Что такое гнб в строительстве
Издается с 2007 года
Особенности метода ГНБ — описание технологии и основные принципы
Технология горизонтально направленного бурения (международное сокращение HDD) была разработана и впервые внедрена Мартином Черрингтоном (Martin Cherrington) в середине 60-х годов прошлого века. Однако популярность она приобрела только в 70-х, после прокладки коммуникаций под рекой Паджаро (Pajaro River) в районе залива Монтерей в Калифорнии.
Виды бестраншейных технологий прокладки коммуникаций
Бестраншейные технологии прокладки коммуникаций, известны в мире как Trenchless technologies или NO-DIG (не копай). Они представляют собой работы по подземному строительству трубопровода без вскрытия грунта.
Существует несколько способов горизонтального бурения для прокладки коммуникаций:
Что такое метод ГНБ
Одним из наиболее эффективных и популярных способов является именно горизонтально-направленное бурение. Метод ГНБ – это способ бурить прямолинейные и криволинейные скважины диаметром до 1720 мм. При этом длина такого непрерывного тоннеля может достигать 2 км. Среди всех технологий бестраншейной прокладки коммуникаций именно ГНБ обеспечивает максимальную длину скважины.
Обратите внимание! Многие считают ГНБ синонимом бестраншейных технологий. Это ошибочное утверждение. Метод горизонтального направленного бурения более распространённый и популярный.
Точность прокладки трубопровода по заданной траектории обеспечивает расположенный в буровом снаряде передатчик. Его сигналы принимаются приемником на поверхности, позволяя непрерывно отслеживать направление, глубину и другие параметры проходки.
Особенности технологии ГНБ и основные принципы
Горизонтальное направленное бурение — это метод бестраншейной прокладки трубопроводов и других коммуникаций на различной глубине под естественными и искусственными препятствиями без нарушения режима их обычного функционирования.
Технология бурения ГНБ достаточно проста и эффективна. В нужной точке «А» (например, на одной из сторон дороги или реки) ставится буровая установка. По заданной траектории она бурит скважину с выходом в точке «Б». В зависимости от диаметра скважины работа выполняется в один или несколько этапов расширения. В полученную скважину с использованием специального бурового раствора, как смазывающего и формирующего канал, затягивается труба.
Буровое оборудование
Прокладка труб методом гнб является технически сложным процессом, для которого нужно специальное оборудование. Выбор оборудования для горизонтального бурения широк – от недорогих китайских установок до премиальных американских и немецких. Отрадно, что производство этого типа коммунальной техники налажено и в России.
Буровая установка для ГНБ может быть стационарной или самоходной, обычно на гусеничном ходу. Она оснащена:
Важной частью современных установок для горизонтального бурения является система локации. В ходе работ бур находится вне зоны видимости. Чтобы контролировать точность прохождения и его процесс, на головку бура устанавливается специальный зонд. Этот детектор обеспечивает оператора необходимой информацией о ходе работ – угол и направление бурения, обороты бура, температуру в рабочей зоне.
Кроме того, в состав бурового оборудования входит дополнительный инструмент: расширители разного диаметра, штанги, насосы, доталкиватель для удаления бурового раствора.
Единая классификация оборудования для прокладки коммуникаций методом ГНБ была разработана в Германии в 2000 году. Установки классифицируют по максимальной тяговой силе выделив четыре основные группы:
Этапы горизонтального направленного бурения
Работы по прокладки коммуникаций с помощью бестраншейных технологий начинаются с подготовки проектной документации. Здесь нужно учесть многие нюанса, включая уже проложенные коммуникации, чтобы избежать их повреждения.
Затем выбирается метод ГНБ и готовят участок для оборудования. Для некоторых установок необходимо обустройство приямка или котлована на входе и выходе.
После установки оборудования приступают непосредственно к процессу горизонтального бурения, который состоит из нескольких этапов:
Пилотное бурение
Пилотная скважина при ГНБ – это то, что задает вектор всей разработки. Для первичного бурения на штангу устанавливается зонд – буровая головка. Его вводят в породу, если работы ведутся с земли под углом 10-20 градусов, и продвигают по заданной проектом траектории.
При пилотном бурении в скважину подается буровой раствор, который уменьшает трение на буровой головке и штанге, а также предохраняет скважину от обвалов. Кроме того, состав разрушает породу, отчищает скважину от обломков, вынося их на поверхность и служит охлаждающей жидкостью для буровой головки.
Направление по оси бурения осуществляется при помощи локационной системы, основанной на компьютерной обработке информации в режиме реального времени. Сигнал о траектории движения бурового инструмента поступает от передатчика, расположенного в буровой головке. Оператор сопоставляет данные с планом бурения и поворачивают зонд на нужный угол. Это обеспечивает высокую точность проведения работ.
