые штанги. Основные задачи бентонитового раствора: удаление породы из ствола скважины; охлаждение и смазка буровой колонны и головки; приведение и поддержание породы в состоянии взвеси; стабилизация грунта вокруг колонны штанг; размытие грунта (гидромониторинг).

Бурение пилотной скважины завершается выходом головки бура в проектной точке.

Увеличение диаметра скважины. На месте выхода буровая головка отсоединяется, на ее место крепится имеющая больший диаметр головка расширителя, также оснащенная форсунками для выхода бентонитового раствора, при расширении скважины подаваемого непрерывно. Вращением и тяговым усилием расширитель протягивается по стволу в обратном направлении, увеличивая при этом его диаметр до необходимого — окончательный диаметр ствола скважины должен быть на 30% больше, чем диаметр трубопровода, который будет заведен в нее. Этапы бурения и протягивания расширителя повторяются несколько раз, с каждым новым этапом диаметр головок увеличивают.

Протягивание трубопровода. Трубы, предназначенные под трубопровод, свариваются между собой заранее. После финишного прохода буровой головки (ствол расширен до необходимого диаметра), вместо нее на колонну штанг последовательно устанавливают расширительную головку, вертлюг (приспособление, позволяющее избежать передачи вращения от колонны к трубе), серьгу (соединяет вертлюг с захватом) и захват с трубой. По готовности установку ГНБ запускают и она вводит трубопровод в подготовленный ствол скважины.

На заключительном этапе исполнитель работ подготавливает и передает заказчику документацию, содержащую план-схему положения трубопровода в нескольких плоскостях с привязкой к ориентирам на участке работ.

Преимущества горизонтально-направленного бурения:

• прокладка и ремонт трубопроводов под любым рельефом местности, в грунтах любого типа (в т.ч. плавуны и скальные породы), в различных охранных зонах, в сложных городских условиях;
• значительное сокращение числа разрешительной документации и сроков на ее получение, т.к. потребность в прекращении движения по транспортным магистралям на срок проведения работ отсутствует;
• использование современных буровых комплексов позволяет сократить сроки осуществления работ;
• не требует привлечения тяжелой техники и большого числа рабочих, необходимых при ведении траншейных работ;
• автономность машин ГНБ, т.е. им не нужны внешние источники энергии;
• уровень грунтовых вод не влияет на сроки завершения работ;
• минимальные последствия для экологического баланса и ландшафта в месте проведения работ.

Недостатки работ ГНБ:

• если дистанция прокладки трубопровода менее 2 м, то применение данного метода бурения обойдется дорого;
• управление машиной ГНБ и процессом бурения может производиться только профессионалами — любые ошибки резко увеличивают стоимость работ;
• процесс бестраншейных работ по технологии ГНБ невозможно ускорить — работы могут быть выполнены только в расчетное время.

Вибрационное бурение

Для осуществления бурения методом вибрации используется особый инструмент — пневмопробойник, позволяющий пробивать в толще грунта как горизонтальные, так и наклонные скважины заданного диаметра. Вибрационное бурение используется при прокладке скважин на расстояния до 15 м и диаметром ствола не более 203 мм — к примеру, ими пользуются, чтобы создать проколы под дорогами, не вскрывая при этом дорожного полотна и не останавливая движения транспорта.

Пневмопробойник состоит из металлического корпуса, имеющего форму конуса, внутри него находятся механизмы удара, реверсирования и распределения воздуха. Сжатый воздух подается к пневматическому пробойнику от компрессора по гибкому воздушному шлангу диаметром 25 мм. Длина шланга соответствует дистанции, на которую пробивается ствол скважины, а диаметр корпуса пневмопробойника — диаметру скважины. Производятся пневмопробойники с диаметром капсулы от 44 до 203 мм.

Этапы работ при вибрационном бурении: подготовка котлованов; бурение скважины; размещение коммуникаций в готовой скважине; завершение работ.

Подготовка котлованов. Перед тем, как начать пробивание отверстия при помощи пневмопробойника, необходимо вырыть стартовый и приемный котлован — в первом капсула пневматического пробойника будет установлена, во второй она выйдет после пробивания отверстия. Если необходимая длина скважины превышает 15 м, то понадобиться отрыть промежуточные котлованы через каждые 15 м — большая часть моделей пневмопробойников работает в пределах этой дистанции. Глубина котлованов должна в десять раз превышать диаметр пробиваемой скважины, т.е. при необходимом диаметре 44 мм глубина каждого котлована должна составить 440 мм и больше.

