Методы бестраншейных технологий

По мнению специалистов и нас в том числе, бестраншейная технология включает в себя методы, материалы и оборудование, используемые для замены, восстановления или прокладки трубопроводов с минимальной или нулевой выемкой грунта. Она также позволяет прокладывать коммуникации под реками, автомагистралями, каналами и другими препятствиями, не нарушая их работоспособность и нанося минимальный или нулевой ущерб окружающей среде. Мы сделали обзор бестраншейных технологий, чтобы каждый смог получить представление о разнице тех или иных методов.

Горизонтальное шнековое бурение — это метод бестраншейной разработки грунта, при котором шнек извлекает грунт, продвигаясь по ровной линии. Спиральные кромки шнека, напоминающие большой винт, удаляют отвал, оставшийся после бурения. Когда бурение достигает конечной точки, шнек извлекается, оставляя только обсадную трубу. Обсадная труба укладывается секциями, одна за другой, по мере продвижения секций вперёд по скважине. При горизонтальном бурении шнеком проходка скважины и монтаж трубы осуществляются одновременно.
Шнековое бурение лучше всего подходит для мягких грунтов. Буровая установка для шнекового бурения задавливает обсадную трубу в грунт, одновременно вращая шнек. Горизонтальное шнековое бурение — надёжный метод бестраншейного строительства там где задача построить новую самотечную систему водоотведения.

Горизонтально-направленное бурение (ГНБ), — это малотравмирующий бестраншейный метод прокладки подземных коммуникаций, таких как трубы, кабелепроводы или кабели, по относительно небольшой дуге или радиусу вдоль заданного подземного пути с помощью буровой установки, спускаемой с поверхности. Направленное бурение (ГНБ) обеспечивает значительные экологические преимущества по сравнению с традиционным открытым способом прокладки трубопроводов и коммуникаций. Этот метод обычно применяется в случаях, когда традиционное рытьё траншей или выемка грунта нецелесообразна или требуется минимальное нарушение поверхности.

ГНБ обычно выполняется в три основных этапа. Сначала бурится пилотная скважина небольшого диаметра по направленному пути от одной точки поверхности к другой. Затем отверстие, созданное в ходе бурения пилотной скважины, расширяется до диаметра, который облегчит установку необходимого трубопровода. Наконец, трубопровод протягивается в расширенную скважину, таким образом создавая непрерывный сегмент трубы под землей, который обнажается только в двух начальных конечных точках. Направленное бурение может использоваться для пересечения любого количества поверхностных препятствий, включая дороги, железные дороги, водно-болотные угодья и водоемы различных размеров/глубины. Этот процесс подходит для различных грунтовых условий, включая глину, ил, песок и камни. Проблемные грунтовые условия включают в себя крупнозернистые породы в виде крупного гравия, булыжников и валунов.

Направленное бурение (или наклонно-направленное бурение) — это метод бурения невертикальных скважин. Его можно разделить на четыре основные группы: направленное бурение для нефтяных месторождений, направленное бурение для прокладки коммуникаций (горизонтально-направленное бурение), наклонно-направленное бурение и бурение с поверхности в пласте (SIS), которое горизонтально пересекает вертикальную скважину для добычи метана из угольных пластов.

Наклонно-направленное бурение является неотъемлемой частью нефтегазовой отрасли с 1920-х годов. Несмотря на то, что технологии совершенствовались с годами, концепция направленного бурения остается неизменной: бурение скважин под разными углами, а не только вертикально, для лучшего доступа к нефтяным и газовым месторождениям и их более эффективной добычи. Кроме того, наклонно-направленное бурение позволяет бурить несколько скважин из одного вертикального ствола, минимизируя воздействие на окружающую среду.

