Установка гнб что это такое
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ)
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — это метод бестраншейной прокладки подземных коммуникаций, таких как трубы, трубопроводы, кабели и т.п. по заданной траектории с использованием буровых установок направленного бурения на поверхности.
Применение
ГНБ предлагает значительные преимущества по сравнению с прокладкой коммуникаций траншейным способом и обычно используется когда рытье траншей или выемка грунта нецелесообразны или невозможны впринципе.
За последние 20 лет технология совершила переворот в сфере прокладки инженерных коммуникаций. Возможность прокладки коммуникаций в кратчайшие сроки по расчетным криволинейным траекториям привела к бурному развитию техники для ГНБ. Это позволило в корне изменить подход к сооружению и реконструкции инженерных коммуникаций, особенно в районах с плотной застройкой, развитой транспортной сетью.
Прокладка горизонтальным направленным бурением используется для строительства и реконструкции следующих объектов:
Метод ГНБ
Проведение работ по прокладке инженерных коммуникаций с использование технологии ГНБ включает в себя три основных стадии:
Пилотная скважина
На первой стадии проходится пилотная скважина, которая задается в соответствии с ранее разработанной документацией.
Пилотная скважина
Бурение выполняется буровой головкой, вращение на которую передается от привода буровой установки гибким валом. Гибкий вал позволяет реализовать заданные технологические параметры бурения, подавать очистной агент к буровой головке и обеспечивает изменение направления скважины. Контроль положения забоя и породоразрушающего инструмента осуществляет приемное устройство, которое передает сигнал, получаемый от передающего элемента, расположенного на буровой головке, на монитор оператора буровой установки. Это позволяет оператору отслеживать траекторию скважины, её соответствие технической документации, положению забоя, направление бурения и вносить соответствующие корректировки.
Для охлаждения породоразрушающего инструмента, выноса на поверхность разрушенной породы, поддержания устойчивости стенок скважины и снижения затрат энергии за счет уменьшения трения на буровой головке и штанге используется промывочная жидкость. Для приготовления промывочного раствора буровая установка имеет ёмкости и миксеры. Раствор подается на забой насосами высокого давления. Бурение пилотной скважины заканчивается выводом забоя скважины на поверхность.
Расширение ствола скважины
Вторая стадия связана с расширением ствола до необходимых размеров, которые определяются её назначением. Буровая головка заменяется на расширитель и с использованием «обратной протяжки» инструмента к буровой установке, диаметр пилотной скважины разрабатывается до необходимых размеров.
Расширители используются различной конструкции в зависимости от типа грунта, необходимого диаметра и т.д.
Установка трубопровода
Третья стадия заканчивается после установки трубопровода в подготовленный тоннель.
С расширителем, обратной протяжкой устанавливается трубопровод.
Метод ГНБ
Особенности метода горизонтально-направленного бурения
При использовании способа ГНБ стоимость аналогичных работ понижается в 2-3 раза. Если на ландшафте не представляется возможным проведение коммуникаций традиционным способом с рытьем траншей, применяется именно прокол в грунте.
Метод горизонтально-направленного бурения используется в различных целях:
Помимо востребованности технологии, ГНБ дает определенные преимущества:
Общее описание технологии
При ГНБ прокладке используется буровое оборудование (подробнее о принципе работы установок ГНБ читайте в нашем блоге). Общая технология прокола сводится к следующим манипуляциям:
Приведенное описание является кратким, на данный момент разработано несколько видов ГНБ работ. Применение конкретного вида горизонтального бурения проводится в зависимости от типов почвы, прокладываемых коммуникаций и других факторов.
Буровая оснастка
При технологии бурения используются различные инструменты:
Каждая часть промышленной оснастки для ГНБ выполняет важную роль, требует профессионального обращения и регулярного обслуживания.
Поэтапное выполнение ГНБ
Процесс бурения требует внимательного отношения, контроля, соблюдения технологических особенностей на каждом этапе.
