гнб бурение что это такое
Что такое ГНБ: технология горизонтального направленного бурения
Горизонтальное направленное бурение (ГНБ) – прогрессивная технология бестраншейной прокладки подземных инженерных коммуникаций. Трубопровод протягивается в скважине, пробуренной по изогнутой траектории под контролем радиолокационных систем. Еще одно название метода – гидравлическое направленное бурение, так как в процессе работы скважину промывают напорной струей бурового раствора.
Область применения
Методом ГНБ прокладывают самотечные и напорные трубопроводы для подачи воды, канализации или теплоснабжения, защитные футляры для кабельных сетей, газо- и нефтепроводы. Технология может использоваться для очищения, ремонта или замены ранее проложенных водопроводных и канализационных труб.
Горизонтальное бурение применимо при обустройстве технических скважин – водозаборных, геотермальных, предназначенных для очищения загрязненных участков местности или вытаскивания из грунта действующих трубопроводов.
Преимущества и ограничения
Бестраншейные технологии безальтернативны при проведении работ в условиях плотной городской застройки и насыщенной дорожной сети, прокладке сетей глубокого заложения.
ГНБ бурение не требует перекрытия движения транспорта, перекладки действующих коммуникаций или укрепления фундамента зданий. Работы могут вестись круглый год. Технология позволяет снизить стоимость и сократить сроки строительства.
В отличие от прокладки открытым траншейным способом не нужно организовывать водоотливные мероприятия. При строительстве подводных переходов отпадает необходимость углублять дно или укреплять берега.
Площадки для проведения работ компактны, прокладка труб методом ГНБ ведется с минимальным вскрытием земной поверхности. Земляные работы ограничены рытьем приямков для ввода инструмента и подачи трубопровода в скважину, сбора бурового раствора, а также технологических шурфов на концах трубопровода. Если надо обеспечить определенный уровень заглубления скважины, может потребоваться стартовый котлован для размещения буровой установки.
ГНБ бурение снимает проблемы при наличии следующих преград:
Технология горизонтального бурения эффективна в песчаных или глинистых грунтах при устойчивости стенок скважины. В неустойчивых грунтах или при наличии подземных вод с сильным напором ставят обсадные трубы на участках входа/выхода, укрепляют грунт инъектированием, устраивают разгрузочные скважины или дозиметрические колодцы.
Применение технологии ГНБ затруднено в валунных или гравийно-галечниковых грунтах, техногенных грунтах с металлическими включениями. Бурение скальных или содержащих особо твердые включения грунтов требует использования мощного оборудования и усиленного бурового инструмента.
Подготовительные работы
Перед началом бурения проводятся инженерно-геологические изыскания или геофизическое обследование для определения характеристик грунта в районе строительства. На основании полученных данных подбирают наиболее подходящее буровое оборудование и состав бурового раствора.
Изучаются условия прокладки под естественными преградами и препятствиями искусственного происхождения. Целесообразность применения технологии ГНБ подкрепляют технико-экономическими расчетами путем сравнения альтернативных вариантов, затем приступают к разработке проектной документации и сбору необходимых разрешений.
Прокладка трубопровода
Профиль трассы зависит от вида инженерных коммуникаций, типа и диаметра трубопровода, используемого бурового оборудования. Технология позволяет при необходимости изменить направление скважины, чтобы обогнуть встреченное подземное препятствие. Форма траектории ограничена радиусом изгиба колонны буровых штанг.
Допустимый диаметр трубопровода 25–2000 мм, длина прокладки – от нескольких метров до нескольких километров. Скорость бурения составляет до 100 м за смену. В одной скважине может располагаться сразу несколько трубопроводов.
Прокладка трубопроводов пучком
На всех этапах в скважину подается буровой раствор для разрушения грунта, удаления измельченной породы, укрепления и смазки стенок скважины. При среднесуточной температуре ниже +5 °C или бурении в вечной мерзлоте принимают меры по предохранению раствора от замерзания. При температуре воздуха ниже −20 °C работы не ведутся.
Трубопровод собирают из стальных, полимерных или чугунных (ВЧШГ) труб. Возможность применения каждого вида труб и требования к характеристикам зависят от типа прокладываемых коммуникаций. Отдельные секции соединяют муфтами или сваркой.
Обрезка полимерной трубы после выхода в технологический шурф
После завершения прокладки отработанный буровой раствор и выбуренную породу утилизируют. Котлованы засыпают, восстанавливают дороги и территорию в зоне строительства. На концах трубопровода устраивают колодцы, дренажные системы, ставят запорные устройства.
Состав бурового оборудования
Существует четыре класса установок для ГНБ бурения, каждому из которых соответствует определенная сила тяги. При выборе класса учитывают инженерно-геологические условия, тип, длину и диаметр трубопровода. Самоходные установки ставятся на гусеничное или колесное шасси, модульная конструкция монтируется на опорной раме.
В состав оборудования входят агрегаты и приспособления для приготовления, подачи и регенерации бурового раствора. Сборная колонна из штанг служит для передачи вращающих или тяговых усилий от установки и подачи раствора. При сложной геологии грунта либо большой длине и диаметре трубопровода на установке ставится усилитель тяги, а в точке выхода размещается доталкиватель.
Буровая установка на гусеничном ходу с комплектом штанг
Пилотную скважину бурят долотами или твердосплавным буром либо применяют универсальный бур со сменными насадками. Расширяют скважину римерами с режущими кромками высокой прочности и породоразрушающими насадками. Инструмент подбирают с учетом свойств грунта. Для повышения производительности при разрушении скальных пород используют забойный двигатель.
Локационная система для наблюдения за положением бурового инструмента включает излучающий зонд, локатор для приема сигнала и дисплей для вывода информации. При наличии сильных помех сигнал от зонда на дисплей поступает по кабелю.
Отличие от других бестраншейных технологий
Горизонтальное направленное бурение имеет сходство с щитовой проходкой, управляемым проколом, раскаткой грунта и другими бестраншейными способами прокладки труб. Основное отличие технологии ГНБ заключается в промывке скважины буровым раствором. Состав раствора определяется свойствами грунта, от верного подбора зависит успешность бурения.
По возможной протяженности трубопровода горизонтальное направленное бурение в разы превосходит прокол или микротонеллирование. В отличие от прокола ГНБ способно справиться со всеми категориями грунта. Технология лидирует по значению минимально допустимого диаметра труб (25 мм).
Цена прокладки с учетом земляных работ ниже по сравнению с альтернативными методами. С увеличением диаметра трубопровода экономическая эффективность снижается из-за повышенного расхода раствора.
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.
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.