Прокладка водопровода без вскрытия дорожного покрытия или разрушения благоустройства требует применения технологий бестраншейного прохода. Один из ключевых методов – прокол грунта. Он используется для пересечения автомобильных дорог, тротуаров и других объектов, где невозможна открытая траншея. Метод актуален при диаметрах труб до 500 мм и длине прокола до 25 метров.
Основу технологии составляет продавливание металлической трубы или пластикового кожуха через грунт при помощи гидравлической или пневматической установки. После завершения прокола внутрь вводится рабочая водопроводная труба. Грунт при этом уплотняется вокруг отверстия, что снижает вероятность осадки.
Наиболее эффективным считается пневмопробойник – устройство, создающее ударные импульсы в заданном направлении. При плотных и влажных грунтах целесообразно использовать установки с направленным бурением, обеспечивающие контроль траектории. В песчаных почвах допустим простой метод продавливания с ручным сопровождением, при условии соблюдения точности по уровню и уклону.
Для увеличения точности прокола рекомендуется использовать направляющие трубы и лазерные уровни. При проектировании трассы необходимо учитывать тип почвы, наличие подземных коммуникаций и допустимые отклонения от проектного положения. Ошибки на этапе бурения могут привести к засорам, провалам и повреждению трубопровода после ввода в эксплуатацию.
Выбор метода прокола грунта в зависимости от типа почвы
Тип почвы напрямую влияет на эффективность и экономичность используемого метода прокола. При выборе технологии учитываются плотность, влажность, наличие валунов и корней, а также способность грунта удерживать форму.
Для песчаных и супесчаных почв рекомендуется использовать гидродинамический прокол. Метод обеспечивает минимальное сопротивление и снижает риск деформации канала. При этом необходимо контролировать расход воды, чтобы избежать размывания стенок скважины.
Суглинки и глины средней плотности подходят для пневмопробойников (грунторубов). Ударный механизм эффективно продвигается в таких условиях, обеспечивая стабильное направление. Важно выбрать аппарат с регулируемым давлением, чтобы избежать вспучивания поверхности.
В твердых глинах и плотных грунтах с включениями щебня применяется гидроперфоратор или установка направленного бурения (ГНБ). Первый подходит для коротких трасс и ограниченного пространства, второй – при необходимости высокой точности и прокладки на глубине более 3 метров.
Каменистые и сильно засорённые почвы требуют использования установок ГНБ с буровыми головками, оснащёнными карбидными резцами. Альтернативой служит комбинированный подход: предварительное разрушение препятствий с последующим проколом по проложенному каналу.
Для торфяников и мягких органических грунтов предпочтительны методы с низким давлением: вытеснение без разрушения, например, с помощью расширяющего наконечника. Не допускается использование пневмоударных технологий – они вызывают просадки и потерю устойчивости траектории.
Технология горизонтально-направленного бурения для водопроводных коммуникаций
Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) применяется для прокладки водопроводных труб в условиях плотной городской застройки, под автомобильными дорогами, железнодорожными путями и водоёмами. Метод основан на управляемом бурении с поверхности земли без вскрытия траншей, что позволяет минимизировать разрушение ландшафта и инфраструктуры.
Работы начинаются с пилотного бурения. Специальная буровая установка направляет буровой инструмент по заранее рассчитанной траектории с использованием системы локации. В зависимости от плотности и структуры грунта подбираются буровые долота с соответствующими режущими элементами. Контроль осуществляется в режиме реального времени для коррекции угла и глубины бурения.
После завершения пилотного этапа производится расширение скважины. Расширитель (ригбэк) подбирается по диаметру, превышающему внешний диаметр прокладываемой трубы минимум на 30–50%. Это необходимо для снижения сопротивления при протяжке и предотвращения деформации трубопровода.