Подготовительные работы
Перед прокладкой подземных коммуникаций ландшафт и оборудование необходимо подготовить:
На стадии подготовки важно просчитывать местоположение уже существующих трубопроводов, чтобы не повредить их во время земляных работ. При монтаже установок для замеса бетонита и бурения необходимо выдерживать дистанцию между ними, минимальное расстояние составляет 10 м.
Перед прокалыванием следует изучить состав почвы, подбирать соответствующий инструмент для успешного прохода головки бура сквозь грунт. Всю локацию проведения работ, где установлены специальные устройства, а также в месте выхода бура, ограждают желтой предупредительной лентой.
Прокладывание трубопровода и других коммуникаций
После проведения подготовительных работ, приступают к ГНБ:
При ГНБ обязательно использование бурильного раствора. В функции состава входит размягчение почвы для простейшего прохода инструмента сквозь нее.
Важно учитывать возможность осыпания грунта. Для исключения нарушения технологии проведения коммуникации необходимо соединять все части труб между собой надежно, чтобы давление почвы или осыпающиеся фрагменты не нарушили их целостность.
Подберем установку для любых видов ГНБ
Мы более 10 лет работаем в сфере ГНБ и сможем подобрать оптимальную модель установки для бестраншейного бурения, полный комплект бурового инструмента и расходных материалов.
Плюсы и минусы технологии
Горизонтально-направленное бурение было изобретено еще в 1960 г. С тех пор ГНБ активно используется по всему миру благодаря особенностям технологии. Как и любая методика, ГНБ имеет свои преимущества и недостатки.
Издается с 2007 года
Особенности метода ГНБ — описание технологии и основные принципы
Технология горизонтально направленного бурения (международное сокращение HDD) была разработана и впервые внедрена Мартином Черрингтоном (Martin Cherrington) в середине 60-х годов прошлого века. Однако популярность она приобрела только в 70-х, после прокладки коммуникаций под рекой Паджаро (Pajaro River) в районе залива Монтерей в Калифорнии.
Виды бестраншейных технологий прокладки коммуникаций
Бестраншейные технологии прокладки коммуникаций, известны в мире как Trenchless technologies или NO-DIG (не копай). Они представляют собой работы по подземному строительству трубопровода без вскрытия грунта.
Существует несколько способов горизонтального бурения для прокладки коммуникаций:
Что такое метод ГНБ
Одним из наиболее эффективных и популярных способов является именно горизонтально-направленное бурение. Метод ГНБ – это способ бурить прямолинейные и криволинейные скважины диаметром до 1720 мм. При этом длина такого непрерывного тоннеля может достигать 2 км. Среди всех технологий бестраншейной прокладки коммуникаций именно ГНБ обеспечивает максимальную длину скважины.
Обратите внимание! Многие считают ГНБ синонимом бестраншейных технологий. Это ошибочное утверждение. Метод горизонтального направленного бурения более распространённый и популярный.
Точность прокладки трубопровода по заданной траектории обеспечивает расположенный в буровом снаряде передатчик. Его сигналы принимаются приемником на поверхности, позволяя непрерывно отслеживать направление, глубину и другие параметры проходки.
Особенности технологии ГНБ и основные принципы
Горизонтальное направленное бурение — это метод бестраншейной прокладки трубопроводов и других коммуникаций на различной глубине под естественными и искусственными препятствиями без нарушения режима их обычного функционирования.
Технология бурения ГНБ достаточно проста и эффективна. В нужной точке «А» (например, на одной из сторон дороги или реки) ставится буровая установка. По заданной траектории она бурит скважину с выходом в точке «Б». В зависимости от диаметра скважины работа выполняется в один или несколько этапов расширения. В полученную скважину с использованием специального бурового раствора, как смазывающего и формирующего канал, затягивается труба.
Буровое оборудование
Прокладка труб методом гнб является технически сложным процессом, для которого нужно специальное оборудование. Выбор оборудования для горизонтального бурения широк – от недорогих китайских установок до премиальных американских и немецких. Отрадно, что производство этого типа коммунальной техники налажено и в России.
