В строительстве, в промышленной и производственной отрасли часто возникает потребность в создании скважин, ось которых отклоняется от вертикали. Это могут быть как полностью горизонтальные скважины, так и отверстия, проходящие под углом. Специально для таких случаев используется метод ГНБ технология прокладки труб — горизонтально-направленное или горизонтально-наклонное бурение. Он применим для выполнения подземных отверстий, у которых отклонение от вертикали составляет более 2 градусов.
Разумеется, с помощью обычных буровых установок такие операции невозможны или трудноосуществимы. Поэтому для них требуется особое оборудование, в котором буровая штанга крепится на подвижном механизме. Гибкое соединение позволяет изменить направление отверстия в ходе работы и выполнять прокол под любым углом.
Преимущества метода горизонтального бурения - ГНБ
Наклонные скважины широко используются при добыче нефти, газа и любых полезных ископаемых — они позволяют достичь цели по максимально короткому пути, экономя время и ресурсы. Также с помощью наклонных и горизонтальных проколов ведется прокладка подземных трубопроводов и кабельных магистралей для питания промышленного оборудования. Не менее полезным этот метод будет и в строительстве, причем речь идет как о возведении многоэтажек, так и о частных строительных работах.
Что такое ГНБ в строительстве?
Данная технология позволяет бестраншейную прокладку подземных коммуникаций, что особенно удобно, если на участке есть какие-то преграды — например, нужно провести трубопровод под асфальтированной дорожкой или постройкой. В этом случае рытье траншеи не только занимает больше времени, но и означает, что придется либо обходить преграду, либо после приводить участок в порядок.
Бурение методом ГНБ имеет массу преимуществ:
- Работа может быть выполнена за 1 день, потребуется до 3-5 человек.
- Можно сделать прокол под преградами, которые сложно обойти (например, под шоссе).
- Не нарушается благоустройство придомового участка — дорожное покрытие, клумбы и т.д.
- Проложить коммуникации можно и в тех местах, где наземные работы запрещены или невозможны.
Таким образом, технология горизонтального бурения — самое экономичное решение в плане как временных, так и финансовых затрат.
Набор оборудования для ГНБ
Для создания наклонных или горизонтальных скважин потребуется:
- буровая установка;
- локационное устройство;
- дополнительный инструментарий: штанги, вертлюги, переходники, скобы и т.д.
Сейчас рассмотрим каждый из этих инструментов подробнее, чтобы выяснить, какую роль он играет в технологии бурения ГНБ.
Буровая установка — существуют как высокомощные промышленные машины для горизонтально-наклонного бурения, так и более компактные мини-установки, которые можно использовать при строительстве частного дома. Все они работают на дизельном топливе и состоят из кузова, устройства для подачи воды в бурильную зону, ходовой части и панели управления.
Основные характеристики этого оборудования:
- максимальная сила протяжки (обозначается в тоннах);
- диаметр и предельная длина прокола (зависит от параметров буровой штанги);
- средний расход бетонита (сколько литров расходуется за минуту);
- угол поворота буровой штанги (определяет, под каким углом можно выполнить наклонную скважину).
Из них наиболее важными являются первые две характеристики — при выборе машины на них стоит обращать внимание в первую очередь.
Мини-установки, которые используются для выполнения относительно небольших проколов методом горизонтально-направленного бурения, имеют не только меньшие размеры, но и более простую конструкцию. Они включают лишь двигатель и рабочую часть с буровой штангой. Научиться управлению такой машиной несложно, и с ней может справиться даже 1 человек.
Геолокационная система — представляет собой зонд и устройство для фиксации данных, с помощью которого оператор может контролировать процесс бурения. Поскольку наблюдать работу самого бура невозможно, зонд дает информацию о наличии в рабочей зоне твердых включений или важных объектов (например, уже существующих коммуникаций). Применение локационной системы делает прокол по технологии ГНБ управляемым и полностью безопасным, а также сводит к минимуму риск поломки оборудования.
