Перспективні методи прокладання підземних інженерних мереж

Існують безтраншейні методи відновлення і прокладання нових підземних комунікацій. Основні безтраншейні методи, які набули найбільшого поширення за останнє 10-річчя, такі:

- горизонтальне направлене буріння (ГНБ);

- продавлювання і мікротунелювання (МТ);

- керований прокол;

- безлюдна інспекція внутрішньої поверхні трубопроводів за допомогою телекамер;

- відновлення трубопроводів методами CIPP і Sliplining;

- місцевий ремонт трубопроводів за допомогою робототехніки, враховуючи установлення бандажів;

- перекладання трубопроводів методом «злому» (технологія «pipebursting»);

- безлюдне очищення і зачистка трубопроводів шляхом нанесення на їх внутрішні поверхні покриття із спеціальних розчинів.

Горизонтальне направлене буріння – технологія безтраншей­ної прокладки інженерних мереж із можливістю зміни напряму буріння, обходу перешкод. Це безтраншейне прокладання трубопро­водів і кабелів в обмежених міських умовах:

- без руйнування дорожнього полотна;

- без руйнування залізничних і трамвайних колій;

- без руйнування ландшафтів у садах, скверах, майданах;

- прокладання інженерних комунікацій під дном водоймищ;

- прокладання комунікацій над, під або між іншими трубо­про­водами і кабелями без розкриття мереж, що перетинаються;

- прокладання трубопроводів під спорудами нижче за їх фун­да­мент;

- буріння з колодязя в колодязь.

Для економного використання технології безтраншейного прокладання трубопроводів вирішальне значення має детальне вив­чення властивостей і складу ґрунту. Геофізичні дослідження дозво­ляють провести пошарове вертикальне або горизонтальне вивчення ґрунтів на предмет виявлення «перешкод», таких як: трубопроводи, труби, шахти тощо.

Горизонтальне направлене буріння дозволяє проводити роботи з прокладання підземних комунікацій уникаючи перешкод. Ця техно­логія дозволяє прокладати не тільки магістральні трубопроводи, але й працювати в умовах щільної міської забудови з великою насиченістю різних підземних комунікацій.

Технологія ГНБ дозволяє бурити прямолінійні і криволінійні свердловини в горизонтальній і вертикальній площинах потрібної конфігурації для сталевих і поліетиленових труб. Сьогодні створені установки, що дозволяють прокладати трубопроводи діаметром до 1400-2000 мм на глибину до 20 м і завдовжки до 1,5 км. Таким чином, можна досягти бажаного результату без припинення руху транспорту і пішоходів, спотворення прекрасного вигляду міста і розведення звичного будівельного бруду.

Найбільш ефективно метод направленого буріння рекоменду­ється використовувати в таких випадках:

– річки володіють значними швидкостями течії, які деформують русло, що виключає можливість улаштування траншей;

– має місце обмеження вільного простору, де прокладено де­кілька трубопроводів і немає можливості прокласти новий трубо­провід з мінімальною відстанню від існуючих;

– під час переходу водної перешкоди з інтенсивним судно­плавством і штучними спорудами на березі;

– будівництво прибережних морських трубопроводів при обрив­частих берегах, течіях і значних хвильових діях.

Разом з тим направлене буріння має такі обмеження:

– якщо ґрунти містять валуни, булижники, гравій більше 30 %, а також пливуни, що може викликати обвал ґрунту при розширенні пілотної свердловини;

– будівництво трубопроводів діаметром більше 1420 мм з дов­жи­ною свердловини більше 1,5 км вимагає більш потужного устаткування;

– відсутність власних глинопорошків для приготування буро­вого розчину і задоволення цієї потреби дорогими імпортними бентонітовими і полімерними добавками.

Перед початком робіт ретельно вивчаються властивості і склад ґрунту, дислокація існуючих підземних комунікацій, оформляються відповідні дозволи і узгодження на виробництво підземних робіт. Здійснюється вибіркове зондування ґрунтів і, за необхідності, шурфування особливо складних перетинів траси буріння з існуючими комунікаціями. Результати цих робіт відіграють визначальну роль у виборі траєкторії і тактики будівництва свердловини. Особливу увагу слід приділяти оптимальному розташуванню бурового устаткування на будівельному майданчику і забезпеченню безпечних умов праці бурової бригади і оточуючих людей.

Суть технології горизонтального направленого буріння полягає в такому (рис. 4.15-4.17). На підставі наданої документації розроб­ляють проект траси. В котлован установлюють машину і поетапно виконують такі технологічні операції:

- буріння пілотної свердловини;

- розширення пілотної свердловини;

- протягання трубопроводу;

- завершальний етап.

Буріння пілотної свердловини особливо відповідальний етап роботи, від якого багато в чому залежить кінцевий результат. Воно здійснюється за допомогою породоруйнівного інструменту – бурової головки зі скосом у передній частині та вбудованим передавачем. Бурова головка сполучена за допомогою порожнистого корпусу з гнучкою приводною штангою, що дозволяє керувати процесом будівництва пілотної свердловини й обходити виявлені на етапі підготовки до буріння підземні перешкоди в будь-якому напрямі в межах природного вигину протягуваної робочої нитки. Бурова головка має отвори для подачі спеціального бурового розчину, який закачується в свердловину і утворює суспензію з роздрібненою поро­дою. Буровий розчин зменшує тертя на буровій головці та штанзі, зберігає свердловину від обвалів, охолоджує породоруй­нівний інст­румент, руйнує породу і очищує свердловину від уламків, виносячи їх на поверхню. Буровий розчин складається з води і спеціальних домішок, які вибираються залежно від ґрунту і умов буріння. Здебільшого це спеціальні глини, полімери і бентоніти, а також спеціальні хімічні домішки, які покращують хімічний склад води, запобігають налипанню ґрунту на бурову головку і штангу. Контроль за місцеположенням бурової головки здійснюється за допомогою приймального пристрою-локатора, який приймає і обробляє сигнали вбудованого в корпус бурової головки передавача. На моніторі локатора відображається візуальна інформація про місцеположення, ухил, азимут, число обертів і температуру бурової головки. Ця інформація передається в процесі буріння локаторнику і запобігає небажаним наслідкам.

