Технология направленного бурения грунта позволяет прокладывать водопроводные магистрали или линии связи без вскрытия дорожного покрытия. Методика обеспечивает прокладку трубопроводов под оврагами, водоемами и лесопарковыми зонами. Инструменты и оборудование ГНБ подбираются в зависимости от плотности грунта и протяженности магистрали.
Необходимое оборудование
Краткий перечень оборудования для ГНБ:
- Буровая машина классического типа.
- Установки со шнековой режущей частью.
- Основной и вспомогательный инструмент, используемый для сверления отверстия в грунте.
- Гидравлические лебедки для укладки труб.
- Смесительные установки для приготовления и подачи бурового раствора.
Если планируется выполнение работ в условиях отрицательных температур воздуха, то необходимо устройство для прогрева рабочей жидкости и силового агрегата. Автономный отопитель работает на моторном топливе, которое сгорает в котле. Нагретый воздух подается при помощи вентилятора, в конструкции может использоваться контрольный термометр.
Техника для горизонтального бурения
Техника для горизонтального бурения оснащается гидравлической станцией с приводом от двигателя внутреннего сгорания (существуют модификации с электромотором, рассчитанным на подключение к промышленной сети напряжением 380 В). Машина оборудована гусеничной ходовой частью, рассчитанной на передвижение своим ходом на расстояние 40-50 м. Гидравлическая станция обеспечивает непрерывное вращение инструмента с заданной частотой и передвижение установки, оператор распределяет потоки жидкости под давлением при помощи специального пульта.
Также встречаются установки шнекового типа, используемые для выполнения коротких проколов в грунте. Инструмент вращается при помощи гидравлического двигателя, давление создается внешней насосной станцией с силовым приводом. Допускается подключение установки к гидравлической системе экскаваторов, приспособленных для проведения подобных работ. При выполнении проколов под железнодорожными насыпями или иными инженерными сооружениями используются управляемые шнековые установки.
Оборудование позволяет сверлить каналы диаметром до 1500 мм и длиной до 60 м. При использовании шнековой буровой станции производится черновое сверление канала с контролем положения рабочей головки. Затем на базе чернового прокола производится сверление грунта шнеком соответствующего размера. В полученный канал запрессовывается обсадная труба.
Буровая установка позволяет затягивать в полученный прокол полипропиленовые трубы. Для соединения штанги и трубопровода используется специальная муфта, по мере протягивания магистрали производится стыковка дополнительных отрезков, увеличивающих длину. Допускается предварительное соединение участков трубы в общую магистраль, герметичность проверяется заливкой воды под давлением. Затем конструкция затягивается в прокол, для поддержки ветви используются гидравлические лебедки или строительная техника (тракторы или подъемные краны на автомобильном шасси).
При производстве буровых работ потребуется специальная установка, позволяющая получать рабочую жидкость, которая затем закачивается в прокол. Оборудование состоит из смесительной камеры и бункера для сухого раствора. На раме устанавливается бензиновый или дизельный двигатель, используемый для привода насоса. Смесительные станции, установленные на стройплощадках, могут использоваться для подачи чистой воды под давлением (например, для тушения локальных возгораний или заполнения емкости жидкостью).
Инструменты для горизонтального бурения
Основной инструмент для горизонтального бурения предназначен для получения чернового прокола в грунте. Режущая головка устанавливается на стальных штангах, оснащенных подвижными соединениями для получения криволинейного профиля канала. Внутри буровой головки имеются распылители для подачи специальной жидкости на водной основе, которая вымывает измельченный грунт из прокола. Удаление грунта необходимо для беспрепятственного продвижения полипропиленовой трубы внутри канала.
На поверхности головки монтируется сменная лопатка, позволяющая корректировать траекторию бурения в зависимости от показаний локационной системы. Оператор установки подбирает профиль лопатки в зависимости от плотности грунта. Промышленность выпускает головки разного диаметра, подбор инструмента осуществляется на основе проектной документации.
