За последние 20 лет бестраншейные технологии в России перестали быть экзотикой и доказали свою эффективность при прокладке подземных коммуникаций. В то же время технологическое содержание, потенциал и стоимость у этих методов различны.
Горизонтальное направленное бурение
Технология горизонтального направленного бурения (ГНБ) используется для прокладки трубопроводов диаметром 25–2000 мм на расстояние до нескольких километров. Скорость работ составляет до 100 м за смену. Уникальность технологии состоит в возможности обойти препятствия по вертикали и горизонтали.
ГНБ применяют в самых разных типах грунтов, от песчаных до скальных. Существенные трудности возникают лишь в плывунах, при наличии пустот, в слабоустойчивых или техногенных грунтах. Оборудование недорогое и технически несложное, поэтому конкуренция среди исполнителей серьезная, а стоимость работ сравнительно невысокая.
Прокладка ведется самоходной буровой установкой с использованием бентонитового бурового раствора. При выходе через сопла буровой головки раствор создает режущий эффект, охлаждает инструмент, смазывает и укрепляет стенки скважины.
Работы выполняют в три этапа:
- Бурение пилотной скважины. Буровая головка соединяется с установкой гибкой приводной штангой, собираемой из последовательно наращиваемых звеньев. После начала движения бур посылает через встроенный зонд сигналы на локатор. Оператор установки на основе полученной информации корректирует траекторию бурения.
- Последовательное расширение скважины. После достижения приемного котлована головку меняют на расширитель и проходят скважину в обратном направлении. Если нужно, процедуру выполняют несколько раз, пока не достигнут требуемого диаметра.
- Протягивание трубопровода. К расширителю присоединяют вертлюг с готовой плетью трубопровода и протягивают в буровой канал. Одновременно можно протянуть до шести трубопроводов. Второй и третий этап может быть выполнен за один раз.
Основным недостатком ГНБ считается удорожание бурения при прокладке трубопроводов большого диаметра, поскольку возрастает расход бурового раствора и требуются более мощные буры и расширители. В ходе работ существует опасность обрушения скважины с потерей бурового оборудования, прежде всего из-за ошибок оператора. При трещинах и разломах в грунте или слишком высоком давлении буровой раствор может выйти на поверхность.
Горизонтальное шнековое бурение
Технология горизонтального шнекового бурения (ГШБ) позволяет прокладывать трубопроводы диаметром 400–2000 мм на расстояние до 150 м, конкретные параметры зависят от категории грунта. В отличие от ГНБ работы можно вести на малой глубине, поскольку отсутствует опасность просадки грунта и прорыва бурового раствора.
Для ГШБ подходит только неподвижный устойчивый грунт, который не осыпается во время проходки. В глинистых грунтах могут возникнуть проблемы из-за налипания на шнек. По сравнению с ГНБ или микротоннелированием это более дешевая технология.
Метод ГШБ заключается в продавливании обсадных труб домкратной станцией одновременно с бурением грунта. В дальнейшем обсадные трубы играют роль защитного футляра.
Этапы прокладки трубопровода:
- Домкратная станция опускается в стартовый котлован. Между домкратом и стенкой котлована ставят первую секцию трубопровода. Внутри секции находится шнек с буровой головкой на конце.
- Бур начинает разрабатывать грунт, который удаляется вращающимся шнеком. Одновременно происходит движение обсадной трубы вперед под действием домкрата.
- После продавливания трубы в скважину ставят следующую секцию со шнеком. Сам шнек подсоединяют к шнековой колонне, а трубы сваривают. Затем операция 2 повторяется.
- После выхода обсадных труб в приемный котлован шнеки извлекают. В защитный футляр протягивают коммуникационные трубопроводы или кабельные линии.
Основные недостатки ГШБ по сравнению с ГНБ – небольшое расстояние прокладки, невозможность огибать препятствия, возможное налипание грунта на буровой инструмент.
Наклонно направленное бурение
К прокладке коммуникаций наклонно направленное бурение (ННБ) имеет опосредованное отношение. Термин пришел из сферы нефтегазодобычи, где контролируемым наклонным бурением давно и успешно занимаются при освоении месторождений.
В 1971 году энтузиаст-строитель из США Мартин Черрингтон совместил две технологии – применявшееся в нефтегазовой промышленности наклонно направленное бурение и используемое строителями горизонтальное. До того момента бестраншейные технологии уже были в строительстве в ходу, но применялись ограниченно. Развитию мешала недостаточная управляемость и неспособность преодолеть большое расстояние.
Черрингтон получил подряд на прокладку газопровода под рекой Пайджеро возле Сан-Франциско от местной коммунальной компании. Из-за сложных инженерно-геологических условиях традиционные методы оказались слишком дороги. Немного поразмыслив, он решил пробурить скважину под руслом по изогнутой траектории.
Локационных устройств еще не было, тем не менее делу сопутствовал успех. Бурение велось под изменяемым углом, и после прохождения под рекой скважина вышла на поверхность. Риск оказался оправданным. Так Черрингтон стал родоначальником нового метода прокладки трубопроводов – горизонтального направленного бурения.
При ГНБ трасса далеко не всегда идет строго горизонтально. Если бурение ведется с поверхности земли, а не из котлована, то имеется наклон на стартовом участке траектории, которая постепенно переходит в горизонталь. Изгиб в профиле также приходится делать при прохождении под природными или техногенными объектами.
ГНБ наряду с ГШБ используют и для прокладки трассы строго по прямой, но с уклоном. Обычно в этом случае речь идет о самотечных трубопроводах. Поэтому, когда об ННБ говорят применительно к прокладке коммуникаций, подразумевают одну из двух упомянутых технологий.