Как выполняется прокладка труб методом прокола: технические правила и советы специалистов

Если вам нужна надежность и долговечность, то труба нержавеющая - это то, что вам нужно. Этот материал отличается высокой прочностью и устойчивостью к воздействию влаги, что делает его идеальным для использования в различных областях.

Когда подземные коммуникации пересекают дорожную трассу или железнодорожные пути, демонтаж таких объектов может быть крайне затруднителен, а часто и вовсе невозможен. Решить проблему поможет прокладка труб методом прокола. Этот способ не требует больших затрат и выполняется с помощью специального оборудования.

Содержание статьи:

• Как это работает?
• Гидро-, вибропрокол и продавливание
• Преимущества метода прокола
• Выполнение прокола на разных объектах
• Какие существуют альтернативы?
• Как выбрать подходящий способ
• Видео по управляемому проколу

Как это работает?

Методом прокола называют технологию, при которой можно получить отверстие без разработки и выемки грунта путем его уплотнения. Такой способ подходит для прокладки стальных конструкций. Диаметр может варьироваться в пределах 100-500 мм, длина отверстия – 30-50 м. Прокол под дорогой — это один из самых востребованных методов бестраншейной прокладки коммуникаций.

Управляемый прокол используют для прокладки:

• коммуникаций из металла и пластика;
• футляров, в которые затем укладывают газовые и водопроводные трубы;
• футляров для силовых, телефонных кабелей и т.п.

Прокол используется не только в тех случаях, когда необходимо безболезненно пересечь трассу или железнодорожные пути. Метод подходит для прокладки отверстий в колодец (при условии, что диаметр этого колодца не менее полутора метров), подвал дома, при необходимости провести провода под каким-либо относительно небольшим объектом и т.п.

Управляемый прокол — это один из наименее затратных способов бестраншейной прокладки коммуникаций под дорогой или другими похожими объектами (+)

Чаще всего управляемый прокол выполняют в толще глинистого грунта под различными дорогами, например, под автотрассой или железнодорожным полотном. Для этого используют насосно-домкратный  нажимной агрегат, например, такой как установка Ditch Witch P80. Кроме того, понадобится набор расширителей, штанг, головок и другого инструмента, с помощью которого выполняют буровые работы.

Обязательно используют гидравлическую станцию. Необходимое силовое воздействие обеспечивает гидроцилиндр, приемлемая мощность агрегата составляет порядка 36 тонн. Работу станции должен обеспечивать двигатель внутреннего сгорания. Для наблюдения за ходом работ в толще грунта применяют средства беспроводной локации.

Для выполнения бестраншейной прокладки труб методом прокола необходимо предварительно сделать два котлована: стартовый и финишный (или приемный)

В качестве примера можно рассмотреть порядок работы локационного устройства Eclipse. В буровую головку помещают зонд, который передает сведения о ходе буровых работ. Информация поступает на локатор. Здесь данные анализируются, в результате чего определяется точное расположение бурового инструмента в толще грунта, угол наклона буровой головки, соответствие ее движения составленному ранее плану работ. Одновременно контролируется состояние батареи зонда, с которого поступают сведения.

Буровая головка устроена таким образом, что часть ее поверхности скошена. Это улучшает производительность, но отражается на качестве работ. Из-за скоса при продвижении в толще грунта положение головки будет постоянно отклоняться от вектора воздействия. Оператор должен постоянно корректировать траекторию движения головки, сверяясь с результатами локации.

Чтоб инструмент двигался строго по прямой, его необходимо вращать с постоянной скоростью. Первую стадию выполнения прокола начинают в стартовом котловане, а завершают — в приемном. Здесь вместо буровой головки на установку закрепляют конусный расширитель. Это устройство проходит образовавшуюся горизонтальную скважину в обратном направлении, что позволяет расширить ее и уплотнить стенки.

После этого в получившееся длинное отверстие вставляется труба необходимого диаметра или футляр для прокладки коммуникаций. В зависимости от ситуации можно прокладывать не одну, а несколько труб. Дальнейшие действия состоят в том, чтобы эти коммуникации проложить и подключить к общей системе.

Во время подготовительных работ также необходимо продумать место хранения труб, которые должны находиться рядом с местом проведения бурения. Обычно площадку для труб предусматривают рядом со стартовым котлованом. Размеры площадки для хранения зависят от длины труб, которая может достигать шести метров.

Желательно, чтобы трубы хранились в горизонтальном положении. Это упростит монтаж и снизит вероятность повреждения конструкции. Кроме того, нужно обеспечить подъездные пути к стартовому котловану, чтобы беспрепятственно доставлять материалы и необходимую для проведения работ технику.

