Бестраншейная прокладка труб и трубопровода

Немного об истории: как возник метод ГНБ

Появившись в Америке практически благодаря наблюдательности, энтузиазму и инженерным талантам Мартина Черрингтона (Martin Cherrington), технология ГНБ сильно развилась, усовершенствовалась и ушла уже далеко вперед, завоевав признание строителей во всем мире.

Ныне Martin Cherrington однозначно признан основным изобретателем технологии и его даже называют иногда «дедушка направленного бурения». А тогда, почти 50 лет назад, промышленность горизонтального бурения развивалась на нескольких фронтах, строительные подрядчики пытались пути, чтобы преодолеть проблемы недостаточной управляемости и невозможность делать бестраншейную проходку на большие расстояния. Соединить воедино две уже применявшихся технологии — наклонно-направленное контролируемое бурение (оно использовалось в нефтегазовой промышленности) и горизонтальное бурение (уже достаточно активно применяемое в строительстве, но бывшее неуправляемым), пришло в голову именно Черрингтону. Проведя несколько пробных буровых испытаний, он впервые успешно применил новую идею для бурения скважины для газопровода под рекой Паджеро (Pajero), имевшей очень высокие берега со сложным грунтом из скальных пород. Так найденное решение стало началом новой методики: бурения по заданной траектории, причем при необходимости – криволинейной.

ВЫГОДЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА применения ГНБ, как бестраншейного метода прокладки труб; области применения.

Главные возможности методов горизонтального направленного бурения в том, что оно позволяет в стесненных городских условиях, или при наличии автомагистралей на пути строительства осуществить бестраншейную (не повреждающую поверхность) прокладку труб и коммуникаций самого различного назначения. а также решить проблему преодоления естественных преград в виде рек. Перечислим для наглядности отрасли, в которых уже давно и с большим успехом применяются возможности ГНБ:

Бестраншейная прокладка труб для транспортировки жидкостей и газов при строительстве водопровода; канализации; сетей теплоснабжения; газопровода и нефтепровода, а также других продуктопроводов.

Бестраншейная прокладка коммуникаций всех типов: протяжка электрокабеля, прокладка кабелей связи и передачи данных; коммуникации других типов.

Причем трубы используются практически самые разные: из стали, чугуна, бетона, полиэтилена, керамики.

Благодаря самой своей сути, идее этой методики, Бестраншейные технологии и, в частности, технология ГНБ, содержат в себе целый набор преимуществ. Изложим их по пунктам.

Методика выполнения ГНБ – не повреждает поверхность. Полностью сохраняется целостность дорожных одежд дорожных покрытие и движение транспорта никак не нарушается;

соответственно, резко упрощаются и минимизируются согласования с ГИБДД, городскими организациями общественного транспорта и сокращаются их сроки;

Наличие естественных преград, таких, как реки перестает быть проблемой для строителей, и в то же время не приходится грубо нарушать ландшафт объемными земельными работами:

поскольку экологии территории не наносится какой-либо ощутимый вред — согласования с природоохранными организациями также становятся минимальны.

В свою очередь, все это существенно снижает общие сроки на подготовку строительства сетей и коммуникаций.

При бестраншейной методике значительно сокращаются объемы земляных работ, нет необходимости вывоза грунта, как при «наземных» технологиях прокладки траншей;

также уменьшается и количество необходимой техники и рабочей силы.

Не затронут ландшафт – а, значит, нет и расходов на его восстановление (в том числе, затрат времени)

Точность контролируемой с поверхности походки позволяет исключить «ошибочные» выходы бура в нерасчетной точке и повреждения соседних коммуникаций, что крайне важно в условиях современного города.

Минимальны риски каких-либо аварийных ситуаций.

Как следствие всего вышеуказанного, совокупные финансовые затраты могут сокращаться в целом от 30% и до 3-х раз, в зависимости от объекта и методики.

Сокращение сроков строительства очень существенное: от 2 до 20 раз.

