OffLine версия Рекламодателям О нас
товаров 5548    фирм 734   статей 928

блокнот 0
№21
 
ГНБ и другие. Горизонтально-направленное бурение, бестраншейные технологии
Главная     Лента     Авторы     Источники     Архив   
Товары в каталоге



бурение   бурильная техника   ГНБ   горизонтально-направленное бурение  

Словарь


Также по теме:

Современные технологии свайного фундаментостроения
Сегодня на строительных площадках Санкт-Петербурга представлен широкий спектр оборудования для устройства свайных оснований – все оно олицетворение того,...

Винтовые сваи в строительстве
Фундаменты на винтовых сваях и анкерные закрепления обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными свайными технологиями. Наиболее...

Машины и оборудование для погружения в грунт винтовых анкеров и свай
Расширение области применения винтовых свай тесно связано, с одной стороны, с появлением потребности в таких сваях, а с другой – с облегчением работ по...



ГНБ И ДРУГИЕ

(бестраншейные технологии находят все более широкое применение в народном хозяйстве)

Установка горизонтально-направленного бурения Grundodrill 13X/15X 
фирмы Tracto-Technik.

Рис. 1. Установка горизонтально-направленного бурения Grundodrill 13X/15X фирмы Tracto-Technik.

Для того, чтобы горизонтально-наклонное бурение(ГНБ) стало неотъемлемой частью строительного пейзажа (при этом в силу своих особенностей его почти не нарушающей), потребовалось стечение сразу нескольких обстоятельств. Во-первых, должны были появиться технологии, сделавшие горизонтально-наклонное бурение возможным в принципе. Во-вторых, применение ГНБ в промышленных масштабах должно было стать рентабельным (иначе все бы так и осталось на стадии экспериментальных работ). В-третьих, «созреть» комплекс социально-экономических и экологических факторов, сделавших его востребованным со стороны общества. Последних, как раз, оказалось даже с избытком: урбанизация, а значит, потребность во все большем количестве городских инженерных коммуникаций; рост стоимости земли, и, как следствие, уплотнение городской застройки; стремительное развитие трубопроводного транспорта с неизбежной необходимостью преодоления многочисленных естественных (реки, заболоченные пространства) и искусственных (каналы, шоссе, железнодорожные линии, аэродромы и т. д.) преград. Освоенная цивилизацией среда ( в т. ч. и подземное пространство) усложнилась, стала чересчур уязвимой для безцеремонных, агрессивно нарушающих ее целостность, вмешательств. Перекрыть, пусть даже на несколько часов, улицу в городе или загородное шоссе, вырубить часть аллеи или «прорезать» просекой лесной массив для того, чтобы вырыть траншею, стало непозволительной роскошью.

Впервые все вместе «сошлось» в 60 х годах прошлого, XX столетия в Соединенных Штатах Америки. Наверное, не только в Америке, но именно там нашелся человек, который сумел превратить смелую идею в новое направление бестраншейных технологий. Звали его Мартин Черрингтон (Martin Cherrington). Когда в начале 60 х он начинал свою карьеру строителя, бестраншейные технологии уже существовали, но, будучи недостаточно управляемыми и не способными преодолевать большие расстояния, они решали локальные задачи – пересечь шоссе, перекресток или железнодорожную линию, чтобы протянуть под ними трубопровод длиной несколько десятков метров. В 1963 году, прокладывая кабель в одном жилых массивов в пригороде Лос-Анджелеса (причем никаким не бестраншейным, а самым традиционным способом), М. Черрингтон увидел, как работавший по соседству подрядчик, используя бурение, выполнил тот же объем работ существенно быстрее. Уже через год, в 1964 году, он изготавливает свою первую буровую установку и организует строительную фирму Titan Contractors, специализирующуюся на бестраншейных технологиях.

Успеху дела помогает счастливый случай. Как раз в это время власти его города Сакраменто активно включаются в национальное движение под девизом «Сделаем Америку чище», курируемое супругой тогдашнего президента США Л. Джонсона. Одна из составляющих наведения чистоты – «упрятывание» под землю по возможности как можно большей части инженерных коммуникаций, уродующих внешний вид населенных пунктов. Под осуществление этой программы выделяются немалые деньги. Часть из них достается фирме Titan Contractors, выполняющей заказы местной энергетической компании. На них изготавливаются еще нескольких установок. Но через некоторое время строительный бум в Сакраменто сходит на нет, никакой общественной или государственной поддержки бестраншейные технологии не получают (более того, существует мнение, что такое горизонтально-направленное бурение земли под шоссе вредно для дорожных одежд), продолжая развиваться исключительно за счет энтузиазма таких, как М. Черрингтон.