Бурение скважины (неуправляемый прокол). На дно стартового котлована по направлению к приемному (промежуточному) укладывается направляющая, на ней устанавливается пневмопробойник, к его корпусу подключаются воздушные шланги, соединяющие капсулу с компрессором. После выставления направления компрессор запускается и пневмопробойник, под давлением сжатого воздуха начинает импульсное движение к приемному котловану со скоростью около 300 мм/мин., двигаясь параллельно поверхности земли. Отклониться в какую-либо сторону от заданного курса капсула пневмопробойника не может — этому препятствует ее конструкция. Пройдя скважину пневмопробойник выходит в приемном котловане, после чего компрессор останавливается, сжатый воздух стравливается и шланги отсоединяются от капсулы, заглушаются и протягиваются через скважину в направлении стартового котлована.

В подготовленную скважину заводятся коммуникационные линии, для которых она предназначалась — кабели или трубы, диаметр которых должен быть на 25-30% меньше, чем диаметр скважины.

На завершающем этапе скважина с коммуникациями наносится на план, с привязкой к ориентирам на данном участке.

Преимущества вибрационного бурения:

• обеспечивает создание подземной горизонтальной скважины (прокола) без повреждения любых наземных покрытий и коммуникационных путей;
• стоимость проведения работ значительно ниже, чем при траншейном методе;
• значительно меньшие трудозатраты и полное отсутствие потребностей в привлечении тяжелой техники;
• для работы оборудования не требуется опорная стенка;
• малые размеры оборудования позволяют использовать его в подвалах зданий;
• допускается использование в слабых грунтах и плавунах.
• в процессе работы пневмопробойника направление его движения невозможно изменить;
• ограниченная длина скважины (не более 15 м) и диаметр ее ствола (203 мм);
• потребность в стартовых, промежуточных и приемных котлованах.

Помимо создания новых скважин, пневмопробойники используются для замены труб в существующих городских коммуникациях. Капсула пневматического пробойника устанавливается в стартовом колодце, анкерное устройство — в приемном колодце, от него через трубу коммуникаций протягивается стальной трос и закрепляется на носу капсулы пневмопробойника. Под действием сжатого воздуха и натяжения троса капсула движется по изношенной трубе, разрушая ее и расширяя скважину с одновременным затягиванием следом за собой новых полиэтиленовых патрубков, наращиваемых друг к другу резьбовым соединением в стартовом колодце. При помощи пневмопробойника можно заводить внутрь изношенной трубы новую, выполненную из полиэтилена — разумеется, диаметр новой трубы должен быть меньше диаметра существующей.

Гидравлическое разрушение

С использованием гидравлических приборов проводится два вида работ — продавливание стальных футляров и разрушение труб с заменой на новые. Первый вид работ подразумевает циклическое продавливание труб при помощи системы гидравлических домкратов. Оголовье первой трубы оснащается коническим ножом, взрезающим грунт, выемка которого производится через полый ствол, образованный трубами-штангами. Данный метод позволяет выполнить прокол в грунте для труб диаметром 1-1,4 м и длиной до 50 м вне зависимости от преград, расположенных над участком бурения.

Второй вид работ — гидравлическое разрушение — рассмотрим подробнее. В отличие от капсул пневматических пробойников, используемых при вибрационном бурении, разрушающий пробойник («крот») оснащен специальными ножами, привод его осуществляется от гидравлической насосной станции. Наибольший диаметр пробойника — 1200 мм, максимальная длина прохода — 50 м.

Этапы проведения работ: подготовка котлованов; установка оборудования; разрушение существующей изношенной трубы; установка новой трубы, выполненной из полиэтилена низкого давления.

Подготовка котлованов. Стартовый и приемный котлованы отрываются на глубину залегания коммуникаций, которые необходимо заменять. Габаритные размеры приемного котлована должны быть достаточными, чтобы обеспечить свободный ход устанавливаемой трубы, размеры стартового котлована — обеспечить свободную установку гидравлического разрушителя и ввод штанг. Стены и дно стартового котлована необходимо тщательно выровнять — центровка пробойника по отношению к трубе, которую предстоит разрушить, должна быть как можно более точной. На дно стартового котлована отсыпается гравийная подушка или укладывается дощатый настил — мера, позволяющая избежать уклонения разрушающей головки в случае обводнения котлована.