Також ця інформація відображається на дисплеї оператора бурової установки. Ці дані є визначальними для контролю відповід­ності траєкторії трубопроводу проектної, що будується, і мінімізує ризики зламу робочої нитки. При відхиленні бурової головки від проектної траєкторії оператор зупиняє обертання бурових штанг і встановлює скіс бурової головки в потрібному положенні. Потім здійснюється задавлювання бурових штанг без обертання з метою корекції траєкторії буріння. Будівництво пілотної свердловини завершується виходом бурової головки в заданій проектом точці.

Рисунок 4.15 – Перший етап – буріння пілотної свердловини

Розширення свердловини здійснюється після завершення пілот­ного буріння. При цьому бурова головка від’єднується від бурових штанг і замість неї приєднується риммер – розширювач зворотної дії. Додаванням тягового зусилля з одночасним обертанням риммер протягується через створ свердловини у напрямі бурової установки, розширюючи пілотну свердловину до необхідного для протягування трубопроводу діаметра. Для забезпечення безперешкодного протя­гування трубопроводу через розширену свердловину її діаметр повинен на 25-30 % перевищувати діаметр трубопроводу.

Рисунок 4.16 – Другий етап – попереднє розширення свердловини

Протягування трубопроводу. На протилежному від бурової установки боці свердловини розташовується готовий до протягування трубопровід. До переднього кінця трубопроводу кріпиться оголовок із сприймальним тягове зусилля вертлюгом і риммером, і в той же час не передаючи обертальний рух на трубопровід. Таким чином, бурова установка затягує у свердловину трубопровід по проектній траєкторії.

Рисунок 4.17 – Третій етап – протягування трубопроводу

Завершальний етап. Після закінчення основних технологічних етапів, інженерно-технічний персонал здає замовнику виконавчу до­кументацію, на якій вказано фактичне розташування укладеного трубопроводу в різних площинах, з обов’язковою вказівкою «прив’язок» до орієнтирів на місцевості.

Керування в ГНБ – дуже важливий момент. Бур в процесі роботи знаходиться поза зоною видимості й досяжності, і неконт­рольоване буріння може призвести до непередбачуваних наслідків. Тому під час проведення робіт ГНБ для контролю процесу буріння застосовуються системи локації. Система локації є зондом, який розташований на буровій головці, і спеціальним приладом синхроні­зації з цим зондом, який знаходиться в руках оператора системи локації (локаторника) на земній поверхні. Зонд реєструє всю інформацію про кут і напрям буріння, число обертів і температуру бурової головки. Ця інформація передається в процесі буріння локаторнику і запобігає небажаним наслідкам.

Майбутнє за горизонтальним направленим бурінням, оскільки у нього високі темпи проведення робіт, порівняно низька їх вартість і висока екологічність.

Діаметр вмонтовуваних у такий спосіб труб 300...2000 мм. Продуктивність до 120 м/зміну.

Мікротунелювання можна розглядати як дистанційно керова­ний процес улаштування свердловин і продавлювання труб, діаметр яких не передбачає присутності в них людини. Тунель за умов цього способу прокладається прохідницьким щитом з подальшим прокла­данням в ньому труб (рис. 4.18). Прохідницький щит має керовану бурову головку (рис. 4.19). Використовують щити різного оснащення і компоновки. Силове устаткування може розміщуватися або всере­дині щита, або на поверхні землі. Орієнтація щита контролюється лазерною системою.

Щит розміщують у заздалегідь підготовленому котловані (шахті) й під час роботи він пересувається в заданому прямоліній­ному або криволінійному напрямах до фінішної шахти. Відстань між шахтами складає 100-120 м. При використовуванні спеціальних проміжних домкратних станцій (рис. 4.20) цю відстань можна збільшити у декілька разів. За щитом з допомогою гідравлічних домкратів прода­влюються труби: сталеві, залізобетонні, керамічні або дуже перс­пективні полімербетонні зі спеціальними склопластиковими муфта­ми, що чинять незначний опір при продавлюванні труб у свердловині.

Рисунок 4.18 – Прокладання трубопроводів мікротуннелюванням

Рисунок 4.19 – Різальна головка мікротунельного щита «Бірюза»

У ході проходження щита вода сполучними лініями подається живильним насосом в призабірну зону, де змішується з розробленим ґрунтом і транспортним насосом сполучними лініями подається у відстійник із циклоном. У відстійнику відбувається осідання ґрунту, після чого вода знову використовується в технологічному процесі.

Цей досвід використовують для улаштування тунелів діаметром до 2 м, застосовують для проходки будь-яких ґрунтів, у тому числі тих, що включають гравій, гальку, щебінь. Найбільш ефективне вживання цієї технології в піщаних, у тому числі водонасичених ґрунтах, а також у глинах, суглинках і супісках.

Рисунок 4.20 – Проміжна домкратна установка

При використанні цього методу варто мати на увазі, що мінімальна глибина залягання верху трубопроводу щодо поверхні ґрунту повинна бути не менше 1,5–2 діаметрів труби. При цьому відстань між трубопроводом, що прокладається, і вже розташованими комунікаціями й спорудами, повинна бути не менше 1 м.

Дата добавления: 2014-12-16