Буровая установка для ГНБ может быть стационарной или самоходной, обычно на гусеничном ходу. Она оснащена:
Важной частью современных установок для горизонтального бурения является система локации. В ходе работ бур находится вне зоны видимости. Чтобы контролировать точность прохождения и его процесс, на головку бура устанавливается специальный зонд. Этот детектор обеспечивает оператора необходимой информацией о ходе работ – угол и направление бурения, обороты бура, температуру в рабочей зоне.
Кроме того, в состав бурового оборудования входит дополнительный инструмент: расширители разного диаметра, штанги, насосы, доталкиватель для удаления бурового раствора.
Единая классификация оборудования для прокладки коммуникаций методом ГНБ была разработана в Германии в 2000 году. Установки классифицируют по максимальной тяговой силе выделив четыре основные группы:
Этапы горизонтального направленного бурения
Работы по прокладки коммуникаций с помощью бестраншейных технологий начинаются с подготовки проектной документации. Здесь нужно учесть многие нюанса, включая уже проложенные коммуникации, чтобы избежать их повреждения.
Затем выбирается метод ГНБ и готовят участок для оборудования. Для некоторых установок необходимо обустройство приямка или котлована на входе и выходе.
После установки оборудования приступают непосредственно к процессу горизонтального бурения, который состоит из нескольких этапов:
Пилотное бурение
Пилотная скважина при ГНБ – это то, что задает вектор всей разработки. Для первичного бурения на штангу устанавливается зонд – буровая головка. Его вводят в породу, если работы ведутся с земли под углом 10-20 градусов, и продвигают по заданной проектом траектории.
При пилотном бурении в скважину подается буровой раствор, который уменьшает трение на буровой головке и штанге, а также предохраняет скважину от обвалов. Кроме того, состав разрушает породу, отчищает скважину от обломков, вынося их на поверхность и служит охлаждающей жидкостью для буровой головки.
Направление по оси бурения осуществляется при помощи локационной системы, основанной на компьютерной обработке информации в режиме реального времени. Сигнал о траектории движения бурового инструмента поступает от передатчика, расположенного в буровой головке. Оператор сопоставляет данные с планом бурения и поворачивают зонд на нужный угол. Это обеспечивает высокую точность проведения работ.
Диаметр пилотной скважины для горизонтально направленного бурения не превышает 10 см. Для прокладки коммуникаций этого обычно не достаточно. Поэтому, по достижении точки выхода, от штанги отсоединяют буровую головки и надевают расширитель обратного действия.
Предварительное расширение
Расширение идет постепенно: диаметр расширительных насадок меняется с шагом 10-15 см до тех пор, пока сечение скважины не достигнет нужного размера. Обычно это 1-3 прохода, в зависимости от структуры грунта и мощности установки.
Стоит отметить, что для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода диаметр скважины должен на 25—30% превышать диаметр трубы.
Затягивание трубопровода
После создания необходимого диаметра коммуникационного тоннеля осуществляется затягивание трубы. Плеть трубопровода располагается на противоположной стороне от буровой установки (у точки выхода бура). На неё одевается специальный скважинный оголовок и крепится к буровой штанге.
Вертлюг вращается с буровой нитью и риммером, оставляя трубопровод неподвижным. Таким образом осуществляется затягивание трубы в скважину от выходного отверстия к буровой установке. Для облегчения процесса во время затягивания осуществляется подача бурового раствора. Когда труба полностью оказывается внутри скважины, на ее концы одеваются заглушки, а затем она подключается к магистрали.
Заключительный этап работ
По завершении буровых работ оборудование сворачивают. При помощи специальных машин откачивают остатки бентонитового раствора для утилизации. Площадку демонтируют, засыпают приямок или колодец, в зависимости от использованного оборудования. По завершении объект сдают заказчику.