Установка оборудования. Установленный на металлической станине пробойник-разрушитель выставляется в котлован и центрируется внутри него при помощи подъемного крана. Для того чтобы станина пробойника не двигалась по направлению к разрушаемой трубе, необходим вертикальный упор из стальной плиты 1200 мм на 2500 мм, толщиной не менее 15 мм — усилие обратной тяги прибора составляет более 50 т и при отсутствии прочного упора он неминуемо втянет себя в грунт. Опорная плита с одной стороны оснащена узким вырезом, размещаемым перед трубой, которую предстоит разрушить и заменить. По завершении установки, к пробойнику подсоединяются шланги от гидравлической станции, размещенной вне котлована.

Разрушение старой трубы. На этом этапе режущая головка не устанавливается, в канал старой трубы вводятся только штанги, наращиваемые новыми секциями до тех пор, пока их конец не появится в приемном котловане. Гибкость штанг допускает 20° угол искривления канала трубопровода, но не более того.

Установка новой трубы. После выхода штанг в приемном котловане к их концу крепится режущая головка, диаметр которой соответствует внешнему диаметру новой трубы, с использованием цангового захвата к головке крепят трубу, заменяющую старую. Режим работы пробойника переключается на обратный, устанавливается стальной упор. В процессе движения головка разрушают старую трубу, вдавливая ее фрагменты в стенки канала. Процесс замены труб продолжается до выхода конца новой трубы в стартовом котловане, после чего панель упора удаляют, демонтируют штанги и отсоединяют шланги гидравлической системы, затем извлекают пробойник из котлована. Остается лишь подсоединить новую трубу к коммуникационной сети и целостность трубопровода будет восстановлена.

Преимущества бестраншейных работ с использованием гидравлических приборов:

• производится без повреждения дорожного полотна;
• укладка новой трубы выполняется в старый канал;
• единовременная замена труб значительного диаметра (до 1200 мм) на участке более 50 м;
• допускает увеличения диаметра трубопровода по отношению к диаметру старого канала;
• по сравнению с траншейными работами, требующими привлечения большого числа техники и значительной рабочей силы, работы по технологии гидравлического разрушения выполняются меньшими силами и за значительно меньший срок;
• не требует предварительной промывки канала старой трубы;
• в процессе работ отсутствует вибрация;
• работы не сопровождаются нанесением какого-либо экологического вреда.
• необходима подготовка котлованов;
• более высокая стоимость работ по сравнению с траншейными работами.

С учетом практически 90% изношенности существующих коммунальных сетей в России и странах СНГ, бестраншейные технологии — единственный выход из сложившейся ситуации. Бесконечные латания протекающих трубопроводов траншейным методом, обычно практикуемым коммунальными службами, давно изжили себя.

Как производится бестраншейная прокладка труб, и можно ли сделать прокол самому

При проведении трубопроводных магистралей обычно трубы прокладываются в траншеях на проектную глубину. Но в городских или стесненных условиях, возникают ситуации, когда линия труб пересекает водоемы, автомобильные и железные дороги, архитектурные сооружения, уникальный ландшафт и по техническим причинам требуется бестраншейная прокладка труб.

Разработано несколько технологий проведения работ в данной области, при этом используется специальная техника и квалифицированные специалисты. Каждый из методов рассчитан на определенные коммуникации и габаритные размеры прокладываемой линии и несмотря на сложное и дорогое оборудование, приносит экономический эффект.

Рис. 1 Бестраншейная прокладка трубопровода

Что такое прокладка труб без траншей и как это работает

Сущность метода заключается в проведении магистрали под поверхностью земли в отличие от выкапывания поверхностных траншей, которые имеют следующие недостатки:

• Снятие грунта приводит к разрушению верхнего плодородного слоя не только в траншее, но и специальной техникой, а также к загрязнению прилегающей территории, значительно увеличивающему масштабы ущерба.
• При траншейном методе повреждаются насаждения (деревья, кустарники), которые не всегда удается восстановить.
• При проведении работ на асфальтированных автомобильных и пешеходных дорогах разрушается асфальтовое покрытие, использование трасс становится невозможным и требуется дальнейший ремонт — это приносит неудобства и экономически невыгодно.

К достоинствам траншейного способа относят простоту технологии, доступную в бытовом хозяйстве, и распространенность используемой техники, также для выкапывания траншей не требуется высокая квалификация работников.

При использовании бестраншейного метода монтаж и прокладку трубопровода проводят с помощью бурового оборудования, проходных агрегатов, гидравлических и пневматических пробойников.

Где применяется бестраншейная укладка

Метод подземной прокладки трубопроводов без траншей используется для проведения газовых, канализационных и водопроводных коммуникаций, электрических кабелей.