— Итак, мы объективно видим ряд неоспоримых выгод. Благодаря всему этому стала настолько популярна во всех развитых странах бестраншейная технология прокладки труб, трубопроводов и коммуникаций, как высокоэффективная, экономически выгодная, а в целом ряде сложных случаев – просто незаменимая технология. И именно поэтому она активно развивается, завоевывая все новые рынки.

Технология стыковой сварки полиэтиленовых ПНД труб

Для достижения оптимального качества во время стыковой сварки труб необходимо четко контролировать основные параметры:

• Температура нагревательного элемента;
• Время нагрева соединяемых поверхностей;
• Величина оплавления полиэтилена (высота грата);
• Контактное давление во время нагрева и во время охлаждения;

Имеются определенные правила стыковой сварки полиэтиленовых труб ПНД, обязательное выполнение которых позволяет получить высококачественную сварку стыков.

1. Не разрешается сварка из неоднородных полимерных материалов.
2. Стыковая сварка ПНД труб выполняется только на твердой ровной поверхности, на асфальте, железобетонном основании либо другом основании, например из досок.
3. До нагрева торцы свариваемых труб для удаления загрязнений должны быть механически очищены и обработаны.
4. Должна строго обеспечиваться соосность труб во время сварки. Разница в осях свариваемых полиэтиленовых труб не должна превышать 10 процентов толщины стенки трубы.
5. В шасси трубы ПНД располагаются так, чтобы заводская маркировка находилась сверху, идя в одну линию (применяется в момент основных работ по ГНБ).
6. Перед началом работ нагревательный аппарат протирается в холодном состоянии. Чтобы удалить с поверхности нагревателя микрочастицы и пыль производится сварка первого пробного стыка. Два пробных стыка варится для труб диаметром более 180 миллиметров.
7. В случае перехода на новый диаметр трубы, после полного остывания нагревателя, так же варится пробный стык.
8. До фиксации в зажимах торцы труб протираются неворсистой тканью изнутри и снаружи. Так же протираются зажимы центратора.
9. На время сварки противоположные торцы труб ПНД закрываются заглушками для исключения сквозняка внутри полиэтиленовых труб, с целью поддержания заданной температуры стыковой сварки.
10. Диски торцевателя перед шлифованием протираются.
11. Перед окончанием процесса шлифования необходимо убедиться в том, что на обоих торцах труб формируется непрерывная кольцевая стружка.
12. Сразу после шлифования торцеватель ставится на специальную подставку.
13. Стружка с торцов и из шасси удаляется с помощью неметаллической палочки. Руками стружку убирать строго запрещено.
14. Далее проверяется соосность труб,  а также отсутствие эффекта зеркальности  по всей окружности стыка.
15. По окончании визуального контроля шлифования и соосности труб ПНД необходимо незамедлительно приступить к стыковой сварке.

Кроме стыкового способа, существует еще и способ муфтовой сварки пластиковых труб.

Основные преимущества муфтового соединения полиэтиленовых труб – скорость, простота выполнения работ, и то обстоятельство, что для выполнения работ не требуется большого пространства. Сварка с помощью электромуфт заключается в расплавлении полиэтилена соединяемых труб нагревающейся металлической спиралью закладного элемента. Неразъемное соединение образуется при последующем остывании сварного стыка, как и в случае со стыковой сваркой ПНД труб.

Особенности проведения канализации в частном доме

Чтобы жизнь за городом была комфортной, необходимо снабдить его не только холодной водой, но и канализацией. При постройке нового дома прокладка труб под холодную воду и канализацию (как и другие инженерные сети) происходит еще на этапе возведения фундамента. Но если дом построен несколько лет назад, а возможность провести канализацию появилась только недавно, приходится задействовать специальную технику.

Прокладка труб в частном доме не представляет собой большой проблемы. Обычно для этого роется траншея, куда укладывается сама труба. Однако, если копка траншеи нежелательна (чтобы не разбивать цементный двор или не портить сад с дорогими и ценными растениями), используется метод прокладки труб без копки траншей.