Одними из первых в Санкт-Петербурге начали осваивать современные технологии бестраншейной прокладки трубопроводов специалисты компании СМУ 303. Работы ведутся круглый год: и летом...
Рис. 2. Одними из первых в Санкт-Петербурге начали осваивать современные технологии бестраншейной прокладки трубопроводов специалисты компании СМУ 303. Работы ведутся круглый год: и летом...
...и зимой.
Рис. 3. ...и зимой.

Проходит еще несколько лет. И в 1971 м в Titan Contractors обращается один из инженеров PG&E, главной энергетической и газовой компании в Калифорнии, с просьбой о помощи. Южнее Сан-Франциско строящемуся газопроводу необходимо пересечь реку Пайджеро (Pajaro River). В силу горно-геологических условий (высокий крутой берег, специфика грунта) и еще целого ряда причин традиционные технологии обойдутся чересчур дорого, может быть, попробовать бурение? Почему бы и нет. Решают бурить две вертикальные скважины на разных берегах, а потом соединить их основания горизонтальной. Возвращаясь домой после осмотра будущей стройплощадки, М. Черрингтон вспоминает, что иногда горизонтальные скважины, которые они бурили в кварталах Сакраменто, непроизвольно изгибались и выходили на поверхность в самых неожиданных местах (что и не удивительно, никаких локационных систем тогда не было, бурили «на удачу», и если бур выходил в середине перехода, начинали все заново, уменьшив угол забуривания). Но то, что тогда было неудачей, могло стать решением поставленной перед ним задачи. Итак, решено – будет только одна скважина. Начавшись на одном берегу, она, углубившись, обойдет русло реки снизу, и выйдет на поверхность на другом.

Но необходима проверка. В качестве полигона выбирается другая река Feather River рядом с Сакраменто. Сначала угол забуривания составляет 10 градусов, потом 15, 30. И удача – через 300 футов скважина выходит на поверхность. Так, соединив применявшуюся в нефтегазовой промышленности технологию наклонно-направленного бурения и используемое строителями бурение горизонтальное, М. Черрингтон стал родоначальником нового метода – бурения по заданной криволинейной траектории или наклонное бурение ГНБ. И он, и его заказчик шли на риск, но он оправдал себя. Труба газопровода диаметром 115,3 мм и длиной 231,6 м прошла под дном реки Пайджеро.

Потом будут десятки гораздо более могучих рек, но она стала первой. В 1972 году М. Черрингтон строит по технологии ГНБ один переход, в 1973 г. – два, а в 1974–1975 гг. – 7 переходов. Самый длинный из них достигает 513,6 метра, самый большой – диаметра более чем 200 мм. Еще нет локационной аппаратуры, вместо бентонитового раствора используется обычная вода. Но главное сделано – горизонтальное направленное бурение начинает стремительно набирать ход. С конца 70 х – начала 80 х годов его внедрение в США и Европе становится лавинообразным. К 1992 г. уже 90 % всех речных переходов в США сооружается методом горизонтально-направленного бурения. Строители научились затягивать трубы диаметром более метра и на длину до двух километров (до конца 1970 х годов их только проталкивали), причем не одну, а при необходимости пучком из нескольких.

Распространяясь по всему миру, метод приходит в Россию. В 1985 г. Государственным комитетом по науке и технике (ГКНТ) разрабатывается программа по созданию оборудования для бестраншейной прокладки трубопроводов и кабелей связи через естественные и искусственные преграды. К ее выполнению привлекаются ведущие научно-исследовательские, конструкторские и производственные организации. В 1987 г. на заводе «Уралмаш» такое оборудование изготовлено. Проводятся его испытания. Но времени на исправление ошибок и подготовку к серийному производству уже не остается. Проходит еще несколько лет, и на российский рынок начинает поступать импортная продукция. Сначала очень осторожно (в 2000 г. работает всего около полусотни установок ГНБ), но потом все активнее.

Но в этом месте, отдав должное горизонтально-наклонному бурению, нельзя не вспомнить и о его предшественниках и «коллегах» – других видах бес-траншейных технологий.


ОСНОВНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ ГОРИЗОНТАЛЬПО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ
основные потребители технологии горизонтально-направленного бурения

По данным журнала Underground Construction и Международной Ассоциации Специалистов Горизонтального Направленного Бурения (МАС ГНБ)


ВОЗРАСТ ИСПОЛЛЬЗУЕМОЙ ТЕХНИКИ
возраст используемой техники

По данным журнала Underground Construction и Международной Ассоциации Специалистов Горизонтального Направленного Бурения (МАС ГНБ)



Метод прокола

Одним из первых и наиболее простых приложений бестраншейных технологий стал метод прокола – образование 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).