Технические характеристики оборудования ГНБ
Основными техническими характеристиками установки ГНБ являются тяговая сила (сила протяжки), крутящий момент и вес оборудования. Именно эти три параметра легли в основу единой классификации установок. Однако не менее важными являются:
Преимущества и недостатки метода ГНБ
Для определения методов прокладки коммуникаций, важную роль играет их эффективность. Бестраншейные технологии, это касается всех методов, обладают рядом преимуществ перед открытым способом:
Кроме того, метод ГНБ позволяет сделать максимальную длину коммуникационных сетей и проложить трубы наибольшего диаметра в сравнении с другими бестраншейными технологиями.
Однако у горизонтального бурения есть и свои минусы. Во-первых, трудности возникают при работе с твёрдыми, каменистыми породами и грунтами. Во-вторых, дорогостоящее оборудование можно использоваться только по прямому назначению, тогда как при работах традиционным открытым способом используется более универсальная техника.
Не применима технология горизонтального бурения и в случаях слишком мягких, сыпучих и влагосодержащих грунтов. В этом случае более подходящим будет ГНБ методом прокола. Он же будет предпочтителен в холодное время года, когда использование традиционного метода направленного бурения затруднительно из-за замерзания бентонитового раствора.
Стоит отметить, что метод прокола не является бурением. Грунт просто продавливается трубой или расширителем. Затем на выходе к инструменту крепится трос, который протягивает полиэтиленовые трубы к началу прокола.
Для горизонтального бурения можно также использовать шнековую буровую установку, переведя бур в горизонтальное положение. Максимальная длина скважины в это случае составит примерно 100-150 м.
Технология горизонтального бурения: описание процесса
Горизонтально-наклонным бурением называется процесс закладки труб без рытья траншей. Такой способ прокладки труб и других коммуникаций выполняется под автомагистралями и железными дорогами, что дает возможность сохранить целостность сооружений. Чтобы реализовать такую технологию, понадобится специальная установка для горизонтального бурения.
Зачем бурить горизонтальным методом
Технология горизонтально-направленного бурения ГНБ пользуется огромным спросом, что связано зачастую с большими возможностями экономии. Причем экономия составляет 2,5-3 раза, по сравнению с вертикальной технологией выкапывания траншей. Рассматриваемая технология применяется для прокладки труб, которые впоследствии будут служить защитной оболочкой для силовых и телефонных кабелей. Прокладываемые трубы называются канализационными, в которых укладываются провода электрические, телефонные и опто-волоконные.
Горизонтальный метод также пользуется спросом для закладки трубопроводов, по которым транспортируется питьевая вода, сливаются канализационные и ливневые стоки. Применение данной технологии обеспечивает сохранность природного ландшафта, что также является весомым плюсом. 
Дополнительными достоинствами рассматриваемой технологии бурения канализации являются:
Принимая решение о проведении ГНБ для сооружения канализации, заказчик получает выгоду в виде хорошей экономии.
Как происходит бурение горизонтальным способом — оборудование
Для горизонтально-направленного бурения применяется следующая техника:
При бурении важно обеспечить контроль над бурильной машиной, поэтому для таких целей применяются локационные системы. Эти системы играют важную роль, так как бур при работе расположен в почве за пределами контролируемой визуально зоны. За счет локационных систем исключается столкновение бура с разными преградами, например, камни или прочие виды коммуникаций.
Основу такой системы представляет мини-зонд, отслеживающий геолокацию при бурении. Зонд крепится к головке бура, и вся информация от устройства поступает на пульт оператора, которые управляет механизмом. Установка ГНБ — это профессиональный вид оборудования, которое имеет сложную конструкцию, а также высокую стоимость. Основу установки представляют следующие конструктивные детали:
Рассмотрим функциональную часть установки.
Конструктивные составляющие бурильной установки
Горизонтальная бурильная установка для прокладки коммуникаций состоит из трех основных частей или разделов:
Это основные элементы рабочего устройства, которые выполняют горизонтальное бурение.
