Горизонтально-направленным бурением принято называть метод проведения инженерных коммуникаций без рытья траншей. Чаще всего такой метод закладки труб применяется под автомобильными магистралями и железнодорожным полотном, благодаря чему сохраняется целостность наземной инфраструктуры. Кроме того, ГНБ достаточно широко применяется в нефтегазовой и строительной отраслях.

С помощью ГНБ бурения могут выполняться следующие работы:

• обустройство скважин для добычи нефти и газа;
• бурение для извлечения полезных ископаемых;
• прокладка систем водоснабжения и водоотведения;
• проведение систем газоснабжения;
• обустройство кабельных магистралей;
• монтаж нефте- и газопроводов.

Бурение горизонтальным способом осуществляется с помощью специальной буровой установки (подробнее об оборудовании мы расскажем ниже).
Метод ГНБ не применяется в некоторых случаях. Так, противопоказанием может быть наличие подземных препятствий. Кроме того, ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не позволяет производить незначительные корректировки направления скважины до 5 метров.
Не используется метод ГНБ и в монолитных скальных породах, а также в грунтах, имеющих высокую концентрацию валунов.

Технология ГНБ, описание процесса

Технология ГНБ включает в себя следующие этапы работ:

• уточнение мест расположения подземных коммуникаций в пределах участка планируемого выполнения работ, обозначение их соответствующими метками;
• выбор оптимальной трассы прокладки коммуникаций;
• подготовка площадки для размещения буровой установки;
• размещение оборудования и устройств на подготовленной площадке;
• бурение скважины;
• расширение скважины;
• заведение трубопровода в канал.

Способ горизонтально-направленного бурения подразумевает обязательное использование бентонита. Это специальный раствор, используемый для укрепления стенок скважины. Укрепление стенок необходимо для минимизации риска обвалов грунта при проведении работ.
Помимо этого, бентонит минимизирует трение бура и упрощает извлечение вырубленной почвы на поверхность.
Кроме того, технология ГНБ требует применения специального оборудования для осуществления мониторинга процесса выполнения работ. С помощью данного оборудования производится отслеживание местоположения буровой установки под землей и определение глубины его залегания в почве.

Зачем бурить горизонтальным методом

Технология горизонтального бурения является достаточно популярной, прежде всего, из-за своей доступности. Расходы на выполнение работ горизонтальным способом, как правило, в два-три раза ниже, чем при проведении работ с использованием вертикальной технологии рытья траншей.
Помимо того, что рассматриваемый метод бурения является одним из наиболее экономичных способов создания подземных коммуникаций и выполнения работ под землей, по сравнению с ручным методом выполнения работ технология ГБН имеет следующие преимущества:

• сокращение временных и финансовых затрат;
• сохранение асфальтового покрытия и наземной инфраструктуры;
• возможность выполнения работ под водоемами и в местах, где проведение наземных работ запрещено;
• небольшое количество задействованного персонала (для проведения трубопровода обычно требуется работа трех-пяти человек).

Очевидным преимуществом подземного горизонтально-направленного бурения является его универсальность. Так, чаще всего технология ГБН используется для прокладки труб, которые в дальнейшем будут служить защитой для силовых кабелей и сетей телефонной связи. В прокладываемые трубы могут укладываться телефонные, электрические и оптоволоконные провода. Горизонтальное бурение ГНБ также применяется для закладки трубопроводов питьевой воды, слива канализационных и ливневых стоков и для других целей, о которых мы написали выше.

 

Процесс бурения горизонтальным методом – оборудование

Прокладка горизонтальным направленным бурением предполагает использование следующего оборудования:

• бур (основная машина);
• контрольная аппаратура (локационные бурильные системы);
• дополнительное оборудование и комплектующие.

Локационные бурильные системы используются для контроля работы бурильной установки. Они играют важную роль, поскольку при проведении работ под землей бур находится вне зоны видимости. Применение локационных систем позволяет предотвратить столкновение бура с препятствиями в виде камней или уже проложенных коммуникаций.
Основой локационной системы является мини-зонд, который отслеживает геолокацию при проведении работ. Мини-зонд располагается в передней части бура и передает информацию на операторский пульт, с помощью которого осуществляется управление устройством.
Сама установка ГНБ состоит из следующих элементов:

• кузов;
• мотор;
• ходовая часть.

Для того чтобы понять как работает механизм, необходимо более детально рассмотреть его конструкцию и строение.

Конструкция бурильной установки

Бур для прокладки инженерных систем включает в себя следующие конструктивные элементы:

• непосредственно бур (устройство, с помощью которого производится рытье траншей для проведения подземных коммуникаций);
• шланг для подачи воды на устройство (система охлаждения для металла, нагревающегося в процессе выполнения работ);
• пульт управления.