После сверления базового канала может потребоваться расширение отверстия. Режущий расширитель крепится на штанге, допускается работа в песчаных почвах и грунтах с каменистыми включениями. При сверлении обеспечивается подача жидкости, которая обеспечивает охлаждение режущих кромок и удаляет грунт из прокола. Грязь стекает в котлован, а затем откачивается центробежными насосами в специальные резервуары для последующей утилизации.
Локационные системы горизонтального бурения
Поскольку буровая головка находится в толще грунта, используется специальное локационное оборудование, позволяющее контролировать направление прокола. При отсутствии контроля возможно столкновение буровой головки со скальными породами или отклонение от заданной траектории. Дополнительной проблемой при выполнении горизонтального бурения являются существующие инженерные сети: ошибочное движение инструмента может вызвать разрушение магистралей.
В конструкцию системы геолокационного контроля входит малогабаритный зонд для горизонтального бурения, который фиксируется на фронтальной части режущего инструмента. Оператор отслеживает положение зонда на экране прибора, который улавливает радиочастотное излучение. Оператор передает информацию члену бригады, который управляет гидравлической буровой установкой.
Поскольку расстояние между людьми составляет 100-200 м и более, для связи используется радиостанция. Встречаются локационные системы с двойным контрольным прибором, дополнительный дисплей устанавливается на буровой установке. Локационные системы подбираются в зависимости от глубины прокладки магистрали, плотности грунта и протяженности трассы. Для обеспечения безопасности работ рекомендуется контролировать бурение на всей протяженности прокола в грунте.
Зонды оснащаются радиочастотными передатчиками, позволяющими выбрать диапазон для трансляции сигналов. Частота подбирается с учетом минимального воздействия эфирных помех. Внешний приемник оснащается цветным жидкокристаллическим дисплеем диагональю до 11 дюймов, на котором отображается траектория движения и имеется дополнительная зона для запуска сторонних приложений. На экране может отображаться температура режущего инструмента, давление в системе подачи рабочей жидкости и другие параметры.
Как выбирать оборудование для ГНБ
Базовыми критериями при выборе буровой станции являются мощность и производитель силовой установки, также учитывается производитель оборудования. Рекомендуется использовать станцию с автоматическим механизмом, позволяющим подавать штанги из магазина. Технология ускоряет рабочий процесс и снижает нагрузку на оператора, перед началом работы потребуется уложить в магазин требуемое количество штанг.
Необходимо учесть расход топлива и максимальный крутящий момент, создаваемый гидравлическим приводом. Также следует проверить максимальное тяговое усилие, от которого зависит способность установки протаскивать полипропиленовую трубу через полученный прокол в почве. Если планируется выполнение работ на асфальтированных дорогах, то рекомендуется использовать установку с резиновыми башмаками на гусеницах. На части установок предусмотрена замена стальных лент на обрезиненные, не повреждающие асфальт при движении.
Основные технические характеристики, необходимые для подбора установки:
- тяговое усилие;
- допустимая длина бурения;
- угол установки штанги;
- крутящий момент на штанге;
- производительность насоса, подающего раствор в скважину;
- мощность и производительность смесительной станции.
Оборудование перемещается между строительными площадками или концевыми точками прокола на трале с заниженной рамой, который буксируется тягачом. Рекомендуется применять прицеп с пандусом, не допускающим подъем корпуса буровой установки выше 25°. Это ограничение обусловлено конструктивными особенностями ходовой части установок, при большем угле буровая машина не сможет самостоятельно заехать или спуститься с платформы.
При выборе локационного оборудования учитывается протяженность маршрута. Лучшие модели станций поддерживают связь с зондом на расстоянии до 500 м, конструкция прибора рассчитана на эксплуатацию при температуре воздуха от -20° до +60°С. Рекомендуется выбирать станции слежения с возможностью обновления прошивки или установки дополнительных утилит (например, через порт USB или по каналу беспроводной связи Wi-Fi).
Станции для получения рабочей смеси могут оборудоваться блоком для утилизации шламовых отходов. Отработавшая жидкость подается в специальный отстойник. В шлам вводится абсорбент, полученная субстанция утилизируется.