При прокладке труб в загородном доме учитывайте температуру стоков и их ежедневный объем, от этого будет зависеть диаметр сечения трубы и материалы, из которых она должна быть изготовлена. Чаще всего на приусадебных участках используются канализационные трубы диаметром 110 мм из полипропилена (он выдерживает температуру канализационных вод до 80 градусов по Цельсию). При прокладке трубопровода по технологии прокола, например, под дорогой с оживленным движением, специалисты рекомендуют использовать двухслойные трубы с гофрированной поверхностью.

Трубопровод частного дома

Если есть возможность подключиться к магистральной канализационной системе, не забывайте учитывать глубину ее залегания. От этого будет зависеть не только глубина, на которой будет проходить канализация по участку, но также максимальная возможность ее уклона. Эту информацию, а также разрешение на подключение можно получить у организации, которая обслуживает данную магистраль. В противном случае придется вырыть выгребную яму, предварительно рассчитав ее глубину и размеры. Обычно при выходе канализационной трубы в септик она укладывается на метровой глубине.

Помните, что прокладка канализационной трубы без рытья траншеи потребует привлечения специальной техники, что может повлиять на окончательную стоимость работ по прокладке канализации в частном доме.

Способы укладки труб

В настоящее время существует несколько различных способов прокладки трубопровода бестраншейным методом. К ним относятся:

• санация;
• продавливание;
• прокол;
• горизонтально-направленное бурение.

Рассмотрим каждую из методик более подробно.

Санация

Данный способ применяется при необходимости замены уже существующей системы коммуникаций. Санация может быть произведена двумя методами:

Технология ремонта трубопровода методом протягивания

Релайнинг позволяется проводить только при наличии технической возможности установки труб меньшего диаметра.

1. 1. реновация. Данный метод позволяет произвести полную замену труб, причем на трубы, как большего, так и меньшего диаметра. Суть методики заключается в прохождении следующих этапов:

1. • обустройство котлованов (смотровых колодцев) на концах участка, требующего замены;
   • подбор труб по диаметру для существующей системы трубопровода;
   • введение в котлован (колодец) режущих ножей, которые измельчают старые трубы;
   • установка новой системы методом протягивания.

Полная замена отдельного участка трубопровода

При использовании реновации старые трубы не удаляются, а служат в качестве дополнительной защиты для новой системы.

Продавливание

Следующим способом бестраншейной прокладки является продавливание. Данная методика позволяет проложить трубопроводы диаметром до 2000 мм в любой местности: под дорогой, водоемом, зданием и так далее. Технология использования продавливания следующая:

1. на концах участка будущей системы выкапываются котлованы, необходимые для выполнения дальнейшей работы;
2. в котлованы устанавливаются опорные бетонные основания и специальные приспособления – домкраты;

Установка оборудования для выполнения продавливания

1. труба устанавливается на домкрат и при помощи этого приспособления вдавливается в землю в нужном направлении;
2. удаление грунта, собирающегося в трубе в ходе выполнения операции, осуществляется при помощи лопат и специализированного пмевмооборудования.

Методика выполнения продавливания

Прокол

Технология прокалывания преимущественно используется при прокладке труб канализации или водоснабжения, диаметр которых не превышает 600 мм. Основным требованием выполнения данного вида работ также является ограничение по максимальной длине трубопровода. Для труб диаметром в 600 мм максимальная длина должна составлять не более 60 м.

Прокол трубы осуществляется в следующем порядке:

1. обустраиваются котлованы для выполнения прокола;
2. в котлован помещается гидравлический домкрат;

Установка для выполнения прокола грунта

1. труба устанавливается в домкрат и на нее надевается металлический наконечник;

Металлический наконечник позволяет увеличить скорость выполнения работ, но снижает точность сооружаемой трассы, так как при столкновении с камнями или иными посторонним предметами наконечник будет немного изменять направление хода.

1. труба постепенно вводится домкратом в слой грунта.

Прокладка труб методом прокалывания

Преимуществом данного метола является полное отсутствие скоплений грунта в ходе выполнения прокладки трубопровода, так как земля не вытаскивается на поверхность, а просто уплотняется.

