гнб это в строительстве что 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.

Источник

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.

Источник

Горизонтальное шнековое бурение: суть метода

Когда используется технология

Горизонтальное бурение чаще всего используется в труднодоступных местах — на озерах, болотах, реках, под зданиями, железнодорожными путями, дорогами и в экологических зонах. Существует несколько методов бестраншейной прокладки коммуникаций — прокол, санация, шнековое горизонтальное бурение. Использование буровых машин ускоряет время работ, снижает финансовые и трудовые затраты. Во время прокладки коммуникаций методом бурения нет необходимости в большом количестве техники и рабочих, отвале земли и благоустройстве поврежденных участков городской территории.

Преимущества бурошнекового метода

Траншейная технология прокладки коммуникаций считается морально устаревшей по экономическим и производственным причинам. Первая выгода шнекового горизонтального бурения — объем работ и количество нужных трудовых ресурсов. С бурильной установкой справляется одна бригада рабочих, а объем вынутой земли много меньше. При этом сроки строительства в зависимости от длины коммуникаций сокращаются в 2-20 раз.

Экономические затраты на горизонтальные направленные работы сокращаются на 30 %. При этом не нужно прерывать движение транспорта при прокладке труб под дорогами или реками, а железнодорожное и асфальтное полотно остается нетронутым.

Во время бурения экология не страдает, а сам процесс доставляет минимум неудобств людям. Риск возникновения аварий на участке сводится к минимуму благодаря использованию управляемых буровых головок.

Недостаток технологии горизонтального бурения заключается в невозможности работы на подвижных грунтах.

ГНБ и ННБ – в чем разница?

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), является самым популярным методом, востребованным при возведении трубопроводов диаметром до 120 см в условиях уже имеющихся подземных коммуникаций, поверхностных сооружений и сложного грунта. ГНБ бурение в СПб осуществляется с помощью специальных установок, оснащенных гибкой штангой и головкой для бурения, позволяющих создавать ровные полости без отклонений от плоскости внутреннего профиля.

Преимуществами такого метода бурения являются:

Технология горизонтально направленного бурения включает несколько этапов. На предварительной стадии проводят инженерные изыскания и разрабатывают проект. При проведении обследования определяют:

На предварительном этапеподземного горизонтального бурения также выполняют геодезическую съемку участка и составляют топографический план. Данные изысканий содержат информацию для разработки проекта.

При разработке проекта горизонтального бурения методом ГНБ решают вопросы выбора технических решений бурения, конструкции трубопровода, обеспечения экологической безопасности.

Далее осуществляют другие этапы технологии горизонтального бурения:

Завершают работы устройства коммуникаций методом горизонтально направленного бурения контроль качества работ, уборка участка и передача исполнительных документов заказчику.

К недостаткам данного метода относится только невозможность проведения работ на участках с большим количеством строительного грунта, с высокой интенсивностью передвижения подземных вод и с вероятностью возникновения оползней.

В отличие от горизонтально-направленного бурения, ННБ (наклонно-направленное бурение) активно применяется в области добычи газа и нефти, горизонтальное бурение нефтяных скважин нецелесообразно, так как именно ННБ позволяет создавать скважины со сложным профилем внутреннего пространства. Сформированная по данной технологии полость может включать в себя интервалы как точно-вертикального характера, так и с видимым отклонением участков длиной в несколько километров, заданных программой. Особо актуальна технология наклонно-направленного бурения во время проведения многоствольного и кустового бурения, а также разведки на наличие газа или нефти.

Данный вид бестраншейной прокладки коммуникаций отличается рядом ценных преимуществ, среди которых особо стоит выделить следующие:

Но, кроме положительных сторон, у метода ННБ есть и отрицательная сторона – это невысокий темп реализации проектов, который связан с необходимостью частой проверки профиля скважин и сложности процесса бурения при внедрении в горные породы.

ГНБ и ГШБ – в чем разница?

Горизонтально-шнековое бурение (ГШБ) – технология, активно применяемая в промышленных зонах для сооружения разнообразных коммуникаций, в том числе и прокладки водопровода в грунте, цена которой будет отличаться демократичностью. В отличие от предыдущих методов, здесь бурение осуществляется стальным шнеком и вращающимся долотом, которые в процессе работы вырезают грунт и выводят его на поверхность.

Главная особенность данной технологии заключается в удалении отработанного грунта, так как он выводится со скважины без применения специальных растворов.

Главными преимуществами горизонтально-шнекового бурения, являются:

Но, при всех преимущества у данного способа есть один выраженный недостаток – для бурения нужно рыть котлованы стартовой площадки и точки выхода. А, это требует не только наличия большой свободной площади, но и применения специальной техники. Выбор способа прокладки коммуникаций делается исходя из технической и экономической эффективности. Метод ГНБ имеет свои достоинства и недостатки по сравнению с другими способами бестраншейного устройства подземных трасс

Технические характеристики

Технические характеристики буровой установки СО 2 представлены в таблице:

Этапы технологического процесса

Горизонтальное шнековое бурение начинается с выемки двух котлованов — стартового и конечного (рабочего и приемного). В рабочем котловане устанавливается буровая машина и дополнительное оборудование, в конечном завершаются все произведенные работы и принимается труба или футляр для нее.

На первом этапе проводится управляемое пилотное бурение, когда задается направление и длина канала. Так проводится «пристрелка» тонким буром, в процессе которой исключается возможность возникновения аварийной ситуации, особенно в городских условиях с обширной сетью трубопроводов и подземных кабелей.

