ГНБ: что это, как работает и где применяется бестраншейная прокладка труб

Вы строите дом или прокладываете коммуникации на участке. И вдруг понимаете: трубу нужно провести под дорогой, газоном или забором. Копать траншею нельзя — дорогу перекроют, газон испортят, забор придется сносить. Что делать? Есть технология, которая решает эту задачу без вскрытия поверхности. Она называется горизонтально-направленное бурение, или сокращенно ГНБ.

В этой статье инженеры компании «Трубопровод39» объясняют, что такое ГНБ, как он работает, где применяется и какие задачи решает.

Что вы узнаете:

• Что такое ГНБ простыми словами и как расшифровывается аббревиатура.
• Как работает технология: этапы бурения, оборудование, буровой раствор.
• Где применяется ГНБ и какие коммуникации можно прокладывать.
• Чем ГНБ отличается от прокола и когда какой метод выбрать.
• Почему бестраншейная прокладка выгоднее траншейной.

ГНБ расшифровывается как горизонтально-направленное бурение. Если говорить совсем просто, это способ проложить трубу или кабель под землей, не копая траншею на поверхности. Буровая установка стоит на поверхности и бурит скважину под землей по заданной траектории. Внутрь готовой скважины протягивают трубу или кабель.

Технология была изобретена в 1963 году как альтернатива традиционному траншейному методу. С тех пор она стала стандартом для прокладки коммуникаций в городах, под дорогами и другими препятствиями, где открытые земляные работы невозможны или слишком дороги. Глубина бурения может достигать 15 метров и более, длина прокладки — от нескольких метров до нескольких километров.

Когда без ГНБ не обойтись? Представьте, что нужно проложить водопровод через оживленную дорогу. Копать траншею — значит перекрывать движение на несколько дней, получать разрешения в ГИБДД, а потом еще восстанавливать асфальт. Или нужно провести трубу под газоном, который только что засеяли. Или под забором, который не хочется разбирать. А иногда препятствие вообще невозможно обойти — например, река или овраг . Во всех этих случаях ГНБ — единственное решение.

Методом ГНБ прокладывают водопровод и канализацию, газопровод, кабельные линии, дренажные системы. Для защиты коммуникаций применяют трубы из полиэтилена (ПНД) и стали. Полиэтиленовые трубы — самый частый выбор, потому что они гибкие, не ржавеют и служат десятилетиями.

Технология ГНБ состоит из четырех основных этапов.

Первый этап — бурение пилотной скважины. Это самый ответственный этап, от которого во многом зависит конечный результат. Буровая головка с передатчиком бурит скважину малого диаметра строго по заданной траектории. Оператор видит положение головки на экране локационной системы и может корректировать направление. Это позволяет обходить подземные препятствия — другие коммуникации, валуны, плотные породы. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Бурение пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.

Второй этап — расширение скважины. После завершения пилотного бурения буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется риммер — расширитель обратного действия. Расширитель протягивается через скважину в направлении буровой установки, расширяя ее до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода диаметр скважины должен быть на 30-50% больше наружного диаметра трубы. Расширение может выполняться в несколько проходов, с шагом 100-150 мм.

Третий этап — протаскивание трубопровода. На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепится оголовок с вертлюгом — устройством, которое передает тяговое усилие, но не передает вращательное движение на трубопровод. Буровая установка затягивает трубу в скважину по проектной траектории. На этом этапе буровой раствор продолжает подаваться, чтобы снизить трение и защитить трубу от повреждений.

Четвертый этап — заключительный. После протяжки трубы ее концы обрезаются в котлованах на проектных отметках. Геодезисты проводят контрольную съемку проложенной трубы, готовят исполнительные чертежи — документы, которые подтверждают фактическое положение уложенного трубопровода и передаются заказчику.

При ГНБ почти всегда используют буровой раствор — смесь воды и специальных добавок. Чаще всего применяют бентонитовые и полимерные растворы. Без раствора бурение на длинные расстояния или в сложных грунтах становится невозможным.

У бурового раствора несколько важных задач. Во-первых, он размывает грунт на забое скважины, разрушает породу и облегчает работу буровой головки. Во-вторых, удаляет образующийся буровой шлам — частицы разбуренной породы выносятся на поверхность вместе с отработанным раствором. В-третьих, раствор стабилизирует стенки скважины, предотвращая ее обрушение. В-четвертых, охлаждает буровой инструмент, не давая ему перегреваться.

Если вы когда-нибудь видели, как при бурении из земли вытекает мутная жидкость — это и есть отработанный буровой раствор с частицами разбуренной породы. Отработанный шлам откачивают илососными машинами и вывозят на свалку. Подача раствора осуществляется через насосно-смесительный узел — специальную установку, которая готовит раствор и подает его в рабочую зону.

Для горизонтально-направленного бурения используется специальная техника — буровые установки ГНБ. Это самоходные машины на гусеничном или колесном шасси. Основные элементы буровой установки: буровой лафет с механизмом подачи штанг, кассета со штангами, гидравлическая система, двигатель, панель управления оператора.

Установки различаются по нескольким ключевым характеристикам: максимальное тяговое усилие, крутящий момент, максимальный диаметр скважины и максимальная длина бурения. Тяговое усилие измеряется в тоннах и может варьироваться от 3 до 500 тонн. Чем выше усилие — тем больше диаметр трубы, которую можно протянуть, и тем сложнее грунт, в котором можно работать.

Помимо самой буровой установки, в комплекс оборудования входит несколько важных узлов. Насосно-смесительный узел готовит буровой раствор и подает его в скважину. Локационная система позволяет отслеживать положение буровой головки под землей с высокой точностью . Аппарат для сварки полиэтиленовых труб нужен для сборки трубопровода в длинные плети перед протягиванием.