Диаметр пилотной скважины для горизонтально направленного бурения не превышает 10 см. Для прокладки коммуникаций этого обычно не достаточно. Поэтому, по достижении точки выхода, от штанги отсоединяют буровую головки и надевают расширитель обратного действия.
Предварительное расширение
Расширение идет постепенно: диаметр расширительных насадок меняется с шагом 10-15 см до тех пор, пока сечение скважины не достигнет нужного размера. Обычно это 1-3 прохода, в зависимости от структуры грунта и мощности установки.
Стоит отметить, что для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода диаметр скважины должен на 25—30% превышать диаметр трубы.
Затягивание трубопровода
После создания необходимого диаметра коммуникационного тоннеля осуществляется затягивание трубы. Плеть трубопровода располагается на противоположной стороне от буровой установки (у точки выхода бура). На неё одевается специальный скважинный оголовок и крепится к буровой штанге.
Вертлюг вращается с буровой нитью и риммером, оставляя трубопровод неподвижным. Таким образом осуществляется затягивание трубы в скважину от выходного отверстия к буровой установке. Для облегчения процесса во время затягивания осуществляется подача бурового раствора. Когда труба полностью оказывается внутри скважины, на ее концы одеваются заглушки, а затем она подключается к магистрали.
Заключительный этап работ
По завершении буровых работ оборудование сворачивают. При помощи специальных машин откачивают остатки бентонитового раствора для утилизации. Площадку демонтируют, засыпают приямок или колодец, в зависимости от использованного оборудования. По завершении объект сдают заказчику.
Технические характеристики оборудования ГНБ
Основными техническими характеристиками установки ГНБ являются тяговая сила (сила протяжки), крутящий момент и вес оборудования. Именно эти три параметра легли в основу единой классификации установок. Однако не менее важными являются:
Преимущества и недостатки метода ГНБ
Для определения методов прокладки коммуникаций, важную роль играет их эффективность. Бестраншейные технологии, это касается всех методов, обладают рядом преимуществ перед открытым способом:
Кроме того, метод ГНБ позволяет сделать максимальную длину коммуникационных сетей и проложить трубы наибольшего диаметра в сравнении с другими бестраншейными технологиями.
Однако у горизонтального бурения есть и свои минусы. Во-первых, трудности возникают при работе с твёрдыми, каменистыми породами и грунтами. Во-вторых, дорогостоящее оборудование можно использоваться только по прямому назначению, тогда как при работах традиционным открытым способом используется более универсальная техника.
Не применима технология горизонтального бурения и в случаях слишком мягких, сыпучих и влагосодержащих грунтов. В этом случае более подходящим будет ГНБ методом прокола. Он же будет предпочтителен в холодное время года, когда использование традиционного метода направленного бурения затруднительно из-за замерзания бентонитового раствора.
Стоит отметить, что метод прокола не является бурением. Грунт просто продавливается трубой или расширителем. Затем на выходе к инструменту крепится трос, который протягивает полиэтиленовые трубы к началу прокола.
Для горизонтального бурения можно также использовать шнековую буровую установку, переведя бур в горизонтальное положение. Максимальная длина скважины в это случае составит примерно 100-150 м.
Что такое ГНБ
Метод ГНБ прокладки
Прокладка методом гнб – это способ закрытого создания наружных инженерных линий и коммуникационных сетей. Горизонтальное направленное бурение производится с помощью специально разработанных гнб установок.
Горизонтально направленное бурение (сокращенно ГНБ) – это относительно новый вид строительных работ по прокладке подземных коммуникаций бестраншейным путем. Проще говоря – это формирование подземных скважин для различных трубопроводов без традиционного рытья траншей. Благодаря целому ряду преимуществ, ГНБ постепенно вытесняет с рынка традиционные землеройные работы. Не смотря на то, что данный способ бурения был изобретен еще в 1960 году, на российском рынке строительных работ он является сравнительно новым и лишь в последние годы приобрел популярность среди отечественных специалистов.
Установка горизонтально направленного бурения
Для осуществления ГНБ необходима специализированная техника, а именно установка горизонтально направленного бурения. С помощью такого оборудования можно относительно быстро и не затратно осуществить прокладку различных коммуникационных соединений:
Когда используется ГНБ?
Выполнение традиционных землеройных работ в некоторых случаях затруднено, а иногда и вовсе невозможно по ряду объективных причин. В частности, это касается прокладки коммуникаций под железнодорожным полотном или скоростным шоссе. Большой проблемой могут стать и естественные препятствия в виде водоемов, рек, лесных насаждений и оврагов. Именно в таких ситуациях установка горизонтально направленного бурения является просто незаменимой, она справится с задачей прокладки коммуникаций максимально быстро с сохранением природного ландшафта.
