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:

1. Пониженные финансовые расходы на труд, так как вся работа выполняется за счет специализированной техники. Человеческий фактор присутствует только при управлении этой техникой.
2. Прокладка и сооружение трубопровода не только под такими конструкциями, как магистрали и железнодорожные пути, но еще и под водоемами, например, через устье реки.
3. Минимальное количество работников. В зависимости от протяженности трассы, для сооружения трубопровода требуется бригада из 3-5 человек.

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:

1. Бур для выполнения горизонтального бурения — это основная машина.
2. Локационные бурильные системы — контрольная аппаратура.
3. Дополнительное оборудование и комплектующие.

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:

• кузов;
• мотор;
• ходовая часть.

Рассмотрим функциональную часть установки.

Конструктивные составляющие бурильной установки

Горизонтальная бурильная установка для прокладки коммуникаций состоит из трех основных частей или разделов:

1. Бур — основное устройство, которое делает траншею под землей для последующей закладки трубопровода.
2. Шланг для подачи воды на бур — это система охлаждения, так как в процессе работы бура происходит нагревание металла. Чтобы продлить срок службы режущих зубьев, при бурении на них подается вода.
3. Панель управления — представлена в виде пульта.

Это основные элементы рабочего устройства, которые выполняют горизонтальное бурение.

Такие установки классифицируют по критериям граничного усилия протяжки, которые имеют отличительные показатели:

• сечения отверстия;
• длины канала;
• расхода бентонита;
• радиус изгиба буровых штанг.

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:

1. Фиксаторы и переходники — применяются для сооружения необходимой длины трубопровода.
2. Расширители — используются в зависимости от необходимости получения канала соответствующего диаметра.
3. Насосное оборудование — обеспечивает подачу воды на установку.
4. Генераторы — для бесперебойной работы установки.
5. Осветительные приборы.

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:

1. Обустройство специальных приямков на входе и выходе канала. В эти колодцы будет перемещаться избыточное количество раствора.
2. Определить наличие подземных коммуникаций, которые не должны быть задеты буровой установкой.
3. Изучить характер грунта, на основании чего будет принято решение выбора оптимальной трассы для бурения.
4. Настроить связь между прорабом и оператором техники.

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:

1. Берем стальную трубу, длина которой должна быть не меньше половины расстояния дороги, через которую планируется проложить трубопровод.
2. На оголовке трубы делаются зубья. Причем не обязательно, чтобы зубья были острыми, достаточно их просто нарезать болгаркой.
3. На втором конце трубы делаются два сквозных отверстия, в которые устанавливается металлический пруток или арматура. Важно понимать, что чем больше размер прутков, тем меньше сил придется приложить.
4. За арматуру на другом конце трубы следует браться руками, и вращать в одном направлении для перемещения устройства. Это достаточно сложно, поэтому вместо рук, применяется мощный электромотор или бензиновый двигатель. Для соединения мотора с трубой, нужно сделать редуктор для понижения оборотов.

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.