Все перечисленные элементы могут отличаться по показателям усилия протяжки, а именно:

• по сечению отверстия;
• по длине канала;
• по расходу бентонита;
• по радиусу изгиба буровых штанг (важнейший показатель, характеризующий способность обхода различных препятствий установкой).

Другими важными элементами бурильной установки являются:

• фиксаторы и переходники (обеспечивают нужную длину траншеи);
• расширители (используются для обеспечения необходимого диаметра траншеи);
• насосное оборудование (обеспечивает подачу воды);
• генераторы (обеспечивают бесперебойную работы бура);
• осветительные устройства.

Таким образом, выбор установки и комплектующих напрямую зависит от вида работ, которые нужно произвести и тех целей, которых необходимо достичь.

Этапы подготовки горизонтального бурения

Горизонтально-направленное бурение, производимое своими руками, предусматривает прокол методом ГНБ (прокол с использованием профессионального оборудования).
ГНБ под дорогой или железнодорожным полотном предполагает предварительную подготовку, включающую выравнивание площадки, на которой впоследствии будет размещаться бурильное оборудование.
Так, основы горизонтального бурения подразумевают подготовку площадки размером как минимум 10х15 метров. Площадка должна располагаться непосредственно в месте планируемого ГНБ прокола.
После подготовки площадки и установки оборудования выполняются следующие работы:

• установка якоря с использованием шнеков;
• регулировка угла входа буровой установки в землю.

Кроме того, на подготовительном этапе выполняется подготовка установки, которая замешивает раствор для укрепления стенок скважины и устранения земли из траншеи.
К другим работам, выполняемым в ходе подготовки к бурению, можно отнести:

• обустройство приямков на входе и выходе канала для перемещения лишнего количества раствора;
• определение наличия инженерных систем, которые не должны быть повреждены при проколе дороги ГНБ;
• изучение состояния грунта для принятия решения о месте прокладки ГНБ.

Правильно выполненная подготовка влияет на качество реализации дальнейших этапов горизонтального бурения дорог, поэтому к выполнению подготовительных мероприятий следует относиться крайне внимательно.

Расширение канала и прокладка трубопровода

После проведения пилотного канала наступает этап его расширения. Вместо бурильной головки установка оборудуется риммером, который используется для расширения канала.
Риммер является важным элементом бурильной установки, который применяется при бурении горизонтальным методом. Риммер увеличивает диаметр траншеи от выхода ко входу (в обратном пути).

При необходимости расширение канала может производиться в несколько заходов. Количество заходов определяется в зависимости от того, какой диаметр отверстия необходимо получить и каких задач важно достичь.
Данные работы выполняются до момента закладки инженерных систем. При этом необходимо обращать внимание на то, чтобы в процессе работ производилась подача охлаждающей жидкости на бур. В обратном случае установка может перегреться, вследствие чего ее детали могут выйти из строя.
Вслед за подготовкой и расширением канала наступает этап проведения трубопровода. Данные работы выполняются с помощью специальных приспособлений, таких как вертлюги и скобы. Эти приспособления крепятся к трубопроводу.
Указанные элементы фиксируют трубопровод, за счет чего труба затягивается в траншею. Для фиксации трубы с помощью вертлюга с краю фиксируется специальный оголовок, к которому присоединяются буровые колонны.
В случае, если скважина имеет малые габариты, затяжка может производиться как вручную, так и с помощью буровой установки.
После заведения трубы внутрь канала процедуру ГНБ можно считать полностью выполненной.

Важные моменты при бурении

При проведении работ с использованием буровой установки следует обращать внимание на некоторые моменты.
Во-первых, необходимо принимать во внимание фактор осыпания грунта. При укладке в канал труб из пластика они могут укладываться под изгибом, в то время как металлические трубы должны прокладываться исключительно горизонтально.
Во-вторых, следует помнить о том, что проведении труб в скважину их нужно надежно соединить, чтобы впоследствии во время их эксплуатации не столкнуться с нежелательными проблемами.
В-третьих, важно учитывать, что канал минимум на четверть должен превышать размер проводимого трубопровода (если проводится трубопровод с теплоизоляционными материалами, размер канала должен быть вдвое больше).
В-четвертых, необходимо обращать внимание на то, что если давление в канале высокое, раствор бентонита будет распределен равномерно и заполнит расстояние между стенками труб внутренней частью канала, что в дальнейшем исключит риск просадки почвы.
Таким образом, принимая во внимание все важные нюансы и внимательно проходя все этапы, работы можно выполнить быстро и качественно.