Метод управляемого прокола позволяет успешно укладывать в толще грунта и пластиковые, и металлические трубы. Сначала выполнятся пилотный прокол, затем производится уплотнение в обратную сторону

Сначала выполняется предварительное обследование места проведения работ на местности. Специалисты при этом используют проектную документацию, основываясь на которой, а также на результатах анализа объекта, составляется план выполнения прокола. Если необходимо выполнить прокол под объектом, испытывающим серьезные транспортные нагрузки (трамвайные пути, автотрасса, железная дорога, метро и т.п.), трубы укладывают в специальных футлярах.

Если нужно проложить под дорогой несколько кабелей, сначала укладывают трубу или футляр, диаметр которого позволяет вместить все необходимые коммуникации

Такой футляр должен иметь диаметр, превышающий размеры труб примерно на 15-20 см. Сначала кладут футляр, затем в него монтируют трубы, а пространство между этими коммуникациями заливают раствором, для которого можно использовать недорогой цемент М-100. Футляры уменьшают нагрузки на подземные коммуникации и снижают риск их повреждения.

Гидро-, вибропрокол и продавливание

Различают гидро- и вибропроколы. В первом случае в качестве инструмента для продавливания грунта используют водяную струю, которая под большим напором бьет из специального наконечника. Этот метод особенно эффективен на несвязных песчаных грунтах, легко размываемых под воздействие струи. Он позволяет проделать отверстие диаметром около 50 см за минимальное количество времени. Но максимальная длина скважины при гидропроколе – 30 м.

Вибропрокол, как понятно из названия, осуществляется с помощь вибрационного воздействия. В устройстве для выполнения прокола используются ударно-вибрационно-вдавливающие установки с возбудителями продольно-направленных колебаний. Статическое вдавливание сочетают с воздействием на грунт ударных импульсов вибромолота. Метод применяется на плывунах и песчаных грунтах как для прокладки труб, так и для их извлечения. Диаметр скважины может достигать 50 см, а ее протяженность – 60 м.

Метод продавливания осуществляется с помощью домкратов, как и прокол. Но в этом случае труба направляется в грунт открытым концом. В процессе продвижения конструкции в трубе образуется плотная пробка из грунта, которая затем удаляется. Для выполнения этого типа работ используют от двух до восьми мощных (на 200-400 тонн) гидродомкратов, для работы которых необходим монтаж упорной стенки с рамой и наголовником.

Продавливание грунта — это бестраншейный метод прокладки труб, который выполняется с помощью специальных гидравлических установок высокой мощности

За смену такое устройство может пройти до 10 метров грунта, а общая длина скважины обычно не превышает 80 метров. Если требуется проложить более длинную трассу, ее разбивают на отдельные участки не более 80 метров. Этот метод также требует устройства начального и финишного котлована, в которых и устанавливают необходимую гидравлику.

Проходку каждого участка выполняют дважды: в прямом, а затем в обратном направлении. Контроль работы механизмов и качества продавливания ведет оператор, который находится в котловане.

Технически этот метод сложнее, чем обычный прокол, но его можно применять практически на любых грунтах. Диаметр конструкции может достигать 172 см. Разработка керна, сформировавшегося внутри трубы, может производиться вручную или механизированными средствами.

Преимущества метода прокола

Востребованность метода прокола объясняется его значительными преимуществами по сравнению с другими вариантами выполнения работ этого типа. Например, прокол доступен в любое время года, высокая или низкая температура наружного воздуха и грунта большого значения не имеет.

Одно из преимуществ метода управляемого прокола состоит в том, что работы могут проводиться и на участках с повышенным уровнем грунтовых вод

Работа установки не требует использования бентонитового раствора, подачи в скважину воды или бурового раствора. Это компактный и мощный агрегат, который оснащен надежной системой электробезопасности. Его не сложно доставить к объекту и установить. При этом компактные размеры не мешают устройству работать с высокими показателями мощности.

Бестраншейные методы прокладки труб, такие как управляемый прокол, можно с успехом применять и в летний, и в зимний период

Сроки работ также меньше, чем при применении других методов. Даже если на участке, где выполняется прокол, наблюдается повышенный уровень грунтовых вод, нет необходимости проводить мероприятия по отведению воды с участка. Во время прохождения расширительного конуса производится и уплотнение стенок траншеи, поэтому дополнительные работы в этом отношении не требуются.

Выполнение прокола на разных объектах

Сложность и скорость работ этого типа во многом зависит от условий, т.е. от местности и характеристик объекта, под которым выполняется прокол. Для бурения под железнодорожным полотном обычно требуется достаточно серьезное оформление. Сначала нужно согласовать бурение с целым рядом служб железной дороги.