Микротоннелирование — это метод, используемый для строительства небольших тоннелей. Эти туннели малого диаметра делают невозможным наличие оператора, управляющего самой машиной. Вместо этого, микротоннельный буровой механизированный комплекс (MTBM) должен управляться удаленно из диспетчерской. Микротоннельные буровые механизированные комплексы очень похожи на обычные тоннелепроходческие механизированные комплексы (TBM), но меньше по размеру. Эти машины обычно варьируются от 0,61 до 1,5 метров. Обычно оператор управляет машиной из диспетчерской на поверхности. Микротоннелирующая машина и домкратная рама устанавливаются в стволе на необходимой глубине. Оператор постоянно получает обратную связь о местоположении машины, ее ориентации и гидравлических устройствах через компьютерную консоль или камеру видеонаблюдения. Большинство машин также оснащены видеокамерами, установленными для того, чтобы оператор мог контролировать действия в домкратном стволе и на разделительном заводе. Оператор управляет МТБМ и подъемной рамой из безопасной диспетчерской, которая обычно расположена на поверхности, рядом с подъемной шахтой.

В большинстве случаев микротоннелирования машина запускается через входной проушину, а трубы проталкиваются за ней. Этот процесс часто называют продавливанием труб, и он повторяется до тех пор, пока машина не достигнет приемной шахты. По мере продвижения машины из стартовой шахты через входную проушину проталкивается всё больше тоннельной обделки или труб. Таким образом, скорость продвижения машины регулируется скоростью, с которой труба вставляется в входную проушину посредством выдвижения гидроцилиндров в домкратной раме.

Микротоннелирование с помощью пилотных труб осуществляется методом направленного бурения, в ходе которого полые стальные стержни продавливаются через грунт для прокладки новой трубы. Затем новая труба продавливается непосредственно за пилотными трубами. Этот процесс позволяет избежать длинных открытых траншей, что означает минимальное проникновение в надземную часть. Этот метод полезен для проектов, требующих предельной точности при замене труб.

Микротоннелирование пилотной трубой – это многоэтапный вариант бестраншейного метода. Основные этапы этого процесса заключаются в установке пилотной трубы на линию и выравнивании, последующем продавливании стальной обсадной трубы с последующим удалением отвалов шнековым буром. Этот метод подходит для более мягких грунтов и протяжённостью до 120 метров. Метод пилотной трубы использует буровой станок и систему наведения пилотной трубы, специально разработанные для микротоннелирования. Пилотный шнек направляется по проектному маршруту на необходимую глубину для точного расширения начального отверстия.

Метод пилотной трубы изначально представлял собой метод микротоннелирования, применявшийся для прокладки небольших ответвлений для обслуживания. Этот процесс, начинающийся в колодце, использует теодолит (аналогичный нивелиру), камеру, установленную на буре, светодиодную мишень, а также компьютер с экраном, предоставляющие оператору информацию для точного бурения. Когда бур/пилотные штанги выходят на выход из скважины, штанги извлекаются из бура, и труба протягивается через скважину.
Успех процесса микротоннелирования привел к его применению в более крупных скважинах, что позволяет гарантировать, что трубопроводы с предельной точностью следуют проектному направлению и уклону.

Коммунальный туннель или коммуникационный коридор — это проход, построенный под землей или над землей для прокладки инженерных коммуникаций, таких как электропроводка, пар, водопровод и канализация. Иногда по нему также прокладываются кабели связи, такие как оптоволоконные кабели, кабели кабельного телевидения и телефонные кабели. Также его называют коммуникационным туннелем, траншеей, коммуникационным хранилищем или кабельным хранилищем. Небольшие кабельные каналы часто называют кабельными каналами или подземными кабелепроводами. Прокладка кабеля непосредственно в грунте — важная альтернатива каналам и туннелям.

Бестраншейная прокладка труб — отличная альтернатива традиционной замене труб. Традиционная замена труб требует больше времени, денег, и наносит больший ущерб вашему благоустройству. Прокладка труб отличается тем, что требует гораздо меньше земляных работ, а значит, меньше времени и рабочей силы. Прокладка труб — это процесс, при котором труба прокладывается внутри существующей. Эта труба изготавливается из специальной эпоксидной смолы и сохраняет прочность новой трубы, не повреждая существующую конструкцию или ландшафт.
Внутренняя часть канализационной трубы нуждается в очистке и ремонте, если она треснула из-за коррозии и проникновения корней деревьев. Использование гидродинамической прочистки позволяет удалить отложения корней и коррозию, обеспечивая надежное прилегание эпоксидного гибкого рукава к поврежденной трубе. Этот процесс известен как метод "чулка", отверждение трубы на месте и подразумевает создание новой трубы внутри существующей. Специальные эпоксидные смолы, чаще всего "безпузырьковые", которые не требуют дополнительно дегазации и обеспечивают структурную прочность новых труб.