ГНБ применяют в самых разных ситуациях. В городах — под улицами, дорогами, площадями . Не нужно перекрывать движение и восстанавливать асфальт. Под железной дорогой — без остановки движения поездов. Под реками и каналами — классический пример: прокладка труб под руслом реки. На участках с плотной застройкой — где невозможно провести технику для открытой прокладки. Под охраняемыми территориями — где запрещено копать траншеи.

Какие коммуникации можно прокладывать методом ГНБ :

• Трубы водоснабжения и водоотведения
• Газопроводы
• Кабельные сети (электричество, интернет, оптоволокно)
• Дренажные системы
• Нефтегазовые трубопроводы

ГНБ подходит для работы в различных типах грунтов. Ограничений по составу грунта практически нет — от мягких песков и глин до плотных пород с включениями валунов. Для сложных условий существуют специальные типы расширителей — шнековые, колонковые, роллерные, шарошечные.

Когда речь заходит о бестраншейной прокладке, часто путают два метода: ГНБ и прокол грунта. Оба позволяют не копать траншею, но работают они по-разному. В обоих случаях речь идет о бестраншейной прокладке коммуникаций, но возможности и ограничения у методов сильно отличаются.

Прокол — это когда трубу с наконечником просто продавливают в землю гидравлическим домкратом. Скважина не расширяется, грунт раздвигается в стороны и уплотняется. У способа простой и дешевый, но у него есть жесткие ограничения. Прокол работает только в мягких грунтах (песок, суглинок, глина), на короткие расстояния (обычно до 60 метров, максимум до 100) и для труб небольшого диаметра — обычно до 315 мм. При проколе нет вращения, только задавливание, поэтому управлять траекторией сложнее.

ГНБ устроен сложнее. Скважину сначала бурят пилотной скважиной с управляемой головкой, потом расширяют, потом протягивают трубу. Это требует больше времени и оборудования, поэтому ГНБ дороже. Но зато он позволяет работать в любых грунтах, на длинные расстояния — до 1 км и более — и для труб любого диаметра, вплоть до 1200 мм. Траектория контролируется с помощью локационной системы с высокой точностью.

Главное отличие ГНБ от прокола — управляемость. При проколе труба идет почти по прямой, менять направление сложно. При ГНБ буровая головка управляется оператором и может огибать препятствия, менять угол и направление.

Выбор между ГНБ и проколом зависит от условий конкретного объекта. Просто «копнуть» нельзя — нужно оценить несколько факторов.

Когда выбирают прокол:

• Нужно быстро и недорого проложить трубу малого диаметра.
• Расстояние небольшое — до 50-60 метров.
• Грунт мягкий — песок, суглинок, глина.
• Трасса прямая, без поворотов.
• Труба небольшого диаметра — до 315 мм.

Когда выбирают ГНБ:

• Расстояние больше 60 метров.
• Диаметр трубы большой — от 315 мм и выше.
• Грунт сложный — есть камни, скальные породы, плотные глины.
• Нужно обходить препятствия с поворотами.
• Работы ведутся в городе под дорогами с интенсивным движением.
• Нужна высокая точность траектории.

Простыми словами: прокол — это «продавил» трубу под землей по прямой и только в мягком грунте. ГНБ — это «пробурил» и «протянул» трубу с управлением траектории в любых условиях.

У ГНБ есть несколько преимуществ перед традиционным методом с траншеей.

Во-первых, ГНБ не разрушает ландшафт. Газон, асфальт, дорожки остаются целыми — не нужно потом восстанавливать покрытие. При прокладке под дорогой не перекрывается движение, не нужны объездные пути, не страдает инфраструктура.

Во-вторых, ГНБ безопаснее для существующих коммуникаций. При траншейной прокладке есть риск задеть другие трубы или кабели. При ГНБ скважину ведут с точностью до миллиметра и могут обходить препятствия.

В-третьих, ГНБ работает круглый год. В отличие от земляных работ, он не зависит от сезона — можно бурить и зимой, и в дождливую погоду.

В-четвертых, ГНБ экономит время. Прокладка километра трубы методом ГНБ занимает дни, а не недели. За смену можно прокладывать до 100 метров трубопровода.

Ну и безопаснее для экологии — нет выемки грунта, нет загрязнения окружающей среды.

Теперь представим, как выглядит процесс на реальном объекте.

Подготовка. Сначала инженеры изучают участок: состав грунта, расположение существующих коммуникаций. На основе этих данных рассчитывают траекторию бурения, выбирают оптимальное расположение буровой установки и готовят разрешительную документацию. На месте будущего перехода копают стартовый и приемный котлованы — с двух сторон препятствия.

Запуск. Буровая установка становится в стартовом котловане. Оператор начинает бурение пилотной скважины, отслеживая положение головки на локаторе. При необходимости оператор корректирует направление — останавливает вращение штанг, поворачивает головку в нужное положение и задавливает штанги без вращения.

Расширение. Когда головка выходит в приемный котлован на другой стороне, пилотную скважину расширяют. Это может занять несколько проходов — от меньшего диаметра к большему, пока скважина не достигнет нужного размера.

Протягивание. На выходе к расширителю крепят подготовленную плеть трубопровода — это сваренные в длинную линию трубы. Установка затягивает трубу обратно через скважину, а вертлюг не дает трубе вращаться.

Финал. Трубу обрезают в котлованах по проектной отметке, концы заглушают. Геодезисты проводят контрольную съемку, готовят исполнительные чертежи. Территорию убирают, котлованы закапывают. Через несколько часов или дней коммуникация готова к подключению.