Горизонтально-направленное бурение

Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) оптимально подходит для прокладки различных коммуникаций в любых условиях. Для выполнения работы потребуется специальная бурильная установка.

Технология прокладки данным способом следующая:

1. прокладка скважины для трубопровода, которая выполняется буровой головкой, изготовленной из высокопрочных материалов и оснащенной навигационным блоком для контролирования правильной траектории движения;
2. расширение скважины. Вместо буровой головки на установку надевается расширитель, который проходит по проложенной ранее трассе, увеличивая ее диаметр;
3. прокладка труб методом протягивания.

Последовательность выполнения работ при бурении

Бурение используется для прокладки трубопроводов диаметром до 1,4 м и неограниченном расстоянии.

Технология выполнения направленного бурения подробно представлена на видео.

Благодаря разнообразию методик бестраншейной прокладки трубопроводов можно подобрать способ, который наиболее подходит для определенных условий и значительно снизить затраты и время на проведение различных коммуникаций.

Гидро-, вибропрокол и продавливание

Различают гидро- и вибропроколы. В первом случае в качестве инструмента для продавливания грунта используют водяную струю, которая под большим напором бьет из специального наконечника.

Этот метод особенно эффективен на несвязных песчаных грунтах, легко размываемых под воздействие струи. Он позволяет проделать отверстие диаметром около 50 см за минимальное количество времени. Но максимальная длина скважины при гидропроколе – 30 м.

Вибропрокол, как понятно из названия, осуществляется с помощь вибрационного воздействия. В устройстве для выполнения прокола используются ударно-вибрационно-вдавливающие установки с возбудителями продольно-направленных колебаний.

Статическое вдавливание сочетают с воздействием на грунт ударных импульсов вибромолота. Метод применяется на водонасыщенных и маловлажных песчаных грунтах как для прокладки труб, так и для их извлечения. Диаметр скважины может достигать 50 см, а ее протяженность – 60 м.

Метод продавливания осуществляется с помощью домкратов, как и прокол. Но в этом случае труба направляется в грунт открытым концом. В процессе продвижения конструкции в трубе образуется плотная пробка из грунта, которая затем удаляется.

Для выполнения этого типа работ используют от двух до восьми мощных (на 200-400 тонн) гидродомкратов, для работы которых необходим монтаж упорной стенки с рамой и наголовником.

Продавливание грунта – это бестраншейный метод прокладки труб, который выполняется с помощью специальных гидравлических установок высокой мощности

За смену такое устройство может пройти до 10 метров грунта, а общая длина скважины обычно не превышает 80 метров. Если требуется проложить более длинную трассу, ее разбивают на отдельные участки не более 80 метров.

Этот метод также требует устройства начального и финишного котлована, в которых и устанавливают необходимую гидравлику.

Проходку каждого участка выполняют дважды: в прямом, а затем в обратном направлении. Контроль работы механизмов и качества продавливания ведет оператор, который находится в котловане.

Технически этот метод сложнее, чем обычный прокол, но его можно применять практически на любых грунтах. Диаметр конструкции может достигать 172 см. Выборка керна, сформировавшегося внутри трубы, может производиться вручную или механизированными средствами.

Выполнение прокола на разных объектах

Сложность и скорость работ этого типа во многом зависит от условий, т.е. от местности и характеристик объекта, под которым выполняется прокол.

Для бурения под железнодорожным полотном обычно требуется достаточно серьезное оформление. Сначала нужно согласовать бурение с целым рядом служб железной дороги.

Использование метода управляемого прокола в черте города позволяет сохранить целостность дорожных трасс, чтобы минимизировать затраты и не нарушать движение транспорта

В России нужно обратиться в подразделения ЭЧ, ШЧ, РЦС НОДГ, ПЧ и другие службы ОАО “РЖД”. В обязательном порядке оформляются договора на ведение технадзора, а также на установку страховочных пакетов.