Установка ТТ-Groundoburst фирмы Tracto-Technik
Установка ТТ-Groundoburst фирмы Tracto-Technik для статического способа разрушения и замены труб.
Установка шнекового бурения 60-1200
Рис. 6. Установка шнекового бурения 60-1200 G2 (American Augers®, Astec Underground)

Пример современного оборудования для прокола – установки P40 и P80 фирмы Ditch Witch, способные осуществлять бестраншейную прокладку труб, футляров и других инженерных коммуникаций при максимальном диаметре тоннеля 325 мм на расстояние до 61 и 150 метров, соответственно. Прямая и обратная тяга у Р40 составляет 17800 кг, у Р80 – 36800 кг. Вес установок – 135 кг (с рамой 200 кг) и 200 кг (320 кг).

Говоря о технологии прокола, нельзя не вспомнить о пневмопробойниках – самодвижущихся пневматических машинах ударного действия, рабочим органом которых является образующий скважину корпус, а источником энергии служит сжатый воздух. Под его воздействием расположенный внутри корпуса ударник совершает удары по переднему торцу с частотой 200–600 в минуту, заставляя того двигаться все дальше и дальше (обратно не дает трение о грунт).

Первооткрывателями этого направления в нашей стране стали горняки. Еще в 60 х годах в Институте горного дела Сибирского отделения Академии наук СССР появились разработки, реализованные Одесским заводом строительно-отделочных машин. В 1969 году там были собраны первые опытные образцы. А спустя несколько лет налажен выпуск целой серии реверсивных машин для прохождения скважин различного диаметра, так называемых «кротов», начиная от самого маленького весом всего 14 кг ИП-4610 для проходки скважин диаметром 55 мм и длиной до 40 м до тяжелой (370 кг) машины СО-166, служащей для забивания в грунт стальных труб диаметром до 630 мм и длиной 25 м.

Это оборудование вызвало интерес за рубежом. В 1971 м американская компания «Элпид Стрил энд Трактор Продакт» приобрела лицензию на право производства, использования и продажи пневмопробойников на территории США.

Сегодня на российском рынке этот вид оборудования представляют несколько зарубежных и отечественных компаний. В ассортименте Vermeer 23 модели пневмопробойников, диаметром от 45 до 580 мм, весом от 8 до 4237 кг.

Линейка пневмопробойников компании Vermeer

Рис. 4. Линейка пневмопробойников компании Vermeer.

Немецкая Tracto-Technik GmbH (TT Group) выпускает 11 типов машин весом от 8 до 260 кг и диаметром – от 45 до 180 мм (диаметр трубы – от 40 до 160 мм).

В ассортименте швейцарской Terra AG 26 моделей весом от 9 кг до 2,5 т, диаметром от 45 до 565 мм.

По сравнению с установками ГНБ пневмопробойники отличает относительная дешевизна (а значит, доступность даже для сравнительно небольшой подрядной организации). С их помощью можно прокладывать или ремонтировать коммуникации в непосредственной близости от соседних, поскольку работа пневмопробойника не сопровождается значительным уплотнением грунта в окружающем массиве. Но при встрече с препятствиями (камнем, например) пневмопробойник может отклониться от заданного направления (а оно поддерживается благодаря осевой симметрии и достаточно большой длине) и быть утерянным. Существуют и другие ограничения. Например, пневмопробойники нельзя применять для скального или болотистого грунтов.

Область применения всех видов прокола ограничивается диаметром 500 мм и длиной до 100, реже до 150 м. Скорость проходки при этом составляет от 2–6 м/ч (механический прокол) до 30–40 м/ч у пневмопробойников.


Продавливание

Если при проколе грунт, вытесненный из скважины, попросту «вдавливается» в стенки скважины, то при продавливании он, подобно керну при колонковом бурении, поступает в снаряженную ножом трубу, что позволяет работать с трубами гораздо большего диаметра (до 2000, а отдельных случаях даже 3000 мм). Проталкивание трубы, как и при проколе, осуществляется домкратами. Давление передается через наголовник сменными нажимными удлинительными патрубками, шомполами или зажимными хомутами. Труба (стальная или железобетонная) вдавливается циклически, путем попеременного переключения домкратов на прямой и обратный ход. Прилагаемое усилие до 3000 кН. Возможно использование виброударных установок, гидроразмыва, комбинации гидромонитора, размывающего грунт, и шнека, его удаляющего.