Бытовое использование технологии затруднено в силу сложности и дороговизны применяемого оборудования, поэтому данные работы проводят государственные организации и крупные частные компании.

Преимущества и особенности бестраншейной прокладки

Прокладка труб под землей без использования траншей, когда другие варианты невозможны, имеет следующие особенности:

• Высокая скорость проведения работ.
• Безвредность для окружающей среды, дорожного покрытия, архитектурных сооружений.
• Экономия финансовых средств по сравнению с перекрытием дорог и разрушением их покрытия в случае использования траншей.
• Использование сложного дорогостоящего оборудования, обслуживаемого квалифицированным персоналом.
• Возможность проведения работ в зимнее время года.

Рис.2 Бестраншейная прокладка канализации технологией санации

Бестраншейная прокладка труб — виды и способы

Существующие технологии позволяют укладывать трубопроводные магистрали на большой глубине при проведении новых линий или внутри каналов старых труб, иногда с их разрушением.

Реконструкция и замена трубопровода методом санации

Санацией называют метод проводки линий с использованием старых коммуникаций, при этом различают две технологии:

• Релайниг. Данный метод санации применяется, если старый трубопровод сохраняют и он служит оболочкой для новой магистрали, которую протягивают внутри.
• Реновация. Данная методика заключается в том, что при прокладывании новой линии происходит разрушение старой — ее разрезают вдоль роликовыми или неподвижными ножами и расширителем увеличивают радиус окружности проходного канала, вдавливая остатки оболочки в землю.

Технология релайнинга

Релайнинг является наиболее экономически выгодным методом в ситуации, когда устаревшую магистраль меняют на современную пластиковую (полиэтилен низкого давления ПНД) чуть меньшего диаметра. Технология производства трубы ПНД позволяет осуществлять ее соединение свариванием, для этого промышленностью выпускается широкий ряд устройств, осуществляющих выравнивающую обработку, нагрев дисковым утюгом и сварку торцов. При проведении работ по протяжке длина ПНД магистрали может достигать 700 метров, в процессе подачи на поверхности производят сваривание труб (10 — 12 м.) специальными подходящими по габаритам дорогостоящими электронными агрегатами.

Довольно часто необходима протяжка по старому стальному трубопроводу полиэтиленовой линии чуть большего радиуса — для этого используют технологии протяжки со специальным ножом-расширителем, которым разрезают трубопровод вдоль. Проводимые работы состоят из следующих этапов:

1. По краям заменяемого участка выкапывают рабочий и принимающий котлованы нужного размера (зависит от глубины залегания трубопровода и габаритов машин) для размещения инженерной техники.
2. При помощи специального механизма гидравлических домкратов скручивают металлические штанги и подают их в канал, проталкивая до выхода из линии в приемном котловане.
3. Подсоединяют к металлической штанге пластиковый трубопровод через крепеж, который находится на специальном наконечнике в виде ножа-расширителя.
4. Гидравлическая машина производит протяжку в обратном направлении с одновременным продольным разрезанием стальной трубной оболочки. При этом штанги по мере извлечения раскручивают и извлекают из котлована.

Рис. 3 Пример применения пневмомашины для укладки участков трубопровода из ПНД

Реновация

Технология применяется в случае, если старый трубопровод имеет существенно меньший диаметр и не соответствует техническим требованиям новой линии, с помощью данной методики разрушают трубопроводы из хрупких (керамика, пластик, асбестоцемент) и стальных оболочек. Для протяжки используются гидростанции, разрушение происходит при помощи насадок с радиально расположенными ножами, преимущества метода заключаются в следующем:

• Используются старые тоннели, поэтому отпадает необходимость в проведении работ по созданию нового канала.
• Возрастает безопасность работ, исключены возможные риски повреждения других коммуникаций.
• Нет необходимости согласования с диаметром старой трубы, методику используют для создания шахт больших размеров в окружности.

Методы продавливания грунта

При закрытых способах укладки трубопроводов (под дорогой, архитектурным сооружением) в отсутствии старых линий монтируют защищающий кожух, внутри которого размещают рабочую магистраль меньших габаритов.

В качестве защитных оболочек используют стальные, сварные, бесшовные или спиральношовные трубы с толщиной, зависящей от технологии укладки.

Протяжку защищающих кожухов проводят по технологиям продавливания, различными способами прокола, горизонтального бурения, в крупных городах для размещения коллекторных линий и туннелей используют щитовой метод подземной проходки.