Вся исполнительная документация должна быть согласована и предоставлена органам железной дороги.

В дистанцию пути передается пакет документов по окончании цикла работ по прокладке труб. В городах прокол под дорогой очень востребован при прокладке новых коммуникаций, особенно в местах с историческими достопримечательностями.

Метод позволяет не только сохранить обычное движение на дорогах, но и предотвратить разрушение старинной мостовой, когда необходимо проложить трубы под такими участками.

Реставрация подобного объекта может быть сложной, а порой и невозможной. В коттеджных поселках прокладка коммуникаций методом прокола позволяет выполнить все работы с минимальными повреждениями уже готовых объектов: дорог, изгородей и т.п.

Особенности бестраншейной технологии

Даже из названия понятно, что в этом случае нет необходимости рыть траншеи. Но в данном случае речь идет только о пересечении дорожного или ж/д полотна, водоема. К объектам трасса трубопровода подводится традиционным способом, однако там она проходит сквозь грунт, поэтому дорожное покрытие (либо рельсы, шпалы) остается невредимым.

Плюсы метода

Бестраншейная прокладка канализации или других инженерных систем имеет неоспоримые преимущества. К ним относится:

• высокий КПД;
• относительная бесшумность;
• небольшой объем подготовительных работ;
• малочисленность обслуживающего персонала;
• отсутствие необходимости перекрывать движение;
• возможность проводить работы в любое время года;
• полное отсутствие риска повреждения других коммуникаций;
• меньшие затраты, если сравнивать с традиционным траншейным способом;
• универсальность: технология дает возможность прокладки трассы в любой местности;
• сокращение сроков монтажа систем, так как профессионалами данный этап может быть выполнен в течение нескольких дней.

Самое главное преимущество этой технологии — отсутствие серьезного ущерба для окружающей среды, потому что не приходится восстанавливать дорожное покрытие.

Минусы технологии

Есть ли недостатки? Их нет, если рассматривать способ с точки зрения строителей-профессионалов. Владельцы загородных участков могут найти относительные минусы даже у бестраншейной прокладки. Это необходимость найма специальной техники и трудозатратность, когда операция проводится без участия специального оборудования.

Небольшим недостатком можно считать новизну технологии, которая в некоторых случаях может стать причиной неосведомленности рабочих о ее особенностях. Еще одна потенциальная проблема — отсутствие специального оборудования, но она — дело поправимое.

Области применения

После изобретения новых бестраншейных способов отпала необходимость большого объема земляных работ. По этой причине данные технологии используют очень широко. Чтобы убедиться в незаменимость методов, лучше познакомиться с областями их применения. Виды работ:

• прокладка коммуникационных кабелей;
• бестраншейная прокладка канализации;
• монтаж подземных теплотрасс, нефтепроводов;
• прокладка газопроводов, водопроводов под землей;
• ремонт или замена поврежденных элементов магистралей.

Один из видов бестраншейной прокладки (ГНБ) дает возможность проводить коммуникации в тех местах, где использование других методов полностью исключается. Например, если нет шанса для подъезда крупной строительной техники, когда в местности велика вероятность оползней и т. д.

Техника, материалы для прокладки

Несмотря на то, что отличия в методах существует, бестраншейная прокладка канализации или других инженерных систем — операция, во время которой звенья трубопровода проталкивают в грунт. Поэтому чаще всего используют определенный набор оборудования. В него входят:

• установки для прокладки труб: на гусеничном либо пневматическом ходу;
• сварочное оборудование для соединения звеньев магистрали;
• трубы, насадки, бурильные головки, шнеки, риммеры;
• дизельные гидравлические станции (маслостанции);
• камеры, мониторы для наблюдения;
• бульдозеры, лебедки, тракторы;
• гидравлические домкраты.

Каждый из видов бестраншейной технологии может потребовать дополнительных элементов, а также вспомогательного оборудования. Все зависит от характеристик грунта, особенностей и размеров «преодолимого препятствия».