Длина продавливания составляет обычно до 100 м. Cкорость проходки при применении гидравлических домкратов – до 10–12 метров в смену. Работы могут вестись как с разрушением, так и без разрушения старой трубы.


Горизонтальное бурение

Способом горизонтального бурения можно проходить выработки для бестраншейной прокладки трубопроводов практически любых диаметров и с относительно меньшими усилиями, чем при проколе или продавливании. Определенную трудность представляет удаление грунта из пробуренной скважины.

Подготовка к работе буровой установки шнекового горизонтального бурения производства немецкой фирмы Schmidt-Kranz

Рис. 7. Подготовка к работе буровой установки шнекового горизонтального бурения производства немецкой фирмы Schmidt-Kranz (компания СМУ 303, Санкт-Петербург).

Процесс бурения и прокладки звеньев трубопровода в скважину может быть как раздельным, так и совмещенным. В первом случае вначале бурят скважину, а затем, после извлечения из нее бурового инструмента, протаскивают трубопровод. При совмещенном – трубу прокладывают одновременно с продвижением бурового инструмента.

Для прокладки трубопроводов способом горизонтального бурения применяют бурильно-шнековые установки с цикличным или непрерывным удалением грунта из забоя, оснащенные набором сменного оборудования для прокладки труб путем их последовательного наращивания в скважине звеньями.

Машины и оборудование для горизонтального шнекового бурения, позволяющие бурить скважины диаметром от 102 до 1829 мм, производит компания Astec Underground. Самая маленькая модель 24/30 – 150 обеспечивает максимальную осевую нагрузку 667 кН; самая мощная (72 – 1200 G2) – 5338 кН.

Шнековые буровые машины АВМ (компания «Капстройтраст») предназначены для прокладки подземных коммуникаций диаметром от 600 до 2000 мм в любых грунтовых условиях: пески, глины, скальные породы.


Схема установки для горизонтального бурения в котловане

Рис. 8. Схема установки для горизонтального бурения в котловане (на примере установок шнекового бурения Astec Underground).
1. Стена карьера. 2. Буровая головка. 3. Отклоняющая головка. 4. Отклоняющий шарнир. 5. Шнек. 6. Обсадная труба. 7. Переходник толкателя обсадной трубы. 8. Толкатель обсадной трубы. 9. Буровая установка. 10. Силовой блок (гидравлические замки и гидроцилиндры). 11. Ограничитель обратного хода. 12. Главная опора. 13 Переходник опоры. 14. Удлинитель направляющей. 15. Зажимной патрон шпинделя. 16. Лопастной шнек для отвода породы. 17. Главная направляющая. 18. Ролики с крюками.

Микротоннелирование

Микротоннелирование можно считать своего рода симбиозом технологий горизонтального бурения и продавливания (конечно, очень далеко ушедшим от своих прародителей). 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.

Оборудование для микротоннелирования компании Herrenknecht AG
Рис. 9. Оборудование для микротоннелирования компании Herrenknecht AG.
Бестраншейная санация водовода диаметром 1400 мм по технологии PipeWay
Рис. 10. Бестраншейная санация водовода диаметром 1400 мм по технологии PipeWay (ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»).

Что означает приставка «микро»? Канадская фирма Lowat относит к этому классу технику для тоннелей диаметром до 1500 мм. В московском руководстве по применению микротоннелепроходческих комплексов и технологий микротоннелирования при строительстве подземных сооружений и прокладке коммуникаций закрытым способом сказано: «Микротоннелирование – процесс строительства подземного сооружения круглой формы поперечного сечения с диаметром от 200 до 2000 мм с использованием управляемых установок без присутствия людей в забое». Впрочем, иногда к микротоннелям относят тоннели диаметром 3000 мм.

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. Импульс ускоренному развитию этой технологии в России дало не только появление эффективной техники (Lovat, Robbins, Herrenknecht AG), но и приход в нее квалифицированных специалистов из свернувших свою работу в середине 90 х годов метростроев.

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.