Прокол

Технология, по которой выполняется прокол, используется при устройстве скважин диаметром до 700 мм. в грунтах с повышенным содержанием глины. Сущность метода заключается в протыкании земляной породы трубой с наконечником конусообразной формы без ее удаления, после чего грунт уплотняется.

Продавливание труб требует значительных усилий (до 3000 кН.), при большой протяженности стальная линия не выдерживает нагрузки, поэтому проходимое расстояние до 80 м.

Основным агрегатом для проведения данной процедуры служит гидравлический домкрат, работы проводят в такой последовательности:

• Прорывают рабочий и принимающий карьеры с размерами, определяемыми глубиной залегания и конструктивными габаритами буровой рамы с домкратом, размещают в них соответствующее оборудование.
• Готовят трубы стандартной длины 6 м., покрывая их гидроизоляцией и устанавливая наконечник соответствующей формы, для небольших расстояний используют модели с открытым концом. Домкратами производят механическое вдавливание трубы с изменением направления хода, усилие передают через удлиняющие патрубки, шомполы и хомуты. В процессе прокалывания производится замена патрубков с шагом в 1 м. на большую длину возвращением штока домкрата в начальное состояние и увеличением их размера, пока длина углубления не достигает 6 метров.
• Приваривают следующую трубу, устанавливая удлиняющий патрубок наименьшего размера, и повторяют процедуру до тех пор, пока канал не будет полностью пройден.

Гидропрокол

Использование водного давления является эффективным способом прохода земляной породы, широко применяемым при бурении скважин. При использовании этого метода проходная труба оснащается специальной насадкой, в которую под давлением подается вода. Для закачки используют центробежные электронасосы, откачку грязи из ямы проводят промышленными шламовыми или дренажными агрегатами.

Технология эффективно применяется в хорошо размываемых породах из песка, отличается простотой и хорошим темпом прохода (30 м. за смену), к недостатком относят малую общую длину шахты (40 метров для 200 мм. и 20 м. для 500 мм. отверстий) и тяжелые условия труда проходчиков.

Вибропрокалывание

Использование техники прокола с помощью вибраций позволяет ускорить проведение работ по прокалыванию в песчаных и плывунных породах, технология также широко используется для извлечения старых трубопроводов из шахт. Скорость проходки при использовании ударно-вибрационных вдавливающих установок УВВГП-400 составляет до 60 м. в час, максимальная длина шахты 60 м. при трубном диаметре до 500 мм.

Рис. 4 Бестраншейная прокладка прокалыванием

Продавливание

Продавливание трубопроводов открытым концом с извлечением земляной пробки применяет в любых видах пород при протяженности скважины до 100 метров и трубной окружности 800 — 1720 мм. Способ прокалывания применяют для стальных линий, коллекторов и туннелей из железобетона. При работах в грунт выдавливают трубный торец, оснащенный ножом, а внутреннюю пробку разрабатывают и извлекают из забоя.

Для вдавливания применяют гидродомкраты в различном количестве, работающие от электронасосов высокого давления, их усилие доходит до 3000 кН., а ход штока лежит в диапазоне 1,1 — 2,1 м.

Если требуется продавить отверстие большого диаметра, используются мощные агрегаты из домкратов, способность создавать усилия в 10 000 кН.

Для осуществления прокалывания вырывают рабочий и принимающий карьеры, длина которых для изделий большой окружности составляет до 12 м., а ширина 5 м., стандартная глубина расположения берется на 0,2 м ниже высоты залегания проходного канала.

В принимающем карьере производят демонтаж кольцевого ножа после проходки, это определяет его рабочие размеры. Работы по проталкиванию проводят в несколько этапов:

• При подготовке сооружают рабочий и принимающий карьер нужных размеров, устанавливает опорную стену и направляющие, по которым перемещают трубы, размещают силовые домкраты.
• Процесс продавливания гидравликой производят с использованием патрубков, которые периодически удлиняют на длину хода штока, а при достижении максимального углубления приваривают следующую трубу, и процесс циклически повторяют.
• При проходке железобетонными изделиями или коллекторами не допускается прямое механическое воздействие на их корпус, усилие передается на нажимную раму, которая помещается между проходным трубным торцом и патрубками, передающими энергию.
• Выемку грунта внутри трубы производят механизированным методом при помощи телескопического ковша (желонки, челнока), которые размещаются внутри трубного канала и извлекается канатами при наполнении. Их опорожнение производится через специальное разгрузочное окно, после чего они с помощью нажимных патрубков снова направляются в канал. Иногда для удаления грунта пользуются гидроразмывом и откачкой шлама помпами, измельчением его гидромонитором и извлечением из канала шнековым способом.

