Все статьи :  Строительство, ремонт, монтаж  : Строительство зданий и сооружений

Бестраншейная прокладка и сварка ПЭ труб 

Бестраншейные технологии позволяют выполнять работы по строительству коммуникаций без вскрытия больших площадей поверхности грунта. Проходка ведется из специально подготовленной узкой шахты-колодца до другой (приемной) шахты, или сразу на поверхность, при помощи горизонтально направленного бурения с использованием специальных буровых головок, проходческих щитов и других элементов, в зависимости от разновидности метода ГНБ. При использовании бестраншейных способов прокладки труб под землей проводится от 90 % и более от доли всех работ, и это исключает многие традиционные для открытого строительства трудности, нарушение ландшафта.

Кроме того, современное бестраншейное бурение является экономически более выгодными (в некоторых случаях до трехкратного соотношения) по сравнению с обычным старым методом наземной прокладки труб. Это происходит за счет экономии средств, которые при открытом способе прокладки коммуникаций уходили на рытье траншей, оплату рабочей силы и техники, восстановление поврежденных дорог и т.д.

Методы ГНБ обеспечивают быструю прокладку с диаметром труб до 2000 мм при длине подземного участка до нескольких километров. Разные установки дают различные параметры бурения. (Например, мощный американский Robbins 100030 обеспечивает диаметр до 2000 мм. и длину до 2 км). Глубины залеганий горизонтальной скважины могут достигать 50 метров. Проходка ведется в различных грунтах, в том числе – скальных, от грунта, в том числе, зависит выбор: какая именно из нескольких методик ГНБ будет использоваться.

Трубы при бестраншейных методах могут применяться стальные, чугунные, бетонные керамические, а также из полиэтилена. При прокладке труб ПНД необходима сварка труб ПНД с помощью специального сварочного оборудования, используется метод «встык».

Немного об истории: как возник метод ГНБ

Появившись в Америке практически благодаря наблюдательности, энтузиазму и инженерным талантам Мартина Черрингтона (Martin Cherrington), технология ГНБ сильно развилась, усовершенствовалась и ушла уже далеко вперед, завоевав признание строителей во всем мире.

Ныне Martin Cherrington однозначно признан основным изобретателем технологии и его даже называют иногда "дедушка направленного бурения». А тогда, почти 50 лет назад, промышленность горизонтального бурения развивалась на нескольких фронтах, строительные подрядчики пытались пути, чтобы преодолеть проблемы недостаточной управляемости и невозможность делать бестраншейную проходку на большие расстояния. Соединить воедино две уже применявшихся технологии - наклонно-направленное контролируемое бурение (оно использовалось в нефтегазовой промышленности) и горизонтальное бурение (уже достаточно активно применяемое в строительстве, но бывшее неуправляемым), пришло в голову именно Черрингтону. Проведя несколько пробных буровых испытаний, он впервые успешно применил новую идею для бурения скважины для газопровода под рекой Паджеро (Pajero), имевшей очень высокие берега со сложным грунтом из скальных пород. Так найденное решение стало началом новой методики: бурения по заданной траектории, причем при необходимости – криволинейной.

ВЫГОДЫ И ПРЕИМУЩЕСТВА применения ГНБ, как бестраншейного метода прокладки труб; области применения.

Главные возможности методов горизонтального направленного бурения в том, что оно позволяет в стесненных городских условиях, или при наличии автомагистралей на пути строительства осуществить бестраншейную (не повреждающую поверхность) прокладку труб и коммуникаций самого различного назначения. а также решить проблему преодоления естественных преград в виде рек. Перечислим для наглядности отрасли, в которых уже давно и с большим успехом применяются возможности ГНБ:

Бестраншейная прокладка труб для транспортировки жидкостей и газов при строительстве водопровода; канализации; сетей теплоснабжения; газопровода и нефтепровода, а также других продуктопроводов.

Бестраншейная прокладка коммуникаций всех типов: протяжка электрокабеля, прокладка кабелей связи и передачи данных; коммуникации других типов.

Причем трубы используются практически самые разные: из стали, чугуна, бетона, полиэтилена, керамики.

Благодаря самой своей сути, идее этой методики, Бестраншейные технологии и, в частности, технология ГНБ, содержат в себе целый набор преимуществ. Изложим их по пунктам.