Бестраншейные методы ремонта трубопроводов

Эти технологии появились в середине прошлого, XX столетия, но их значение с каждым годом только возрастает, а для нашей страны особенно. Причина – в крайне неблагополучном состоянии инженерных сетей. Согласно статистике среднее число аварийных повреждений трубопроводов на единицу длины в РФ как минимум вдвое выше, чем в странах Западной и Центральной Европы. Необходимость предупреждения преждевременного выхода из строя коммунальных трубопроводов и оперативной ликвидации аварийных ситуаций как никогда высоко подняли значение бестраншейных методов их ремонта. Наиболее востребованными на сегодняшний день являются три из них:

  • нанесение цементно-песчаного и цементно-полимерного покрытия;
  • восстановление трубопроводов полимерными рукавами;
  • ремонт трубопроводов методом «труба в трубе»

Нанесение цементно-песчаного и цементно-полимерного покрытия

Это один из самых распространенных способов. Экономичный и технологически несложный, он применяется для чугунных и стальных труб диаметром до 1500 мм. (Давление воды и глубина нахождения труб значения не имеют). Цементно-песчаная смесь является чрезвычайно надежной защитой от коррозии. Изначально представляя собой пористую массу, она при постоянном контакте с водой образует раствор гидроокиси кальция, т. е. щелочную среду, в которой коррозии низколегированной стали (а именно этот материал являлся основным для лежащих сегодня в земле водопроводных труб) не происходит. Смесь, как правило, наносят внутри трубы и намного реже (в агрессивных грунтах) – снаружи.


Увеличить рисунок

Рис. 11. Этапы строительства подземных коммуникаций методом горизонтального направленного бурения. а. Направляющая скважина; б. Предварительное расширение; в. Вытягивание

Восстановление трубопроводов полимерными рукавами

Эффективным методом санации является применение предварительно пропитанного смолой тканевого рукава толщиной от 5 мм. В «скомканном» виде его протаскивают внутри подлежащей восстановлению трубы. Затем, подав под давлением воздух или воду, вынуждают развернуться и, таким образом, закрыть защитным слоем всю ее внутреннюю поверхность. Одно из важнейших преимуществ метода – минимальное уменьшение внутреннего сечения трубы.


Ремонт трубопроводов методом «труба в трубе»

В предварительно очищенный поврежденный трубопровод протаскивается и закрепляется полимерная труба. В отличие от предыдущей технологии в данном случае внутреннее сечение уменьшается в большей степени. Компенсировать это можно использованием труб с лучшими, чем у ремонтируемых, гидравлическими характеристиками.


И снова о ГНБ. Технология...

Технологический процесс бурения и прокладки инженерных коммуникаций в технологии ГНБ состоит из нескольких этапов:

  • планирование и расчет траектории бурения;
  • организация места работ;
  • пилотное бурение;
  • прокладка тоннеля или перехода.

Планирование и расчет траектории бурения

Перед началом работ тщательно изучаются свойства грунта (это влияет на выбор инструмента и состав буровой жидкости); выясняется дислокация существующих подземных коммуникаций (здесь поможет выборочное зондирование грунтов, а при необходимости – шурфление особо сложных пересечений трассы бурения с существующими коммуникациями); оформляются соответствующие разрешения и согласования; рассчитывается траектория бурения (углы входа и выхода бура по отношению к поверхности земли с учетом допустимых радиусов кривизны плети штанг и укладываемого материала).


Организация места работ

Непосредственно бурению предшествуют доставка, выгрузка, позиционирование на местности и фиксация установки ГНБ. Настраивается сигнализация предупреждения подземного столкновения с находящимися под напряжением электрическими сетями. Подготавливаются к работе двигатели установки и миксеры для приготовления суспензии, приготавливается сама водно-бентонитовая суспензия.


Пилотное бурение

Начальный этап – загрузка первой буровой штанги в направляющую раму и ее сборка с буровой головкой. Буровая головка имеет цилиндрическую форму с наклонным срезом передней части и состоит из бурильной лопатки, фильтра подачи суспензии и передатчика локационной системы – зонда.

Буровая установка горизонтально-направленного бурения Ditch Witch JT1220 Mach1.</

Рис. 12. Буровая установка горизонтально-направленного бурения Ditch Witch JT1220 Mach1.

Второй этап – бурение. Информация о местоположении, уклоне и азимуте бурового инструмента отображается на мониторе локатора. В сигнале зонда закодировано множество параметров: местоположение на плане и профиле, глубина, угол наклона буровой головки, угол поворота бурового ножа и даже температура окружающей среды.

Принимая эти данные, оператор установки контролирует положение инструмента под землей, при необходимости изменяя направление бурения, огибая действующие или брошенные сети, валуны и прочие способные повредить инструмент включения. Изменение направления происходит за счет изменения вариантов передачи усилий на буровой инструмент. При подаче буровых штанг вперед одновременно с вращением буровой инструмент движется прямолинейно, при отсутствии вращения – в сторону, противоположную срезу буровой головки.

Заключительный этап – выход бурового инструмента в заданной проектом точке (допустимые отклонения измеряются сантиметрами).