Для промышленной проходки широко применяют виброударные установки (УВГ-51), в которых забивание происходит при помощи вибромолота, использование пневмопробойников особенно эффективно для шахт до 530 мм. — при проходе извлечение грунта из канала не требуется.

Рис. 5 Метод продавливания труб

Метод горизонтально направленного бурения ГНБ

Различают два вида буровой проходки:

• Раздельное. При данном способе вначале бурами формируют шахту, а после извлечения инструмента протягивают линию.
• Совмещенное. При данном виде бурение осуществляется вместе с трубами, которые продвигают по каналу.

Установки горизонтального бурения (УБ, УГБ) позволяют производить проход с укладкой линии со скоростью до 19 м. в час при длине шахты до 60 м., диапазон размеров пробуренных отверстий 325 — 1420 мм., более производительные агрегаты этого типа способны прокладывать магистраль до 120 м.

Проходка производится ножевыми насадками с удалением породы шнековым конвейером, для больших размеров используется выполнение пилотной скважины малого диаметра. После ее проходки на шнек устанавливают специальный расширитель и переводят буровую установку в обратный режим.

Рис.6 Проход с помощью специального проходческого щита (микротоннелирование)

Хотя усилия, применяемые при бурении, ниже, чем при прокалывании, к значительным недостаткам способа относится необходимость транспортировки грунта из пробуренной скважины. Новые технологии прокладки позволяют избежать данного недостатка — шахту прорезают ножами пропеллерного типа с дальнейшей раскаткой породы в затрубном пространстве.

Эффективная методика проделывания горизонтальных шахт — применение самоходных пневмомашин (Крот), которые образуют канал с плотными стенами шириной 63 — 400 мм. и длиной до 50 м.

Устройство представляет собой самоходную пневмомашину ударного принципа действия с ударником, осуществляющим поступательные и возвратные колебания под воздействием сжатого воздуха. Поддержание точности заданного направления определяется значительной длиной корпуса, обратному движению противостоит трение о земляные стенки.

Рис. 7 Способ направленно шнекового бурения

Как произвести прокол своими руками

В бытовых условиях, если необходимо проложить подземный водопровод или газовую линию малого диаметра в дом на небольшое расстояние, можно использовать промышленные техники прохода.

Одним из эффективных видов является гидропрокол отверстия в земле, для проведения следующих работ поступают таким образом:

• Берут металлические трубы нужного диаметра в 1 м. (большая длина трубы потребует слишком объемного места проведения работ) на всю длину отверстия и нарезают на них с одного конца резьбу, к другому приваривают муфты с внутренней резьбой аналогичного сечения и шага.
• Для подачи воды применяют погружной или поверхностный электронасос, используя переходную муфту, один конец который крепят к трубному торцу, а к другому присоединяют выходной патрубок насосного агрегата.
• Выкапывают в земле приямок необходимой глубины и длиной, позволяющей удобно располагать в нем стальной метр трубы для проталкивания.

Рис. 8 Гидпропрокол своими руками — оборудование

• Заранее производят расчет траектории скважины, подключает трубу к электронасосу, подают воду и начинают проталкивать ее в землю, контролируя направление и отклонение по вертикали строительным уровнем.
• После углубления первой трубы отключают электронасос, отсоединяют его патрубок и прикручивают вторую трубу на резьбу, подключая с другого конца электронасос и подводя к ней воду.
• Операцию периодически повторяют до полного прохода канала на нужную длину, по завершении работ трубопровод извлекают и демонтируют.
• В канал вставляют водопроводную трубу ПНД, выводят в нужное место и на этом работа считается завершенной.

Для вертикальной прокладки шахты в доме используют самодельный бур, длина которого также зависит от глубины линии, его проворачивают с помощью дрели или перфоратора.

Самодельные буровые приспособления можно использовать и для горизонтальной проходки в быту, при этом вращение бура осуществляют с помощью электроинструмента, удлиняя его металлическими штангами с резьбовым соединением.

Рис. 9 Горизонтальное бурение своими руками

Бестраншейная прокладка трубопроводов является эффективным методом решения задач в случаях, когда выкапывание траншей невозможно или экономически нецелесообразно. При проведении работ используется широкий ряд промышленных способов с применением специального оборудования, некоторые технологии можно успешно применять в быту.