Скрытый способ прокладки: особенности технологии

Технология сборки магистралей выбирается в том числе в зависимости от того, трубы из какого материала используются. Полимерные сваривают по нескольку штук (до длины 18-24 м) непосредственно возле объекта хранения, а затем доставляют к месту прокладки. Здесь в летний период времени их собирают в непрерывную нитку, после чего помещают в траншею. Монтаж производится с помощью передвижных сварочных установок. Зимой трубы укладывают в траншею по одной и соединяют склеиванием или с помощью резиновых колец.

Строительство трубопроводов керамических по уклону производят сверху вниз. Перед началом монтажа трубы осматривают на наличие сколов. Соединяют их раструбным методом с уплотнением битумной прядью и устройством замка из цементного раствора. Примерно так же укладываются и бетонные трубы. В качестве уплотнителя в данном случае может использоваться резиновое кольцо.

Асбоцементные магистральные трубопроводы с давлением до 0,6 МПа собирают с применением двухбуртных асбоцементных муфт, а с давлением до 0,9 МПа — с использованием чугунных фланцевых. Безнапорные трубопроводы ведут с применением цилиндрических муфт. Стальные магистрали прокладывают с использованием сварки.

Причины применения метода ГНБ

Горизонтально направленное бурение является методом, при котором не нарушается поверхностная инфраструктура природы и населенных пунктов.

Прокладывание канализации в траншее сопряжено с такими трудностями и побочными эффектами:

1. Необходимость долгого и сложного согласования проекта с инстанциями, чьи интересы будут затронуты при проведении земляных работ.
2. Обязательное перекрытие движения по магистралям и пешеходным дорогам. Нарушение расписаний движения транспорта, создание дополнительной нагрузки на пути сообщения.
3. Привлечение тяжелой землеройной и подъемной техники. Большие расходы на ее аренду, обслуживание и заправку.
4. Строительство сопряжено с выемкой грунта, который после засыпки траншеи оседает. Если было нарушено дорожное полотно, то для его восстановления требуется дорогостоящий ремонт.
5. Наем большого количества специалистов разного профиля (разнорабочие, сварщики, сантехники).
6. Нарушение целостности грунта, гибель зеленых насаждений, загрязнение окружающей среды.

Плюсы и минусы технологии

Прокладка трубопровода методом рытья траншеи имеет большой недостаток — нарушается целостность грунта, уничтожается дорожное покрытие и растительность. Метод ГНБ позволяет сохранить верхний плодородный слой почты и все, что на нем находится. К тому же, это дешевле и не требует длительной подготовки.

Асфальт после работ остается целым, не нужно укладывать его заново и восстанавливать дорогу. Не нужно перекрывать автомобильное движение и создавать трудности для пешеходов.

Другие плюсы метода ГНБ:

• сжатые сроки проведения работ;
• низкая стоимость;
• безопасность для экологии;
• минимальные затраты труда рабочих;
• безопасность для рабочих;
• возможность проведения работ в любое время года.

Прокладка труб на коротких участках таким способом не требует привлечения тяжелой техники. Такой способ стоит в два раза дешевле за счет экономии времени и денег на использование техники. Т.к. не нарушается верхний слой земли, нет необходимости его восстанавливать, ремонтировать асфальт, высаживать растения.

Недостатком метода горизонтального бурения является необходимость качественной геологической разведки. Под каждый тип грунта подбирается бур. Если он был выбран неправильно, придется начинать работу сначала. Еще одной проблемой может стать наличие старых труб в месте бурения, чего не учли специалисты. Неудачное бурение также является следствием неудачно вырытых котлованов, что ведет к порче оборудования и труб.

Неопытность персонала приводит к поломкам техники. В результате увеличивается срок бурения и конечная стоимость прокладки трубопровода. Поэтому самое главное — это правильный выбор специалистов.

Метод ГНБ позволяет прокладывать трубы под дорогой с использованием только ручного труда. Перед началом работ по обе стороны дороги роют котлованы. Потом применяется только цилиндр и штанга с возможностью наращивания. В результате удается сэкономить время и бюджет.