  • Методика выполнения ГНБ – не повреждает поверхность. Полностью сохраняется целостность дорожных одежд дорожных покрытие и движение транспорта никак не нарушается;
  • соответственно, резко упрощаются и минимизируются согласования с ГИБДД, городскими организациями общественного транспорта и сокращаются их сроки;
  • Наличие естественных преград, таких, как реки перестает быть проблемой для строителей, и в то же время не приходится грубо нарушать ландшафт объемными земельными работами:
  • поскольку экологии территории не наносится какой-либо ощутимый вред - согласования с природоохранными организациями также становятся минимальны.
  • В свою очередь, все это существенно снижает общие сроки на подготовку строительства сетей и коммуникаций.
  • При бестраншейной методике значительно сокращаются объемы земляных работ, нет необходимости вывоза грунта, как при «наземных» технологиях прокладки траншей;
  • также уменьшается и количество необходимой техники и рабочей силы.
  • Не затронут ландшафт – а, значит, нет и расходов на его восстановление (в том числе, затрат времени).
  • Точность контролируемой с поверхности походки позволяет исключить «ошибочные» выходы бура в нерасчетной точке и повреждения соседних коммуникаций, что крайне важно в условиях современного города.
  • Минимальны риски каких-либо аварийных ситуаций.
  • Как следствие всего вышеуказанного, совокупные финансовые затраты могут сокращаться в целом от 30% и до 3-х раз, в зависимости от объекта и методики.
  • Сокращение сроков строительства очень существенное: от 2 до 20 раз.

- Итак, мы объективно видим ряд неоспоримых выгод. Благодаря всему этому стала настолько популярна во всех развитых странах бестраншейная технология прокладки труб, трубопроводов и коммуникаций, как высокоэффективная, экономически выгодная, а в целом ряде сложных случаев – просто незаменимая технология. И именно поэтому она активно развивается, завоевывая все новые рынки.

Этапы производства ГНБ

Все начинается с подготовительных работ: обследование площадки, доставка и установка техники, при необходимости – рытье стартового и приемного котлованов (шахт). Установка ГНБ размещается на поверхности или в стартовом котловане, в соответствии с тем, какая именно бестраншейная методика выбрана. Затем выполнятся собственно бурение и протяжка коммуникаций в три этапа:

Первый этап горизонтального бурения — пилотная скважина. Это бурение узкой скважины по необходимой траектории, осуществляемое при помощи высокопрочной буровой головки. Она имеет скос в передней части, благодаря которому под контролем изменяется направление проходки. В буровую головку встроен передатчик системы слежения, информация с него о месте, глубине, наклоне буровой головки передается на поверхность и видна на мониторе локатора. Через буровые штанги, благодаря их строению, подается буровой раствор для облегчения проходки, уменьшения трение и предохраняющий скважину от обвалов в сложных грунтах. Завершением первого этап этапа является выход буровой головки в заданной проектом точке на поверхность либо в приемной шахте.

Второй этап — расширение скважины до необходимого размера. Для протягивания труб диаметр скважины должен на 25-30% превышать диаметр подаваемой трубы. Это выполняется с помощью расширителя обратного действия или риммера за один или несколько проходов – что зависит от величины трубопровода.

Третий этап — собственно протяжка труб. Заранее подготовленная плеть трубопровода, специальным образом крепится, и буровая установка затягивает трубу в скважину, располагая в результате по запланированной проектом траектории.

Точный контроль проходки

Одним из основополагающих в технологии бестраншейной прокладки трубопроводов является принцип постоянного отслеживания параметров буровой головки при пилотном бурении, что позволяет оперативно управлять процессом формирования трассы прокладки коммуникаций в соответствии с проектной. Это достигается применением современных систем локации (например: Radiodetection, Eclipse, Digital Control и других).

При работе приемник находится в руках оператора. Он принимает передаваемую зондом информацию, такую как: крен, угол наклона, глубина, положение бурильной головки, уровень заряда батареи и температура зонда, установленного в головке бура.

Различные типы зондов, работающие на частотах 8 кГц либо 33 кГц и имеющие размеры 203*25.4 мм и 380*32 мм, позволяют осуществлять контроль за пилотным бурением на глубинах от 4-х до 15-ти метров.