Прокладка тоннеля и протягивание трубопровода

При пилотном бурении в зависимости от типоразмера используемой установки и размеров буровой лопатки формируется скважина диаметром немногим менее или более 100 мм. Для прокладки тонких коммуникационных средств (трубы, кабель и т.?п.) этого вполне достаточно. Однако часто требуется расширение скважины. В этом случае буровая головка заменяется на расширитель обратного действия. С помощью тягового усилия и одновременного вращения он протягивается через пилотную скважину в направлении буровой установки, расширяя ее до необходимого диаметра. Промежуточное расширение производят с увеличением диаметров расширителей поэтапно, с каждым последующим разом увеличивая диаметр бурового канала не более чем на 30–40 %. Используются два типа расширителей – уплотняющие (создают гладкий туннель) и режущие – для грунтов, не поддающихся «укатке» (они срезают слои почвы со стенок пилотной скважины, а те вымываются из нее буровой жидкостью в пустоты или на поверхность). Существуют расширители, сочетающие свойства уплотняющих и режущих.

Заключительный этап – протягивание трубопровода в количестве от одной до шести труб. Операцию протягивания желательно проводить без остановки от начала до конца, в связи с коротким сроком жизни стенок скважины. Если остановка совершена, трубопровод может обжать грунтом, после чего потребуется использование более мощной установки или произойдет повреждение трубопровода.

При одновременном расширении скважины и затягивании укладываемого материала за расширителем устанавливается вертлюг – устройство, предотвращающее скручивание трубопровода (типоразмеры вертлюгов определяются тяговыми усилиями установки).


... и производители

Законодателями мод в производстве оборудования для горизонтально-наклонного бурения поначалу были исключительно компании с Американского континента.

Пульт управления установкой горизонтально-направленного бурения
Рис. 13. Пульт управления установкой горизонтально-направленного бурения Astec DD-3238.
Буровая установка горизонтально-направленного бурения 
Ditch Witch JT4020 Mach1.
Рис. 14. Буровая установка горизонтально-направленного бурения Ditch Witch JT4020 Mach1.

Компания American Augers, Inc уже более трех десятилетий специализируется на разработке и производстве оборудования для бестраншейной прокладки коммуникаций. В 2002 году головная корпорация Astec Industries, в которую входит и American Augers, вступила в альянс с компанией CASE для производства линейки ее траншеекопателей и буровых установок. В результате этого слияния буровое оборудование изготавливается на двух производственных площадках и появился новый бренд – Astec Undergdround, соединивший традиции компаний Trencor и American Augers.

Ассортимент установок ГНБ Astec Undergdround покрывает весь спектр потребностей современного строительства. Самая мощная DD-1100 превосходит самую миниатюрную DD-65 по массе в 35 раз (43 т против 1200 кг). Еще более разительна разница в крутящем моменте (678 и 136000 Нм) и тяговом усилии (2,72 и 500 т).

Продукцию под торговой маркой Ditch Witch производит американская компания The Charles Machine Works, Inc. Это название она носит с 1949 года, а до этого, основанная в 1902 г., совсем небольшая фирма по ремонту оборудования для нефтедобычи (место рождения обязывало: штат Оклахома – колыбель американской нефтедобывающей промышленности) называлась совсем скромно – The Charlie’s Machine Shop. После второй мировой войны у компании появился новый профиль деятельности – траншеекопатели. Продолжая успешно развивать это направление, The Charles Machine Works, Inc. превратилась и в одного из мировых лидеров по производству оборудования для бестраншейных технологий, самостоятельно разрабатывающего практически все компоненты систем выпускаемого бурового оборудования, включая буровой инструмент, штанги и электронные системы слежения. В сегодняшнем ассортименте 9 моделей установок ГНБ – от самой маленькой JT 520 (масса – 1352 кг, длина прохода – до 50 м, диаметр – до 102 мм, усилие проталкивания/ тяги – 2000/2200 кг; повышенная маневренность – проходит через ворота шириной 91 см; возможность транспортировки на грузовике грузоподъемностью всего ¾ тонны) до JT 8020 Mach 1 (масса – 19900 кг, усилие проталкивания/ тяги – 31100/35600 кг). Производятся системы подготовки бурового раствора – независимые, выполненные по модульному принципу, агрегаты для смешивания буровых растворов и подачи их к бурильным установкам: FM13 (двигатель мощностью 9,7 кВт, бак объемом 3785 (или 1890) литров; подача бурового раствора – 760–835 л/мин при вязкости 26 сек); а также FM50 и MM5 (для установок малой мощности).