Подборка видео самостоятельной бестраншейной прокладки труб различным подручным инструментом

Бестраншейные технологии прокладки инженерных коммуникаций

В настоящее время, выбор оптимального способа ремонта, прокладки инженерных коммуникаций — первостепенная задача в освоении подземного пространства современных мегаполисов, для крупных городов инженерные коммуникации являются неотъемлемой частью комфортной среды обитания современного жителя мегаполиса. Существуют различные способы прокладки инженерных коммуникаций, такие как открытая прокладка, с различными видами крепления траншеи, и бестраншейная прокладка коммуникаций, которая является динамически развивающимся и наиболее перспективным направлением подземного строительства.

Бестраншейная прокладка трубопровода, США

Применение бестраншейных технологий при прокладке инженерных коммуникаций позволяет оставлять нетронутыми полезные площади и ландшафт, а также осуществлять прокладку коммуникаций, в тех случаях, когда на поверхности уже имеется искусственное сооружение и другие препятствия. Это позволяет исключить расходы на восстановление прилегающих территорий, а так же сократить сроки проведения работ. Таким образом, бестраншейные технологии – это термин для наименования различных методов и технологий строительства и ремонта инженерных коммуникаций, а также для других подземных работ, проводимых закрытым способом, то есть без выемки траншей и без разрушения дорожного покрытия, благоустроенных участков городской территории.

Еще вначале 80-х гг. зарубежные специалисты рассматривали неэффективность использования открытых методов строительства в коммунальном хозяйстве, которые несут различные неудобства и затраты для крупных городов. Первое широкое ознакомление российской инженерной общественности с многообразными зарубежными технологиями бестраншейного восстановления действующих трубопроводов различного назначения и их прокладки пришлось на 90-е гг. ХХ века. Осознание реальности, целесообразности и возможности применения бестраншейных технологий в нашей стране послужило мощным импульсом их пропаганды в последующие годы.

Горизонтально направленное бурение, США

Основные методы бестраншейных технологий

Метод прокола

Одним из первых и наиболее простых методов бестраншейных технологий является метод прокола. Суть метода заключается в образовании скважины за счет уплотнения массива грунта. Технология работ выглядит следующим образом: сначала вырываются два котлована требуемой глубины – стартовый и приемный. В первом устанавливается рама с домкратами, и движимая их усилием снаряженная наконечником труба, в буквальном смысле, пронзает массив грунта и постоянно удлиняемая за счет добавления новых секций, выходит в приемном котловане.

Необходимое для прокола усилие (обычно оно составляет от 150 до 2000 кН) прямо пропорционально квадрату радиуса сечения скважины, что автоматически позиционирует эту технологию в область малых диаметров труб. Важное значение имеют свойства грунта – пористость (чем она меньше, тем тяжелее сделать прокол) и коэффициент трения стали о грунт. Свою лепту в требуемую величину усилия вносят масса трубы и длина скважины (поэтому особенно длинные проколы нецелесообразны). Изначально прокол был просто «механическим». Затем появились его усовершенствования: гидропрокол (когда струя воды под давлением выходит из расположенной впереди трубы специальной насадки и, размывая грунт, помогает ей двигаться вперед) и вибропрокол (в этом случае применяются специальные источники продольно-направленных колебаний – вибромолоты).

Плужный метод бестраншейной прокладки труб

Сущность метода запахивания труб состоит в плавном перемещении плуга и протягивания их через кассету. Передвижение плуга осуществляется при помощи тягача, с которым плуг соединен стальным тросом, намотанным на барабан лебедки. Модернизированная конструкция позволяет запахивать не только пластиковые трубы, но и звенья чугунных труб с муфтовыми соединениями, имеющими тяговый замок с продольным силовым замыканием TIS-K. При этом сила тяги, воздействующая на замок, не должна превышать 100 кН, а скорость протяжки трубопровода от 6 до 10 м/мин.

Вытесненный на поверхность грунт может заравниваться землеройной машиной или катком. Наиболее приемлем для легковытесняемых грунтов. Удобен для прокладки коммуникаций через водоемы. Применяются отечественные и импортные бестраншейные вибрационные кабеле- и трубоукладчики. По некоторым данным, производительность метода может составлять до 15 км прокладки коммуникаций в сутки.