Для разрушения трубы используется пять основных элементов оборудования: расширительная головка, тяговые штанги, тяговый механизм, удерживающее устройство и гидравлический силовой агрегат. Современные расширительные головки имеют передний конец, диаметр которого значительно меньше диаметра заднего (разрывного) конца, достаточно малого, чтобы пройти через заменяемую трубу. Меньший передний конец предназначен для направления расширительной головки через существующую трубу; более ранние модели не имели этой функции и иногда теряли направление, что приводило к неполному разрушению трубы и срыву проекта. Переход от переднего конца к заднему может включать в себя «ребра», которые первыми соприкасаются с существующей трубой. Использование этих ребер в качестве основной точки разрыва — очень эффективный способ обеспечить разрыв трубы по всей окружности. В приёмном котловане (либо колодце) устанавливается машина для протягивания расширительной головки и новой трубы в трубопровод. Все оборудование, используемое при разрушении труб, приводится в действие одним или несколькими гидравлическими агрегатами.

Продавливание труб – это бестраншейный метод, аналогичный по принципу микротоннелирования. Этот метод использует горизонтальное усилие домкрата для продвижения трубы. В отличие от микротоннелирования, продавливание труб требует присутствия персонала внутри трубы для проведения земляных работ и удаления грунта. Этот метод лучше всего подходит для труб большого диаметра, поскольку обеспечивает достаточное пространство и вентиляцию для рабочих.
Продавливание труб – это циклический метод, при котором трубы продавливаются через грунт с помощью гидравлических домкратов. После установки каждого сегмента трубы домкрат отводится назад, чтобы можно было установить следующий сегмент трубы и начать цикл продавливания снова. После начала процесса продавливания его нельзя прерывать, чтобы трубы не застыли. Торцы труб должны быть параллельны для равномерного распределения усилий. Грунт транспортируется внутрь трубы. Удаление грунта может осуществляться вручную или механическим способом. Системы транспортировки грунта включают в себя колесные тележки или скипы, ленточные или цепные конвейеры, системы подачи пульпы, шнековые системы и вакуумные системы откачки. Грунт удаляется вручную или механическим способом с помощью щита или проходческого комбайна. При вероятности обрушения забоя выемки могут потребоваться различные методы стабилизации грунта, включая осушение и цементацию.

В процессе прокладки труб пневматическая машина, известная как «крот», прокладывает путь в грунте по заданному маршруту. Пневмопробойник позволяет избежать рытья траншей и может использоваться для прокладки водопроводных и канализационных труб.
Недавно были разработаны управляемые кроты, что позволяет оператору корректировать траекторию крота и добиваться искривленных отверстий. Для пневмопробойника разрабатывается небольшой котлован 1*1м Такой котлован достаточно мал, чтобы ее можно было вырыть вручную, а не машиной в труднодоступных местах. Затем крот вводится в землю на горизонтальной поверхности на дне этой ямы. Также выкапывается приемный котлован похожих размеров, и именно из нее выходит крот. Сам крот представляет собой стальной цилиндр. Он работает как пневматический цилиндр с импульсным сжатым воздухом, заставляющим голову крота многократно бить по почве перед кротом. Как только крот пройдет сквозь землю, трубу можно протянуть через длинную горизонтальную яму.

Заключение
Использование бестраншейной технологии в вашем проекте прокладки трубопроводов может помочь сэкономить средства, защитить окружающую среду и свести к минимуму повреждения поверхности. Когда речь идет о бестраншейной технологии, главное — отсутствие необходимости разработки грунта экскаваторами. Бестраншейная технология подразумевает строительство под землей тоннелей для прокладки коммуникаций, таких как водопроводы, газопроводы, электрические или телекоммуникационные кабели, незаметно для окружающих. Этот метод также позволяет прокладывать коммуникации под реками, каналами и другими препятствиями, не нарушая их водный поток и нанося минимальный или нулевой ущерб окружающей среде. Бестраншейные методы применяются уже 50 лет, но в наши дни, благодаря развитию технологий земляных работ и систем прокладки, бестраншейные методы становятся все более распространенными во всем мире.