Методы бестраншейной прокладки труб

Существует несколько методов бестраншейной прокладки труб и протяжки коммуникаций, которые отличаются отдельными возможностями, наличием или отсутствием вспомогательных котлованов и конкретными деталями технологии проходки:

  • Горизонтально направленное бурение (ГНБ) – получившее наибольшее распространение. При этом методе бурение скважины осуществляется с поверхности земли, без котлованов, занимая минимум площади.
  • Бурошнековое бурение - с удалением разработанного грунта шнековым механизмом. Необходимы стартовый и приемный котлованы.
  • Продавливание - еще его называют продавливание стальных футляров, труба вдавливается или забивается в грунт, который затем разрабатывается внутри полости трубы и удаляется.
  • Прокол - чаще применяется для коротких отрезков, например, под дорогами, когда нужно проложить трубу небольшого диаметра (до 315мм). Плюсы: для работы не требуется ни вода, ни откачка бурового раствора, т. к грунт просто выдавливается в стороны.
  • Микротоннелирование – позволяющее провести микротоннель диаметром до 2000 и даже 3000 мм практически независимо от грунта: от скального до водоносных песков. Разработка грунта ведется проходческим щитом по диаметру микротоннеля. Это наиболее совершенный, но и самый дорогой способ прокладки подземных коммуникаций.

В отдельных случаях некоторые методы вполне взаимозаменяемы, но выполнение различных работ по строительству и ремонту подземных коммуникаций несет в себе свои особенности. В том числе, учитывается экономический эффект. Поэтому конкретная, наиболее подходящая к данной ситуации, технология бестраншейной прокладки труб определяется при непосредственном исследовании строительной площадки, изучения рабочих чертежей, типов грунтов, наличия других коммуникаций в зоне проходки, и других фактов – например, при необходимости разрушения старой трубы, что возможно осуществить, применяя продавливание.

Бестраншейная замена труб с разрушением существующей трубы может выполняться с применением установки АС-60 тяговым усилием 60т. Максимальный диаметр прокладываемых с ее помощью труб – 315 мм.  При этом понадобится небольшой рабочий котлован размером всего 1,5х3 метра, а также входная траншея шириной около метра, где будет подготовлена новая, замещающая труба.

Примеры техники, применяемой для бестраншейной прокладки

При оказании услуг по бестраншейной прокладке коммуникаций используются самые разнообразные модели буровых установок для ГНБ и его разновидностей, различных производителей и торговых марок. Пожалуй, самые распространенные их них - Dith With, Vermeer, Tracto-Technik, Robbins, TERRA AG, American Augers, Herrenknecht AG, Prime Drilling, Huanghai Machinery.

Буровые установки FDP, от Huanghai Machinery получили широкое распространение в России. Эта китайская компания предлагает очень широкую линейку FDP установок управляемого горизонтального бурения от 15 до 450 тонн тяговой силы.

Установки управляемого прокола Ditch Witch. выпускает американская компания The Charles Machine Works, Inc. - один из мировых лидеров по производству оборудования для бестраншейных технологий. Кроме 9 моделей установок ГНБ, производятся еще и электронные системы слежения, системы подготовки бурового раствора, буровой инструмент и другие приспособления и принадлежности для обеспечения качественного процесса бурения скважины.

Vermeer, также американского производства. Эта марка имеет ряд известных моделей: например, D80x100 с тяговым усилием 36т; Vermeer D36x50 Series II с тяговым усилием 18т и другие.

Европа пришла на рынок машин ГНБ несколько позже, но сейчас представлена не менее известными фирмами, производящими современные механизмы, предназначенные для бестраншейной прокладки коммуникаций.

Одна из них, получившая широкое признание в Европейских странах, немецкая TRACTO-TECHNIK - производитель ряда специальной техники, применяющейся в разных бестраншейных работах.

Это достаточно известные уже и в России машины для горизонтально-направленного бурения GRUNDODRILL и установки GRUNDORAM - для динамической прокладки стальных труб-футляров; машины этой серии работают с диаметрами труб от 50 мм до 4000 мм, причем в грунтах до шестой категории. Установки GRUNDOBORE бурошнекового бурения, а также машины динамического и статического типа для замены трубопроводов и пневмопробойники.

Еще одна, достаточно представленная в России и имеющая официального дилера китайская компания - Drillto производит линейку буровой техники.

Конечно, это лишь несколько примеров техники для ГНБ - поскольку чтобы дать даже кратко более-менее полных обзор установок управляемого горизонтального бурения, нужна отдельная статья. Рынок оборудования для бестраншейных технологий – как американский, так и европейский и китайский – очень широк и разнообразен, кроме того, он развивается, постоянно пополняется, появляются новые модели механизмов для горизонтально направленного управляемого бурения и сопутствующее буровое оборудование.

