Машины ГНБ для бурения: виды и классификация по тяге
Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) позволяет прокладывать подземные коммуникации, не нарушая ландшафт и дорожное покрытие. Вместо рытья длинных траншей оператор создает узкий канал под землей с помощью специализированного бурового комплекса. Этот бестраншейный метод помогает обходить существующие или брошенные сети, укладывая трубопроводы по изогнутой траектории в плане и профиле.
Классификация машин ГНБ по тяговому усилию
Главным техническим параметром установки является тяговое усилие (сила протяжки). Оно определяет максимальный диаметр расширения скважины и длину прокладки, которую машина сможет затянуть. Инженеры подбирают оборудование, используя коэффициент запаса от 1,5 до 2,5 в зависимости от буримости грунта. Существует эмпирическое правило: тяга установки должна превышать вес плети трубопровода как минимум в два раза.
Оборудование разделяют на четыре основных класса по мощности:
Мини-установки имеют усилие тяги до 100 кН и малый вес, что позволяет работать в стесненных условиях или проводить управляемый прокол под дорогами. Максимальная длина прокола для такого класса составляет 100 метров.
Класс Миди обладает тягой от 100 до 400 кН. Эти самоходные машины на гусеничном или колесном ходу выполняют около 80% всех работ, включая проходки под небольшими объектами и водоемами.
Макси-установки обеспечивают усилие от 400 до 2500 кН. Они применяются для масштабных задач по протягиванию крупных коммуникаций.
Мега-комплексы развивают тягу свыше 2500 кН. Это тяжелые несамоходные системы, которые монтируются на опорную раму или собираются из отдельных модулей.
Технологический процесс прокладки коммуникаций
Проведение работ всегда разбивается на четыре последовательных этапа. Нарушение технологии может привести к заклиниванию трубы или обвалу стенок канала.
1. Подготовка и пилотное бурение
Перед началом процесса изучают состав грунта и расположение действующих подземных сетей. Оформляются все необходимые разрешения на производство работ. В точках входа и выхода готовят стартовый и приемный котлованы.
Первым делом начинается бурение пилотной скважины. Для этого используют породоразрушающий инструмент — буровую головку со скосом в передней части. Она соединена с гибкой приводной штангой, состоящей из звеньев длиной от 2 до 6 метров. Благодаря конструкции штанг, напоминающих гибкий трос, оператор может обходить препятствия в пределах естественного изгиба рабочей нити.
Контроль за местоположением головки осуществляет система локации. В корпус инструмента встроен передатчик (зонд), который транслирует данные о направлении, уклоне и азимуте на монитор локаторщика. Если траектория отклоняется от проекта, оператор останавливает вращение штанг, устанавливает нужный скос головки и выполняет «задавливание» без вращения для коррекции пути.
2. Расширение скважины (риммирование)
Когда пилотная скважина пробита до целевой точки, буровая головка отсоединяется. На её место устанавливают риммер — расширитель обратного действия. Машина протягивает его из приемного котлована в сторону установки. Риммер срезает или скалывает стенки канала, постепенно увеличивая его диаметр.
Для того чтобы трубопровод прошел без заклинивания, итоговый диаметр скважины должен превышать диаметр трубы на 25–30%. В некоторых случаях требуется расширение на 50–100% от размера коммуникации.
3. Протяжка трубопровода
К риммеру через специальный оголовок крепится плеть трубопровода (из ПНД, стали или других материалов). Оголовок оснащен вертлюгом, который принимает тяговое усилие, но не передает вращательный момент на саму трубу. Буровая установка затягивает коммуникацию в скважину по заданной траектории. Важно вести работу непрерывно, чтобы исключить риск застревания инструмента.
4. Использование бурового раствора
На всех этапах в скважину под давлением закачивается специальный раствор, чаще всего бентонитовый. Качество этой смеси определяет до 70–80% успеха всей операции. Раствор выполняет функции охлаждения инструмента, выноса шлама на поверхность и укрепления стенок канала для предотвращения обвалов. Также он снижает трение при протяжке трубы.
При температуре воздуха ниже +5 °C или при работе в условиях вечной мерзлоты системы приготовления раствора необходимо утеплять. Если температура падает ниже –20 °C, проведение работ обычно прекращают. В сложных геологических условиях затрубное пространство можно дополнительно цементировать специальным раствором.
Ограничения и особенности эксплуатации
Метод ГНБ эффективен в самых разных грунтах, от песка до скальных пород. Однако технология сталкивается с трудностями в обводненных и сыпучих почвах, а также при наличии крупных булыжников или техногенных обломков бетона и металла. В таких средах существует риск прорыва бурового раствора на поверхность через трещины в грунте.
Точность прохода зависит от качества локации. Современные комплексы позволяют достигать впечатляющих результатов, хотя на практике реальная дистанция бурения часто составляет около 1800 метров. При нехватке тягового усилия или недостаточном расширении канала трубопровод может заклинить в скважине.