На втором этапе пробуренная скважина малого размера расширяется методом продавливания обсадной трубой, закрепленной на штангах расширителей, до нужного диаметра. Выемка земли осуществляется механизмом, части которого набираются на рабочий вал машины горизонтального шнекового бурения. Шнеки располагаются в металлической трубе, укладываемой в скважину, и располагаются сразу за буровой головкой.

Третий этап заключается в подготовке рабочей трубы и ее продавливании вслед за обсадной трубой. После укладки труб в полученный канал буровая установка и другое оборудование извлекается из котлована, части коммуникации соединяются между собой.

Машины для бурения

Согласно ППР бурошнековое бурение может осуществляться несколькими видами устройств. Выбор модели будет зависеть от задания и объемов работы, так что придется вначале осуществить точные расчеты, чтобы получить машину с нужными техническими характеристиками. При недостаточной мощности не получится сделать задуманное, а при избыточной — придется нести лишние издержки.

Также важна и характеристика ТТК бурошнекового бурения, которая определяется установленным методом. Вообще при проведении любых видов работ нужно внимательно следить за показателями безопасности, так как они позволят не выходить в своих действиях за рамки текущего законодательства. Любые нарушения будут караться серьезными санкциями вплоть до возбуждения уголовного дела.

Установки бурошнекового бурения могут работать в двух режимах:

Оба вида обладают высокой точностью, так как операция проходит под руководством профессионального компьютерного оборудования и высокоинтеллектуальной программы бурения. От человека нужно лишь задать соответствующие параметры работы, чтобы машина могла понять возложенные на нее обязанности. Инструкция на бурошнековое бурение имеется на каждой установке, так что разобраться с сутью операции не составит большого труда. Главное — выполнять все указания изготовителя, чтобы не испортить машину, так как ремонт и замена деталей обойдутся очень дорого.

Шнековое бурение

Технология шнекового бурения — это современная технология по укладке футляров для выполнения работ по прокладке трубопроводов. Эта технология в отличие от традиционного ведения работ открытым способом не требует раскопки траншеи по всей трассе прокладки коммуникаций, что позволяет свести к минимуму воздействие на окружающую среду и нарушения в работе транспорта и систем жизнеобеспечения.

Шнековое бурение позволяет осуществлять прокладку подземных коммуникаций практически в любых условиях, в том числе и в районах исторической застройки города. Она может использоваться в таких проектах, которые требуют проходов под автострадами, железнодорожными путями, взлётно-посадочными полосами и т.п.

Горизонтальное шнековое бурение — это универсальная бестраншейная технология подземного строительства, которая позволяет быстро, эффективно и недорого решать задачи, связанные с развитием инфраструктуры города, в том числе и те, которые до настоящего времени не имели экономически оправданного решения.

Технология

Сущность технологии бурошнек бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи)

Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты сопоставима с глубиной прокладки трубопровода.

Этапы производства работ:

Технические параметры

Область применения технологии:

Ограничения в применении:

Прокладка в скальных породах грунта

Отличительные свойства

Во всех случаях применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительные плюсы там, где ведение работ открытым способом затруднено или вообще невозможно.

Оборудование для горизонтального бурения

Машины горизонтального бурения прессово-шнекового типа РВА имеют простую конструкцию, не считая отдельных узлов типа дизель-генератора. Установка представляет собой станину, на которой расположен дизель-генератор с блоком силовых гидравлических цилиндров. К раме буровой машины крепится лафет, который служит направляющими для задаваемой обсадной или рабочей трубы. К валу гидравлического блока крепятся штанги с буровой головкой для пилотного бурения. За буром располагается датчик первичной передачи, информация с которого поступает на пульт оператора. Благодаря датчику происходит постоянный контроль глубины, дальности и угла атаки буровой головки.

Дополнительное оборудование состоит из набора штанг и труб со шнеками, которые набираются на штангу по мере выемки земли из горизонтальной скважины. Иногда машины РВА выпускаются не в стационарном виде, крепящемся на подготовленную площадку анкерными болтами, а на пневматическом ходу.

Технология метода «бурошнекового бурения»

Сущность технологии бурошнекового бурения состоит в высокоточной прокладке стального футляра с помощью мощной домкратной станции, оборудованной вращающимся буровым инструментом. Футляры служат в качестве основы для прокладки трубопроводов различного функционального назначения (в том числе каналов для электроснабжения и связи).

Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт и/или котлованов — стартового и приёмного. Их диаметр или линейные размеры не превышают нескольких метров. Глубина стартовой и приёмной шахты соответствует глубине прокладки трубопровода. Технологически работа по прокладке труб разделяется на два или три этапа.

Во всех случая применение технологии бурошнекового бурения имеет убедительное преимущество там, где ведение работ обычным способом затруднено или вообще невозможно.

Первый этап: прямолинейный прокол грунта

Происходит управляемый прямолинейный прокол грунта пилотной штангой посредством мощных домкратов. С их помощью секции пилотных штанг последовательно продавливаются на всю длину проектной трассы. Контроль проходки осуществляется лазерным теодолитом с видеокамерой и мишенью. Результаты контроля выводятся на видеомонитор.

Второй этап: расширение пилотной скважины

Расширение пилотной скважины до рабочего диаметра. Той же домкратной станцией, в предварительно разрыхлённый буром грунт, продавливается футляр (или рабочая труба). Выдача грунта из тоннеля осуществляется транспортным шнеком.

Третий этап: протаскивание рабочей трубы

(по необходимости) — протаскивание рабочей трубы без извлечения транспортной трубы (футляра).

Источник