Дополнительные инструменты — к этой категории относятся все устройства и приспособления, что облегчают процесс бурения и прокладку коммуникаций. Например, это осветительные приборы, фиксаторы для обсадных труб, насосы для откачки бетонита из рабочей зоны, скобы, переходники и т.д.
Технология ГНБ: этапы работы
Весь процесс бурения можно условно разделить на подготовительные и непосредственно буровые работы. В подготовительную часть входит исследование грунта и особенностей участка, подготовка места для установки буровой машины, планирование глубины и траектории прокола, подготовка необходимых инструментов и т.д. Важность этих работ сложно переоценить — от них во многом зависит успешность и безопасность прокола.
Подготовительный этап
Примерный перечень работ:
- Исследование территории на предмет наличия подземных объектов, трубопроводов и других коммуникаций.
- Определение характеристик грунта: типа почвы, водонасыщения, наличия скальных включений и т.д. В зависимости от этих факторов технология горизонтально-направленного бурения может меняться.
- Наметка оптимальной траектории прокола — важны не только точки входа и выхода, но и сама трасса с учетом типа грунта, расположения подземных преград.
- Подготовка места под установку буровой машины: необходимо выровнять, а иногда также утрамбовать площадку, провести освещение, создать условия для отвода воды, излишков бетонита и т.д.
- Размещение буровой установки в стартовой точке, подвоз необходимого инструмента и бетонита.
Этап бурения скважины
Технология горизонтально-наклонного бурения, которая используется для получения тоннелей под углом, предполагает создание пилотной скважины. Это небольшой прокол диаметром до 10 см., который обычно выполняется с наклоном от 10 до 20 градусов. После того, как прокол выходит на нужную глубину, угол наклона меняется — вплоть до горизонтального бурения.
В зависимости от формы и траектории скважины, направление движения бура можно неоднократно менять во всех плоскостях. Например, если нужна скважина в форме дуги, позволяющая обогнуть какую-либо преграду (водоем, постройку с фундаментом), сразу за нижней точкой траектории бур постепенно направляют вверх. Таким образом, ближе к финишной точке трасса получает нужный угол наклона.
Важно: технология прокола методом ГНБ предполагает отслеживание движения бура с помощью локационного зонда. Зондирование позволяет не только выявить неизвестные преграды, но и отследить положение бура, направление его движения, температуру и т.д. Это помогает избежать перегрева, поломок, отклонения от заданной траектории.
После выполнения прокола скважину нужно расширить до заданного диаметра. Для этого вместо буровой головки на установку ГНБ монтируют ример и включают обратный ход. Таким образом, ример движется в обратную сторону — от финишной точки до стартовой, расширяя отверстие. Чаще всего за один проход достичь нужного диаметра тоннеля не удается, тогда необходимо 2-3 прохода. С каждым разом используется ример все большего размера. Это финальный этап выполнения скважины методом горизонтального бурения (ГНБ).
Использование бетонита при бурении
В ходе бурильных работ в тоннель подается раствор бетонита — он облегчает продвижение бура (работая как смазка), а также способствует более легкому извлечению грунта. Смешиваясь с водой, бетонит образует гелеобразный состав, который обволакивает стенки отверстия, делает почву более стабильной и предупреждает обвалы.
Качество этого раствора играет решающую роль и определяет эффективность всего процесса. Состав бетонита может меняться в зависимости от типа почвы на участке, но в любом случае добавление песка не должно превышать 1%.
Ограничения методики ГНБ:
- Бурение, особенно наклонное, нельзя проводить на монолитных скальных участках или в грунте с большой концентрацией твердых включений, а также в почве с высоким водонасыщением.
- Серьезным препятствием к прокладке коммуникаций данным методом могут стать подземные преграды.
- С помощью установки горизонтального бурения невозможно изменить направление тоннеля два и более раза на одном коротком участке (до 5 метров). Изгиб буровой штанги для этого недостаточен.
В остальных же случаях метод ГНБ является оптимальным и самым экономичным для создания скважин, тоннелей, трубопроводов, прокладки подземных коммуникаций как в бытовых, так и в промышленных масштабах.