Такие установки классифицируют по критериям граничного усилия протяжки, которые имеют отличительные показатели:
Все эти показатели являются главной характеристикой установок. Наиболее важным критерием является радиус изгиба, который характеризует возможности установки обходить разные виды препятствий. Из второстепенного оборудования, без которого невозможно получить траншею горизонтального типа, относятся:
Перед тем, как начинать процесс бурения, нужно правильно подойти к выбору бурильной установки. На основании всех вышеизложенных факторов происходит выбор подходящей установки и комплектующих.
Начинаем бурение — важные этапы подготовки
Горизонтальное бурение, выполняемое своими руками, подразумевает проделывание прокола с использованием профессионального оборудования. Прежде чем приступать к проделыванию канала под дорогой или ж/д путями, следует подготовиться к данному процессу. Для получения пробуриваемого отверстия требуется выровнять площадку, на которой будет размещено оборудование.
Размер площадки, на которой будет размещаться установка, должен быть не менее 10х15 м. Площадка делается именно в месте планируемого прокола под дорогой. Только после того, как площадка необходимого размера будет подготовлена, можно перевозить соответствующее оборудование и аппаратуру.
После размещения оборудования проводится процедура установки якоря, что реализуется при помощи шнеков. После процедуры якорения осуществляется процесс регулировки угла входа бура в землю.
Предварительно требуется также подготовить установку, которая подготавливает бентонитовый раствор. Этот раствор замешивает спецмашина, которая должна быть размещена рядом с буровым механизмом. Расстояние между этими аппаратами должно быть не меньше 10 метров. Раствор бентонита применяется для того, чтобы укрепить стенки скважины, а также для устранения земли из буримого канала.
К подготовительному процессу также относятся следующие мероприятия:
От этапа подготовки зависит, как пойдет сам процесс, поэтому к данному мероприятию нужно отнестись с особой важностью. При бурении соблюдается техника безопасности, от которой зависит здоровье и жизнь работников.
Пилотная скважина — что это и зачем
Когда этап подготовки пройден, можно начинать горизонтальное бурение своими руками. Первоначально проводится бурение пилотной скважины, диаметр отверстия которой составляет 10 см. Проделывание пилотной скважины — это тренировочное отверстие, на основании которого определяется исправность работы всех систем, а также оценивается эффективность движения бура.
Если не будет проведен процесс пилотной скважины, то приступать к горизонтальному бурению запрещается. Первоначальная позиция бура располагается под углом 10-20 градусов к земле (наклонное бурение). Данный угол уменьшается в зависимости от необходимой глубины погружения бура. Как только необходимая глубина буровой установки будет достигнута, начинается непосредственный процесс бурения в горизонтальном направлении. Направление перемещения бура регулируется и корректируется оператором на основании геолокационных данных.
Через последующие 3 метра перемещения бура производится проверка его положения при помощи системы позиционирования. После прохода заданной точки, бур перемещается вверх к выходу. Выход бура должен быть предварительно рассчитан, а на этом месте нужно подготовить площадку. Размер площадки меньше, чем со стороны размещения установки, но она должна быть подготовлена.
Расширение канала — завершающий этап
Как только проделывание пилотного канала готово, нужно приступать к процедуре его расширения. Бурильная головка демонтируется, и вместо нее нужно установить риммер. Это важный конструктивный элемент установки, который применяется для прокладки трубопровода горизонтальным методом. Это устройство служит для расширения пилотного канала.
Риммер способствует увеличению диаметра канала в обратном пути, то есть, от выхода к входу.
В зависимости от поставленной задачи получения диаметра отверстия, увеличение размера канала может происходить несколько раз.
Увеличение размера скважины проводится до того, как будут заложены коммуникации. В процессе выполнения работ обязательно нужно контролировать, чтобы на бур подавалась охлаждающая жидкость. Перебои с подачей охлаждающей жидкости приведут к перегреву установки, и выходу из строя геолокационной аппаратуры.