О дополнительном оборудовании

Для технологичного производства работ, и, в конечном счете, достижения требуемого качества необходимо дополнительное оборудование и механизмы.  Начиная с таких необходимых, как автоманипуляторы для транспортировки бурового инструмента и бентонита, растворно-смесительные узлы. Нужны локационные системы для контроля проходки при ГНБ. Потребуются мотопомпы для откачки пульпы, генераторов для обеспечения бесперебойной работы оборудования, и другое вспомогательное оборудование.

Кроме того, в частности, чтобы обеспечить целостность подаваемой в пробуренную скважину пластиковой трубы, не обойтись без специальных аппаратов для сварки пластиковых труб. С их помощью сварка полиэтиленовых ПЭ труб осуществляется надежно и качественно. Конечно, для достижения этой цели требуется безусловное соблюдение технологии сварки.

Муфтовая и стыковая сварка полиэтиленовых ПНД и ПЭ труб

Что такое сварка полиэтиленовых ПНД труб? Это - получение прочного неразъемного соединения в процессе сильного нагревания под давлением торцов двух полиэтиленовых элементов. При этом прочное соединение образуется в результате взаимного проникновения материала расплавленных кромок с последующим остыванием шва.

Наиболее востребованный и эффективный метод монтажа ПНД труб - это стыковая сварка (она же – сварка труб методом «встык») с применением специализированного оборудования. Полное название  этого процесса звучит так: "Контактная сварка плоским нагретым инструментом встык". Обычно, в повседневности – для обозначения метода конечно же применяются сокращения и говорят: "Стыковая сварка ПНД труб" или "Сварка ПЭ труб".

Идея способа монтажа труб стыковой сваркой состоит в том, что торцы ПЭ труб нагреваются до состояния вязкого полиэтилена (непосредственным контактом с нагревательным элементом). После этого расплавленные торцы труб соединяются под давлением гидравлического или механического привода, а затем выдерживаются до полного остывания. В процессе охлаждения материал в месте соединения становится однородным и сварной шов достигает необходимой прочности. Условия возможности применения такой сварки - толщина стенки полиэтиленовой трубы более 4мм.

Диапазон диаметров труб, на которых можно применить сварку встык – от 50 до 800 мм.

Сварочное оборудование по типу свариваемых материалов подразделяют на группы:

  • для сварки труб из полипропилена (ПП трубы);
  • для сварки труб из полиэтилена (ПЭ трубы);
  • для сварки труб из поливинилденфторида (ПВДФ трубы);
  • для сварки труб из полибутена (ПБ трубы);

Чаще всего в строительстве при прокладке инженерных коммуникаций используются трубы ПНД - из полиэтилена низкого давления.

Кроме того, оборудование можно разделить на типы по принципу конструкции сварочных установок:

Сварочные зеркала. Самый недорогой способ сварки ПНД труб. Но и не без ограничений: из-за отсутствия центратора и торцевателя его не рекомендуется применять для сварки напорных трубопроводов.

Сварочные установки с механическим приводом. Это оборудование с оптимальным сочетанием цена/качество, предназначается для стыковой сварки труб диаметром до 160мм.

Сварочные установки с гидравлическим приводом. Данное оборудование предназначается для профессиональной сварки труб всех диаметров. Преимущества - надежность оборудования и качество сварки стыков.

Элементы автоматизации и протоколирования. Предназначены для автоматизации сварочного процесса и протоколирования. Прибор протоколирования чаще всего не задействован на сварке труб, только в особенных случаях, как правило, при сварке газовых труб. Документ, который он выдает, представляет собой набор сведений по сварке стыка, а именно: температура нагрева, сила сжатия, время удержания при сжатии, время остывания, температура воздуха и прочее. Протокол прилагается в качестве исполнительной документации к другим документам. Это требуется при сварке особо ответственных труб, а также, когда протоколы сварки стыков требуются в составе исполнительной документации.

Технология стыковой сварки полиэтиленовых ПНД труб

Для достижения оптимального качества во время стыковой сварки труб необходимо четко контролировать основные параметры:

  • Температура нагревательного элемента;
  • Время нагрева соединяемых поверхностей;
  • Величина оплавления полиэтилена (высота грата);
  • Контактное давление во время нагрева и во время охлаждения;

Имеются определенные правила стыковой сварки полиэтиленовых труб ПНД, обязательное выполнение которых позволяет получить высококачественную сварку стыков.