Финальный этап – протяжка труб. Для водопровода применяются трубы из ПНД, ПВХ или стали, в зависимости от проектных требований и давления в системе. При протяжке используются буровые штанги, соединённые с тягловой головкой и расширителем. Скорость протяжки регулируется, чтобы избежать повреждения трубы и нарушения герметичности соединений.
Перед началом работ обязательно проводится инженерно-геологическое обследование. Определяется тип грунта, наличие подземных коммуникаций и уровень грунтовых вод. При высоком содержании валунов или скальных включений требуется усиленная буровая техника и корректировка траектории во избежание повреждения оборудования.
ГНБ допускается при радиусе изгиба трубы, не превышающем минимально допустимые значения, указанные производителем. Для труб из ПНД этот показатель составляет 20–30 диаметров трубы. Несоблюдение радиуса изгиба приводит к растрескиванию и снижению срока службы трубопровода.
Метод требует квалифицированного персонала, точного расчёта траектории и соблюдения технологических параметров. Нарушения технологического регламента приводят к отклонению траектории, застреванию инструмента и повреждению труб. После завершения бурения проводится обязательная промывка скважины и опрессовка трубопровода.
Особенности использования траншейного прокола при прокладке труб
Траншейный прокол применяется при необходимости пересечения подземных препятствий, таких как дороги, ж/д пути или участки с плотной застройкой. Метод основан на создании горизонтального отверстия без вскрытия поверхности, что снижает воздействие на инфраструктуру.
Работы начинаются с устройства стартового котлована, размеры которого зависят от диаметра и длины трубы. Для трубопроводов до 300 мм используют установки с пневматическими ударными механизмами. При больших диаметрах применяют буровые машины с направляемыми буровыми головками.
Прокол выполняется под углом 2–4° к горизонту, чтобы избежать повреждения коммуникаций. Стандартная глубина залегания – 1,5–2,5 м. При работе в водонасыщенных грунтах применяют обсадные трубы или водоотливные системы для предотвращения обрушения стенок.
Контроль направления осуществляется с помощью радиолокаторов и гироскопических систем. Погрешность при правильной настройке не превышает 5 см на каждые 10 м длины прокола. Максимальная длина одного захода – до 30 м при плотных грунтах и до 50 м в песчаных.
По завершении проходки выполняется расширение отверстия под диаметр трубы, затем проводится протяжка. Для пластиковых труб используется метод протягивания за тяговую головку, для стальных – лебёдка или гидравлический домкрат.
Метод исключает необходимость масштабных земляных работ, но требует точных геодезических данных и предварительного инженерно-геологического обследования. Нарушение технологии может привести к деформации трубы или аварийной просадке грунта.
Применение микротоннелирования для подземного прокола
Микротоннелирование – метод безтраншейной прокладки труб, при котором используется управляемая проходческая машина (МПМ), движущаяся по заранее заданной траектории. Управление осуществляется с поверхности с помощью систем лазерного или гироскопического наведения. Метод эффективен для укладки труб диаметром от 250 до 3000 мм на глубинах до 30 метров.
- Для запуска используется стартовая шахта, размеры которой определяются габаритами МПМ и секциями труб.
- Машина снабжена режущей головкой, гидравлическими домкратами и системой удаления грунта (шнековый или гидравлический транспорт).
- Трубы проталкиваются вслед за проходческим щитом, исключая необходимость в расширении тоннеля.
- Для контроля отклонений применяются автоматизированные системы мониторинга с допустимой погрешностью до 10 мм.
Микротоннелирование рекомендовано для условий с высоким уровнем грунтовых вод, плотной городской застройки, а также при прокладке под дорогами, железнодорожными путями и водными преградами.
- Перед началом работ требуется геологическое обследование: анализ гранулометрического состава, влажности, плотности и наличия препятствий.
- Выбирается подходящий тип МПМ: с грунтовым щитом – для мягких грунтов, с закрытым контуром – для плывунов и нестабильных пород.
- Расчет усилий проталкивания осуществляется с учётом длины проходки, коэффициента трения между трубой и стенками тоннеля и давления грунта.