The Robbins Company основана более полувека назад. Головной офис компании расположен в штате Огайо, а подразделение, занимающееся производством техники для горизонтально-направленного бурения, – в штате Вашингтон. Особую известность The Robbins Company принесли ее разработки в области оборудования для строительства больших тоннелей. Чтобы убедиться, сколь высок авторитет Robbins в этой области, достаточно назвать всего лишь один из многих построенных при ее непосредственном участии объектов – тоннель под Ла-Маншем (а кроме того тоннели под Ниагарским водопадом, в Гималаях, Гонконге и т. д.). В России ее техника «пробивала» земную твердь, в т. ч. и на такой знаковой для России стройке, как БАМ. Но на фоне такого мощного и габаритного соседства не потерялись представленные в ассортименте Robbins установки для горизонтально-направленного бурения: Robbins 2420 (диаметр коммуникации до 450 мм/длина бестраншейного участка до 300 м); Robbins 4510 (800 мм/457 м); Robbins 6015 (600 мм/610 м); Robbins 9015/ Robbins 9030 (900 мм/914 м); Robbins 18030 (1350 мм/1372 м); Robbins 25030 (1500 мм/1524 м); Robbins 36030 (1350 мм/1830 м); Robbins 50030 (1800 мм/1830 м); Robbins 100030 (2000 мм/2000 м).

Компактная установка горизонтально-направленного бурения Astec DD-1215
Рис. 15. Компактная установка горизонтально-направленного бурения Astec DD-1215
Смесительная установка MA 03 фирмы Tracto-Technik.
Рис. 17. Смесительная установка MA 03 фирмы Tracto-Technik.

Еще один американский производитель фирма Vermeer Manufacturing Company местом своего рождения в 1948 году выбрала «житницу» Америки – штат Айова. И не удивительно, что начинала она с производства средств механизации сельскохозяйственных работ. Оборудование для сельского хозяйства по-прежнему остается важной составляющей ее бизнеса, но наряду с ним развиваются и другие направления, в т. ч. строительная техника, и в частности оборудование для горизонтально-направленного бурения.

В ассортименте 16 установок: от самой маленькой Navigator PL8000 весом менее полутонны и, тем не менее, длиной бурения до 95 м, диаметром до 300 мм и силой протяжки 3990 кг до таких гигантов, как Navigator D150X300 и Navigator D200X300 массой 34473 кг с длиной бурения почти в полтора километра, расширением до 1200 мм, силой протяжки – 68039 и 90719 кг.

Буровое оборудование дополняется смесителями для изготовления бурового раствора: модульными смесительными установками MX350 и MX250 – производительностью, соответственно, 1325 и 946 л/ мин, предназначенными для быстрого смешивания больших объемов бурового раствора при бурении скважин большого диаметра, и MX125 – производительностью до 473 л/ мин наиболее оптимальных при использовании машин NAVIGATOR D7x11A, D10x15, D16x20A и D18x22 при бурении небольших диаметров. В ассортименте также автономные системы подготовки бурового раствора HP250 и HP300.

Авторитет ведущих североамериканских производителей и сегодня не подлежит сомнению. Но сейчас на рынках разных стран, и российский здесь не исключение, им приходится конкурировать с европейской продукцией. В нашей стране более других известны три европейских бренда: немецкие Tracto-Technik GmbH (TT Group) и WIRTH GmbH, а также швейцарская компания Terra.

Известная швейцарская фирма TERRA AG уже более 30 лет производит оборудование для прокладки подземных инженерных коммуникаций без вскрытия грунта. Сегодня продукция этой компании надежно работает более чем в 50 странах мира (в России в том числе). Самая маленькая в модельном ряде TERRA MINI-JET MJ 1400 – компактная установка горизонтально-направленного бурения с применением раствора для буровых каналов длиной до 50 м и диаметром до 260 мм (используются штанги длиной 0,5 м, с минимальным радиусом изгиба R=15 м). Самая большая – TERRA-JET 6015 D предназначена для прокладки буровых каналов длиной до 400 м и диаметром до 650 мм. Оснащена запатентованной встроенной системой ADBS (автоматическая регулировка сил тяги и бурения. Высокопроизводительный смешиватель (без бака) вместе с помпой высокого давления расположен непосредственно «на борту». Легко подключается любой бак (от 1000 до 10000 л) для приготовления раствора. Необходимое количество бентонита быстро всасывается в бак через шланг без образования пылевого облака.

