Бестраншейная прокладка трубопроводов установкой МНБШ‑1120: сравнение с традиционными методами (ГШБ, микротоннелирование)

Современные требования к строительству подземных инженерных коммуникаций предполагают минимизацию земляных работ, сокращение сроков строительства и снижение воздействия на существующую городскую инфраструктуру. В этих условиях особую актуальность приобретают бестраншейные методы прокладки трубопроводов. Традиционно для таких задач применяют горизонтально-направленное бурение (ГНБ), горизонтальное шнековое бурение (ГШБ) либо микротоннелирование. Однако, развитие техники и материалов приводит к появлению гибридных технологий, сочетающих преимущества разных подходов.

В настоящей статье рассматривается технология, которая позволяет выполнять высокоточное горизонтальное бурение в соответствии с проектным уклоном. Особенностью предлагаемой технологии являестя исользование не только стальных труб, но и труб из стеклокомпозита, полимербетона, керамики (ВЧШГ). Цель статьи — описать данную технологию, выделить её отличительные особенности, сравнить с традиционными методами и обосновать рациональную терминологию для её обозначения.

Технология бестраншейной прокладки на базе установки МНБШ‑1120 включает следующие основные этапы: 

1. Пилотное бурение. Осуществляется буровой колонной из метровых штанг диаметром 118 мм. Направление проходки контролируется с помощью лазерной системы контроля бурения (СЛК‑01), позволяющей оператору в реальном времени отслеживать отклонения от проектной оси и уклона. При выявлении отклонений оператор корректирует траекторию бурения, возвращая её на проектную ось.  По данным практических работ, отклонение от проектной оси не превышает 3 см на длине 60-80 метров.
2. Прокладка стальной обсадной трубы (промежуточное расширение скважины).
   К пилотной штанге присоединяется фриза с обсадной стальной трубой. Обсадные трубы длиной 1000 или 3000 мм имеют замковое соединение необходимое для быстрого их монтажа и демонтажа между собой. Диаметр обсадной трубы от 530 до 720 мм.  По мере задавливания обсадной стальной трубы пилотные штанги d=118 мм выдавливаются в приемный котлован. Грунт, подаваемый фрезой и шнеками внутри стальной обсадной трубы, поступает в рабочий котлован, после чего эвакуируется на поверхность. Задавливание обсадной трубы со шнеками происходит до полного замещения пилотных штанг от рабочего до приемного котлованов
3. Расширение скважины и подготовка к прокладке рабочей трубы (стеклокомпозит).

К стальной обсадной трубе в рабочем котловане присоединяется активный расширитель. Активный расширитель передает вращение шнекам в обсадной трубе. Однако, вращение производится в противоположном направлении вращению при задавливании стальной обсадной трубы. В процессе задавливания происходит одновременное расширение скважины до требуемого диаметра (в Санкт-Петербурге это 1099мм) и эвакуация грунта шнеками в приемный котлован. Труба диаметром 1099 мм задавливается в грунт, при этом стальная обсадная труба выдавливается в приёмный котлован. По мере задавливания активного расширителя и стеклокомпозитной трубы в грунт гидравлические рукава от силовой установки к активному расширителю наращиваются на необходимую длину. 

Ключевой особенностью технологии является сочетание пилотного бурения с активным расширением и шнековой эвакуацией грунта, что позволяет гарантировать точное попадание в приёмный котлован даже в сложных грунтовых условиях.  

ОТЛИЧИЯ ОТ ТРАДИЦИОННОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ШНЕКОВОГО БУРЕНИЯ 

Традиционное ГШБ характеризуется следующими особенностями:

• отсутствие пилотного бурения;
• продавливание трубы «вслепую» с одновременным вращением шнеков;
• высокая вероятность отклонения от проектной оси по причине неоднородности грунта (например, при переходе от плотной глины к плывуну); 

В отличие от этого, технология на базе МНБШ‑1120 предусматривает:

• обязательное пилотное бурение с лазерным контролем траектории;
• возможность корректировки направления бурения в процессе проходки;
• применение активного расширителя для формирования скважины требуемого диаметра;
• возможность использования стеклокомпозитных труб, обладающих меньшим весом и коррозионной стойкостью по сравнению со стальными трубами.

Таким образом, рассматриваемая технология выходит за рамки традиционного ГШБ и представляет собой более совершенный метод бестраншейной проходки. 

СРАВНЕНИЕ С МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕМ

Микротоннелирование решает схожие задачи — гарантированную прокладку трубопровода «на просвет» с соблюдением проектного уклона. Однако между микротоннелированием и технологией МНБШ‑1120 имеются существенные различия:

Таким образом, технология МНБШ‑1120 занимает промежуточное положение между традиционным ГШБ и микротоннелированием, сочетая относительно невысокую стоимость оборудования и широкий диапазон диаметров с высокой точностью проходки. 

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ

На объекте в г. Санкт‑Петербурге строительной компанией «ПСТ» был установлен новый рекорд для установки МНБШ‑1120 — прокладка стеклокомпозитной трубы диаметром 1099 мм на длину более 50 метров без производства раскопок. Перед выходом на максимальную длину были выполнены переходы протяжённостью 14, 30 и 35 метров, что позволило отработать технологию и подтвердить её работоспособность. Данный переход стал четвёртым бестраншейным переходом, выполненным по рассматриваемой технологии.

Важным достижением является успешное выполнение работ в сложных грунтовых условиях, несмотря на новизну технологии для подрядной организации. Это подтверждает перспективность дальнейшего развития и внедрения метода. 

Фотоотчёт работы МНБШ-1120 с активным расширителем предоставленн компанией «ПСТ»

ПРЕИМУЩЕСТВО И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ 

К основным преимуществам технологии относятся:

•  Высокая точность проходки, благодаря пилотному бурению и лазерному контролю.
•  Возможность применения стеклокомпозитных и полимербетонных труб, что повышает долговечность трубопровода и снижает эксплуатационные расходы.
•  Широкий диапазон диаметров, прокладываемых труб одной установкой.
•  Относительно низкая стоимость оборудования.
•  Сокращение объёмов земляных работ и минимизация воздействия на окружающую среду и существующую инфраструктуру. 

Перспективы развития технологии связаны с увеличением максимальной длины переходов, совершенствованием системы контроля и расширением номенклатуры применяемых труб. Кроме того, возможна интеграция дополнительных датчиков и автоматизированных систем управления для повышения эффективности и безопасности работ. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренная технология бестраншейной прокладки трубопроводов на базе установки МНБШ‑1120 представляет собой современный метод, сочетающий элементы горизонтального шнекового бурения, пилотного бурения и активного расширения. Она существенно превосходит традиционное ГШБ по точности и надёжности, а по сравнению с микротоннелированием отличается более низкой стоимостью оборудования. Практические результаты, полученные на объекте в г. Санкт‑Петербурге, подтверждают работоспособность и перспективность технологии. Для дальнейшего развития метода требуется стандартизация терминологии, проведение дополнительных исследований в различных грунтовых условиях.