Преимущества ГНБ
Сегодня машины ГНБ стали невероятно популярны и есть практически в каждой серьезной строительной компании. Это не удивительно, ведь использование установок горизонтально направленного бурения имеет целый ряд неоспоримых преимуществ над традиционными землеройными работами:
Советы по выбору буровой установки
Любая качественная специализированная строительная техника и ГНБ машины, в частности, является достаточно дорогостоящей. Поэтому перед тем как купить установку горизонтально направленного бурения необходимо выяснить ряд важных вопросов:
Для решения несложных строительных задач можно обойтись установкой для горизонтального прокола грунта. Этот метод подразумевает создание скважины путем утопления грунта. Машины горизонтального прокола, чаще всего используются, при прокладке сложных инженерных коммуникационных сетей (например, при прокладке стальных трубопроводов).
Самое главное, что необходимо знать – универсальных установок горизонтально направленного бурения не существует. Поняв для чего нужна установка, можно ограничить круг поиска до нескольких моделей и быстро выбрать оптимальный вариант. После этого можно приступить к выбору поставщика. Здесь необходимо обращать внимание на следующие моменты:
Если строительная организация не может позволить себе купить установку горизонтально направленного бурения, то можно воспользоваться арендой. Существует множество российских компаний, которые предоставляют данные установки в аренду.
Чью продукцию купить?
Выбор производителей буровой техники достаточно обширен. Наиболее дорогостоящими и качественными считаются установки горизонтально направленного бурения западноевропейских и корейских компаний.
Отдельно стоит сказать о китайских ГНБ установках. В последние годы китайские производители строительной техники начали постепенно вытеснять конкурентов из США и Европы. Их техника ничем не уступает по качеству и при этом имеет более доступную стоимость. Наибольшей популярностью пользуется техника китайской компании XCMG. Продукция данной корпорации прекрасно зарекомендовала себя на российском рынке и по праву заслужила доверие среди наших строителей. Подтверждением тому является использование буровых установок XCMG при строительстве ключевых объектов на сочинской олимпиаде.
Купить систему локации и узнать более подробную информацию можно у наших менеджеров.
Технология горизонтально-направленного бурения: методика ГНБ и оборудование
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 — 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
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:
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:
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:
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.
Примерный перечень работ:
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:
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.
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ)
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) — это метод бестраншейной прокладки подземных коммуникаций, таких как трубы, трубопроводы, кабели и т.п. по заданной траектории с использованием буровых установок направленного бурения на поверхности.
Применение
ГНБ предлагает значительные преимущества по сравнению с прокладкой коммуникаций траншейным способом и обычно используется когда рытье траншей или выемка грунта нецелесообразны или невозможны впринципе.
За последние 20 лет технология совершила переворот в сфере прокладки инженерных коммуникаций. Возможность прокладки коммуникаций в кратчайшие сроки по расчетным криволинейным траекториям привела к бурному развитию техники для ГНБ. Это позволило в корне изменить подход к сооружению и реконструкции инженерных коммуникаций, особенно в районах с плотной застройкой, развитой транспортной сетью.
Прокладка горизонтальным направленным бурением используется для строительства и реконструкции следующих объектов:
Метод ГНБ
Проведение работ по прокладке инженерных коммуникаций с использование технологии ГНБ включает в себя три основных стадии:
Пилотная скважина
На первой стадии проходится пилотная скважина, которая задается в соответствии с ранее разработанной документацией.
Пилотная скважина
Бурение выполняется буровой головкой, вращение на которую передается от привода буровой установки гибким валом. Гибкий вал позволяет реализовать заданные технологические параметры бурения, подавать очистной агент к буровой головке и обеспечивает изменение направления скважины. Контроль положения забоя и породоразрушающего инструмента осуществляет приемное устройство, которое передает сигнал, получаемый от передающего элемента, расположенного на буровой головке, на монитор оператора буровой установки. Это позволяет оператору отслеживать траекторию скважины, её соответствие технической документации, положению забоя, направление бурения и вносить соответствующие корректировки.
Для охлаждения породоразрушающего инструмента, выноса на поверхность разрушенной породы, поддержания устойчивости стенок скважины и снижения затрат энергии за счет уменьшения трения на буровой головке и штанге используется промывочная жидкость. Для приготовления промывочного раствора буровая установка имеет ёмкости и миксеры. Раствор подается на забой насосами высокого давления. Бурение пилотной скважины заканчивается выводом забоя скважины на поверхность.
Расширение ствола скважины
Вторая стадия связана с расширением ствола до необходимых размеров, которые определяются её назначением. Буровая головка заменяется на расширитель и с использованием «обратной протяжки» инструмента к буровой установке, диаметр пилотной скважины разрабатывается до необходимых размеров.
Расширители используются различной конструкции в зависимости от типа грунта, необходимого диаметра и т.д.
Установка трубопровода
Третья стадия заканчивается после установки трубопровода в подготовленный тоннель.
С расширителем, обратной протяжкой устанавливается трубопровод.