Прокладка трубопровода
Теперь рассмотрим, что представляет собой способ прокладки труб в подготовленное отверстие. Для этого используются вертлюги и скобы, которые крепятся к трубе. Именно эти элементы являются основой крепления и фиксации трубопровода, за счет которых затягивается труба в канал.
Чтобы зафиксировать трубу при помощи вертлюга, на ее начало фиксируется специальный оголовок. К этому оголовку крепятся буровые колонны. Если скважина малогабаритная, в которую планируется затянуть полимерные трубы, то затяжка выполняется своими руками или с применением усилий буровых машин. Как только труба будет затянута внутрь канала, процесс ГБ можно считать завершенным.
Прокол горизонтального типа — это ответственное мероприятие, которое следует продумать от начала и до конца. Первоначально подготавливается проект, на основании которого выбирается оптимальное место. Только после того, как будет готов проект, можно приступать к реализации процесса.
Важные моменты при бурении
При проделывании скважины нужно учитывать такой фактор, как осыпание грунта. В канал могут затягиваться как пластиковые, так и стальные трубы. Только важно учесть при этом один критерий, что пластик может укладываться под изгибом, например, при проколе под водоемом, а металлические трубопроводы нужно укладывать только в исключительно горизонтальном направлении.
При протягивании труб в скважину, их следует соединить. Причем соединение должно быть максимально надежным, иначе впоследствии не избежать проблем с канализацией. Стыковка со штангами кольцевого расширителя выполняется при выключенном оборудовании. Через вертлюг, который вращается, проводится стыкование коммуникаций. Для стыкования применяются специальные переходники.
Канал должен быть на 25% больше размера прокладываемого в нем трубопровода. Если планируется прокладка трубы с теплоизоляционными материалами, тогда канал нужно расширить на 50%.
Если давление в канале большое, тогда раствор бентонита распределяется равномерно, заполняя тем самым пространство между наружными стенками труб и внутренней частью канала. После застывания раствора полностью исключается вероятность просадки почвы.
Если нужно пробурить канал через дорогу дома
Горизонтальное бурение подразумевает применения специализированных машин, но что делать, когда нужно проложить трубу (водопровод или коммуникации) к частному дому через дорогу с асфальтным покрытием. Здесь есть два варианта разрешения ситуации— вызвать бригаду, которая сделает канал в считанные часы или соорудить установку своими руками. Многие выбирают первый способ, но и второй метод также можно реализовать самостоятельно.
Чтобы изготовить установку самостоятельно, понадобятся необходимые материалы в виде труб. Принцип изготовления буровой установки своими руками следующий:
Такое ручное сверление отверстия под дорогой потребует немало сил, однако вы сэкономите на вызове специализированной бригады.
Рекомендуется трубу использовать такой длины, как расстояние между дорогой. Если брать трубу в половину размера дороги, то состыковать два отверстия будет проблематично.
Пробурить канал под дорогой в домашних условиях не представляет никаких трудностей, за исключением физических. В остальном — это вполне реально, и при этом не понадобится разрушать асфальтное покрытие, за восстановление которого также придется заплатить.
Прибегая к проведению сверления канала под землей, важно помнить о технике безопасности, особенно, если планируется применять установку, соединенную с электромотором. Если хотите пробурить канал вручную, то помощь, как минимум двух силачей, будет кстати.
В завершении стоит отметить, что в домашних условиях пробурить канал можно и вручную, используя для этого саперскую лопатку, но при этом потребуется затратить немало сил и времени. Если и возникла такая потребность, то нужно оценить свои возможности, и только после принимать правильное решение. Каким бы не было это решение, но стоит попытаться самостоятельно сделать канал через дорогу, особенно если ее ширина не превышает 10 метров. Чем меньше ширина дороги, тем проще будет справиться самостоятельно. При вызове спецтехники придется заплатить за работу, и не важно, сколько метров нужно бурить — 5 или 20.