Метод обеспечивает высокую точность прокладки и минимальное влияние на окружающую среду. Однако он требует высокой квалификации персонала, точной проектной подготовки и значительных инвестиций в оборудование.
Оценка технических ограничений и рисков при методах прокола грунта
Прокол грунта требует тщательного анализа геологических условий. Глинистые почвы с высоким содержанием воды могут деформироваться под давлением бурового оборудования, что увеличивает риск отклонения трассы прокола. В таких условиях необходимо снижать скорость проходки и использовать буровые головки с регулируемым углом атаки.
В зонах с включениями гравия или валунов вероятность повреждения оборудования возрастает. Рекомендуется предварительное георадарное обследование и выбор направленного бурения с возможностью корректировки траектории. Прокол в песчаных почвах ограничен по длине – свыше 25 м увеличивается вероятность обрушения стенок канала, особенно без применения стабилизирующих растворов.
Точность выходного отверстия критична при прокладке труб малого диаметра. При методе статического прокола допуск отклонения не должен превышать 2–3 см на каждые 10 м длины. Превышение приводит к проблемам при соединении труб и может потребовать вскрытия участка.
На глубинах менее 1 м повышается риск повреждения существующих коммуникаций. Перед началом работ обязательна проверка трассы с помощью электромагнитных и индукционных трассоискателей. Ошибки в локализации сетей могут привести к авариям с отключением водоснабжения и штрафами.
В зонах с высоким уровнем грунтовых вод использование гидравлического прокола ограничено – избыточное давление может вызвать размыв подземных конструкций и осадки поверхности. В таких случаях предпочтительно применять направленное бурение с системой удаления шлама и постоянным мониторингом давления.
Температурный режим влияет на выбор технологии. При отрицательных температурах ниже –10 °C работы методом пневмопробойника затруднены из-за промерзания почвы. Рекомендуется предварительный прогрев трассы или перенос работ на период оттепели.
Каждая из этих рисковых зон требует проектных корректировок и применения соответствующего оборудования. Игнорирование технических ограничений приводит к простою техники, перерасходу ресурсов и возможному демонтажу некачественно проложенного участка.
Требования к подготовке и восстановлению трассы после прокола
Подготовка трассы начинается с инженерно-геодезической разбивки. Необходимо точно определить точки входа и выхода бурового оборудования с учетом глубины заложения трубы и плотности прилегающих коммуникаций. Минимальное расстояние от бурового канала до действующих инженерных сетей должно составлять не менее 1,5 м, если иное не указано в проектной документации.
Перед началом работ вырубается растительность, удаляется асфальтовое или плиточное покрытие на участках расположения стартового и приемного котлованов. Размеры котлованов определяются габаритами буровой установки и длиной направляющего стержня. Глубина выемки – на 200–300 мм больше проектной глубины прокола для обеспечения монтажного запаса.
Песчаное основание уплотняется послойно до плотности не менее 0,95 по Проктору. При наличии грунтов с высокой влажностью необходима укладка геотекстиля для исключения просадки оборудования. Устанавливаются подпорные доски или шпунты для предотвращения осыпания стенок.
Восстановление трассы выполняется сразу после завершения протяжки трубы и демонтажа оборудования. Котлованы засыпаются послойно с уплотнением каждые 200 мм. Используется вынутый при подготовке инертный материал или завозной грунт аналогичной фракции.
При восстановлении асфальтового покрытия соблюдается температурный режим укладки: не ниже +120 °C для нижнего слоя и +140 °C для верхнего. Толщина слоев – не менее 50 мм. Горизонт должен быть выведен вровень с существующим покрытием с допуском ±5 мм. Швы между новым и старым покрытием обрабатываются битумной мастикой для герметизации.
Зеленые зоны восстанавливаются согласно нормативам благоустройства: посев трав, укладка дерна или высадка кустарников производятся в течение 10 рабочих дней после завершения строительных работ.
Загрузка...