система вакуумной экскавации грунта Vermeer E900 EVACUATOR

Рис. 16. В последнее время большое распространение получили системы вакуумной экскавации грунта. Применительно к горизонтально-направленному бурению (ГНБ) они используются для быстрого выполнения шурфов для обнажения подземных инженерных коммуникаций, отсоса бурового раствора из котлованов и уборки места работы. Система вакуумной экскавации грунта Vermeer E900 EVACUATOR.

Компания Tracto-Technik основана в 1962 году. Сегодня производство осуществляется на 5 заводах. На экспорт более чем в 50 стран идет порядка 60 % производимой продукции. Фирма имеет представительства на крупнейших рынках Европы (Великобритания, Франция), в Австралии и США, а ее дилеры работают по всему миру. Серия установок ГНБ GRUNDODRILL X включает модели массой: 7Xplus TD (для прокладки труб диаметром до 300 мм на длину до 200 м), 10X TD (для прокладки труб диаметром до 355 мм на длину до 250 м), 13X TD (для прокладки труб диаметром до 3400 мм на длину до 300 м); 15Х (для прокладки труб диаметром до 3400 мм на длину до 350 м).

Установка «Грундодрилл 7Х» имеет проточную смесительную установку оригинальной конструкции. Вместо нескольких или одного большого бака для смешивания буровой жидкости сухой бентонит сразу смешивается с водой, и готовая смесь подается в буровые штанги.

Серия GRUNDODRILL S Family – это две модели: 10S TD (6600 кг) и 20S TD (14000 кг)

Установка горизонтально-направленного бурения Grundodrill 7X фирмы Tracto-Technik

Рис. 18. Установка горизонтально-направленного бурения Grundodrill 7X фирмы Tracto-Technik

Основанная в 1895 г. компания WIRTH GmbH принадлежит к числу мировых лидеров в производстве буровой техники. Известность пришла к ней благодаря высококачественному оборудованию для устройства набивных свайных фундаментов, буровых установок и бурового инструмента для нефтяной, горно-добывающей и строительной отраслей, тоннелепроходческих машин. (В 2001 г. в ее состав вошли компании Soltau – производитель оборудования для микротоннелирования, и NFM Technologies – производитель тоннелепроходческих комплексов). Для горизонтально-направленного бурения производятся установки серии RС Power Bore с полным гидравлическим приводом. Серия включает шесть моделей с силой проталкивания и тяги от 340 до 2500 кН и крутящим моментом от 10500 до 70000 Нм.


БЕСТРАНШЕЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В КИТАЕ

Бестраншейные технологии развиваются в Китае уже более 10 лет. Первый симпозиум, посвященный этой тематике, прошел в Пекине в 1996 году, а в декабре 1997 г. было образовано Китайское общество содействия бестраншейным технологиям (China Society for trenchless technology, CSTT). Сегодня работы с применением бестраншейных технологий ведут более 200 подрядчиков. Ежегодно объем этого рынка увеличивается на 50–100 %. В 2005 году с помощью бестраншейных технологий было отремонтировано и восстановлено 213 км трубопроводов.

pic1.gif - 7645 Bytes

К началу 2006 года китайский парк установок горизонтально-направленного бурения насчитывал порядка 2100 установок. Только за 2005 год он вырос на 700 единиц.

pic2.gif - 8430 Bytes

Стремительно развивающийся китайский рынок стимулирует постоянное совершенствование технологии горизонтально-направленного бурения, как в части увеличения длины, так и диаметра проходимых скважин.

pic3.gif - 8732 Bytes

Растет количество оборудования и для других видов бестраншейных технологий


Наиболее значимые проекты, осуществленные с применением установок ГНБ в Китае
Проект Тип трубопровода Диаметр трубопровода, мм Длина скважины, м Использовавшаяся установка Производитель Год
Пересечение реки Янцзы в Сан-Джианг-ку-Харбор (San-jiang-kou Harbor) нефтепровод 406 1688 55030TLMSC Robbins 2002
Пересечение реки Янцзы в районе Юлианг (Jiujiang) нефтепровод 457 2323 DD-1100 American Augers 2005
Пересечение Куан-Танг-Янга (Qian-tang-jiang) нефтепровод 273 2308 DD-1100 American Augers 2002
Пересечение горного массива Наньянг Пу-Коу-Рок (Nanjing Pu-kou Rock) нефтепровод 864 540 DD-1100 American Augers 2005
Пересечение Вей-канала (Wei Canal) газопровод 1016 1434 DD-1300 American Augers 2005



Опубликовано: 28.07.08
Версия для печати
Рубрика: Строительная техника
Автор:   
Источник: Строительная техника (Все статьи..)