1. Не разрешается сварка из неоднородных полимерных материалов.
2. Стыковая сварка ПНД труб выполняется только на твердой ровной поверхности, на асфальте, железобетонном основании либо другом основании, например из досок.
3. До нагрева торцы свариваемых труб для удаления загрязнений должны быть механически очищены и обработаны.
4. Должна строго обеспечиваться соосность труб во время сварки. Разница в осях свариваемых полиэтиленовых труб не должна превышать 10 процентов толщины стенки трубы.
5. В шасси трубы ПНД располагаются так, чтобы заводская маркировка находилась сверху, идя в одну линию (применяется в момент основных работ по ГНБ).
6. Перед началом работ нагревательный аппарат протирается в холодном состоянии. Чтобы удалить с поверхности нагревателя микрочастицы и пыль производится сварка первого пробного стыка. Два пробных стыка варится для труб диаметром более 180 миллиметров.
7. В случае перехода на новый диаметр трубы, после полного остывания нагревателя, так же варится пробный стык.
8. До фиксации в зажимах торцы труб протираются неворсистой тканью изнутри и снаружи. Так же протираются зажимы центратора.
9. На время сварки противоположные торцы труб ПНД закрываются заглушками для исключения сквозняка внутри полиэтиленовых труб, с целью поддержания заданной температуры стыковой сварки.
10. Диски торцевателя перед шлифованием протираются.
11. Перед окончанием процесса шлифования необходимо убедиться в том, что на обоих торцах труб формируется непрерывная кольцевая стружка.
12. Сразу после шлифования торцеватель ставится на специальную подставку.
13. Стружка с торцов и из шасси удаляется с помощью неметаллической палочки. Руками стружку убирать строго запрещено.
14. Далее проверяется соосность труб,  а также отсутствие эффекта зеркальности  по всей окружности стыка.
15. По окончании визуального контроля шлифования и соосности труб ПНД необходимо незамедлительно приступить к стыковой сварке.

Кроме стыкового способа, существует еще и способ муфтовой сварки пластиковых труб.

Основные преимущества муфтового соединения полиэтиленовых труб – скорость, простота выполнения работ, и то обстоятельство, что для выполнения работ не требуется большого пространства. Сварка с помощью электромуфт заключается в расплавлении полиэтилена соединяемых труб нагревающейся металлической спиралью закладного элемента. Неразъемное соединение образуется при последующем остывании сварного стыка, как и в случае со стыковой сваркой ПНД труб.

Статья подготовлена ДПФ Элвин-Пресс / ВашДом-Воронеж для компании "ДВН-Строй" по предоставленным материалам.

Дата публикации 27.12.12



Добавить комментарий

Комментарии

(1)

Ирина [22.03.2013 - 14:00]

Жаль, что это только для промышленного строительства.
Или для частного - тоже можно использовать бестраншейный способ прокладки труб? Например,- проложить канализацию в дом, не вскрывая двор. Или это дорого очень?

Оценка: 
 (отлично)




Добавить комментарий

Имя*
E-mail: 
 Присылайте мне комментарии по этой статье
 Не показывать мой E-mail
Комментарий*

не менее 5 слов
Оценка: 
 (отлично)
 (хорошо)
 (средне)
 (плохо)
 (ужасно)
 (без оценки)
 (введите число, указанное на картинке*)
Отправляя данную форму, даю согласие на обработку моих персональных данных в соответствии с Политикой в отношении обработки персональных данных.

Правила размещения комментариев

Поля отмеченные значком * обязательны для заполнения.

Запрещено:

  1. Запрещены сообщения рекламного характера.
  2. Запрещены сообщения оскорбительного и нецензурного содержания.
  3. Запрещено использование тегов HTML и скриптов на языках JavaScript, VBScript.

Все сообщения просматриваются администратором и, в случае нарушения правил, удаляются без предупреждения и объяснения причин.


Смотрите также
Технология быстровозводимых зданий
Уже более тридцати лет в нашем государстве производят быстровозводимые здания. Но если ранее данный способ строительства применялся только в промышленных масштабах, то в... Подробнее
Программа развития жилищного строительства в городе Воронеже
Город Воронеж - один из крупнейших населенных пунктов страны (если так можно выразиться в отношении города с численностью населения почти в миллион человека), занимает... Подробнее

Все статьи:      «Строительство, ремонт, монтаж» (3) >> «Строительство зданий и сооружений» (3) >>


Смотри также: Каталог «Строительство, ремонт, монтаж» >>
Статьи (3) >>
ГОСТы (116) >>
СНиПы (94) >>
СанПиНы (14) >>
Нормативные документы (13) >>
ВСН (38) >>
Задать вопрос в форуме >>
Подписка на рассылки >>

Рейтинг@Mail.ru
наверх