Санация газопровода методом Феникс, Москва

Горизонтальное направленное бурение — ГНБ

Метод горизонтального бурения состоит в одновременном бурении горизонтальной скважины и прокладки в ней трубы. Скважину создает буровая коронка, насаженная на вал шнекового конвейера, который предназначен для удаления грунта из трубы и вращается с частотой 5,1…31,9 об/мин. Труба подается в скважину полиспастом и лебедкой, приводимой в действие двигателем внутреннего сгорания. Все узлы такой установки, получившей название машины горизонтального бурения, смонтированы на общей раме. С помощью этой установки прокладывают трубы диаметром от 100 до 1000 мм на длину 20…45 м в песчаных грунтах и до 100 мм — в глинистых.

Применяют машины разных типов, отличающиеся методом разработки грунта, способами его транспортирования внутри трубы и удаления из котлована, а также конструкцией буровой коронки. Грунт разрабатывают резанием или резанием и размывом водой под давлением.
Если конструкция машин такова, что в процессе бурения прокладываемая труба перемещается вместе с буровой машиной, установленной и закрепленной на конус трубы, то длина рабочего котлована определяется общей длиной перехода (прокладываемой трубы). Если буровую машину устанавливают и закрепляют на отдельной деревянной раме, укладываемой на дне рабочего котлована, то его длина не превышает 15 м, что достаточно для размещения бурового оборудования и прокладываемой секции трубопровода. Ширина котлована по дну — 2…3 м, глубина на 0,5…0,6 м больше проектного заложения трубопровода.

Способ продавливания

Сущность способа продавливания состоит в том, что трубу вдавливают в грунтовый массив открытым концом, а грунт, попадающий внутрь по мере ее продвижения, разрабатывают и удаляют средствами гидромеханизации или вручную. Схема выполнения процесса в основном аналогична применяемой при проколе. Различие состоит лишь в том, что продавливанием прокладывают трубы диаметром от 600 до 1400 мм и на расстояние до 80 м. Это требует установки четырех, а иногда и шести гидравличесских домкратов, усложняющих конструкцию упора, рамы для домкратов и наголовника.

Снизить усилия продавливания можно, придав режущей кромке трубы заостренную форму ножа (под углом 15…20° с утолщением ее на 50…60 мм по отношению к наружному диаметру трубы). Такие ножи в виде стальных секций длиной до 2 м применяют для прокладки железобетонных труб. Длина проходки из одного рабочего котлована — от 30 до 80 м. Более длинные трассы делят на несколько участков. Из каждого котлована проходку ведут сначала в направлении одного участка, затем — в противоположном. Рабочий и приемный котлованы к продавливанию труб подготавливают так же, как и при проколе. Давление от домкратов трубе передается наружными шомполами. Их так же, как и внутренние, блокируют с одной стороны со штоками домкратов или нажимной балкой, а с другой — с наголовником. Скорость и трудоемкость проходки продавливанием зависят от диаметра трубы, длины прокладки, свойств грунта и способов его разработки.

Микротоннелирование, Польша
Источник: Альбом The Wonders of Trenchless Technologies, ISTT

Шнековое бурение

Метод управляемого продавливания труб, осуществляемого с высокой степенью точности в самых разнообразных грунтах. Этот метод позволяет проходить подземные выработки без риска обрушения забоя, избежать значительных деформаций поверхности, что особенно важно при проходке коллекторов под существующими сооружениями и коммуникациями. Для данного метода характерны: скорость проходки до 150 м., диаметр труб от 600 мм до 1820 мм.

Микротоннелирование

Этот метод основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционно управляемого проходческого щита, выдвигаемого из заранее подготовленной стартовой шахты. После завершения проходки (а она может вестись в прямолинейном или криволинейном направлении) его извлекают из приемной шахты. От продавливания микротоннелирование отличается большей длиной проходки (до 500 м, а при необходимости до нескольких километров), скоростью и точностью (независимо от длины трассы она контролируется компьютерным комплексом с применением системы лазерного ведения). А кроме того, минимизацией затрат и материальных ресурсов.

С помощью микротоннелирования можно «пробиться» через грунты любой категории – от неустойчивых суглинков и водоносных песков до скальных пород, работать в смешанном забое, не бояться появления в грунтовом массиве по трассе крупнообломочных включений, валунов, гальки и щебня. Для прокладки микротоннелированием используются самые разные трубы: полимербетонные, железобетонные, керамические, стеклопластиковые, асбестоцементные.

Санация

Способ замены труб, производимый без прекращения движения транспорта, объездов, пробок, и.т.п. Способ основан на принципе динамического удара: разрушающая головка продвигается по заменяемому трубопроводу из бетона (без арматуры), асбоцемента, ПЭ и чугуна, разрушает их. Одновременно затягивается труба такого же или большего диаметра.