Использование метода управляемого прокола в черте города позволяет сохранить целостность дорожных трасс, чтобы минимизировать затраты и не нарушать движение транспорта

В России нужно обратиться в подразделения ЭЧ, ШЧ, РЦС НОДГ, ПЧ и другие службы ОАО “РЖД”. В обязательном порядке оформляются договора на ведение технадзора, а также на установку страховочных пакетов. Вся исполнительная документация должна быть согласована и предоставлена органам железной дороги.

В дистанцию пути передается пакет документов по окончании цикла работ по прокладке труб. В городах прокол под дорогой очень востребован при прокладке новых коммуникаций, особенно в местах с историческими достопримечательностями. Метод позволяет не только сохранить обычное движение на дорогах, но и предотвратить разрушение старинной мостовой, когда необходимо проложить трубы под такими участками.

Реставрация подобного объекта может быть сложной, а порой и невозможной. В коттеджных поселках прокладка коммуникаций методом прокола позволяет выполнить все работы с минимальными повреждениями уже готовых объектов: дорог, изгородей и т.п.

Какие существуют альтернативы?

Помимо метода управляемого прокола существуют и другие варианты устройства коммуникаций в толще грунта без устройства траншей. Иногда альтернатива может оказаться более приемлемой, чем прокол, все зависит от конкретной ситуации. Горизонтально направленное бурение, которое также называют наклонно-направленным, используется для прокладки напорных и безнапорных трубопроводов.

Бурение этим способом выполняется с поверхности земли. Диаметр отверстия следует взять на 30-50% больше, чем размеры труб, которые предполагается в нее уложить. Отверстие расширяют не сразу, а в несколько этапов. При этом используется бентонитовый раствор, который смешивается с взрыхленным грунтом и облегчает его удаление из ствола.

Кроме того, эта рабочая жидкость используется для охлаждения бурового инструмента, а в дальнейшем она образует на стенках шахты слой, который защищает их от разрушения. Для откачивания отработанного бентонитового раствора используют илосос. После откачки ненужный раствор нужно отвезти на свалку для дальнейшей утилизации.

Если работы выполнены правильно, в результате получается чистая скважина с прочными стенками. Буровые установки для выполнения работ этого типа обладают различными характеристиками, такими как крутящий момент и тяговое усилие. От этого зависит длина труб, которые будут уложены в толще грунта, которая может достигать 1000 метров.

Допустимый диаметр труб — 120 см. Путем горизонтального направленного бурения можно укладывать и металлические, и пластиковые трубы. Бурение выполняется по предварительно рассчитанной траектории, движение бурового инструмента контролируется с помощью системы локации. Угол забуривания может варьироваться в пределах 26-34 градуса. Еще один важный показатель при использовании ГНБ — изгиб штанг, который может составлять 6-12 %, это зависит от их типа.

Еще одна популярная методика бестраншейной прокладки труб — бурошнековое бурение. Для ее выполнения используют специальную гидравлическую установку, действующую как домкрат. Сначала делают стартовый и финишный котлованы. Глубина каждого из них должна быть на один метр глубже, чем уровень прокладки трубопровода.

В стартовый котлован опускают гидравлическую установку, которая вращает шнек и трубы продавливания. В результате часть грунта удаляется и получается скважина для трубы. Затем внутрь устанавливают трубы, футляры и т.п. Максимальная длина прокладки обычно составляет всего 100 метров, но диаметр коммуникаций может достигать 172 см, показатели во многом зависят от типа грунта, на котором проводится бурение.

Метод продавливания стальных футляров часто применяют, если необходимо проложить с помощью бестраншейных способов трубы или футляры большого диаметра

Для контроля над проведением работ во время бурошнекового бурения используют лазер, который обеспечивает правильный угол наклона бура, а также позволяет отслеживать направление бурения с высокой точностью. После того, как шнек достигает финишного котлована, его выводят из получившейся скважины в обратном порядке.

Микротоннелирование — это высокоточный метод бестраншейной прокладки коммуникаций, который выполняется с помощью специального проходческого щита. Для перемещения устройства используется домкратная станция высокой мощности. Она оказывает воздействие на колонну из ж/б труб, которые присоединены к щиту. Постепенно длина скважины наращивается, поэтому длину колонны увеличивают путем наращивания железобетонных конструкций.

Для прокладки железобетонных и стальных труб используют метод микротоннелирования. Его выполняют с помощью специального проходческого щита, который рыхлит грунт

Этот метод также требует предварительной подготовки двух котлованов, расстояние между ними может варьироваться в пределах 50-500 метров. Домкратную установку нужно опустить в стартовый котлован на глубину, которая соответствует уровню прокладки коммуникаций. Если длина скважины превышает 200 метров, обычно используют промежуточную домкратную станцию.

Проходческий щит разрыхляет грунт, который вымывается водой или бентонитовым раствором, поступающим по подводящим линиям. Отработанная жидкость, смешанная с частичками грунта, перемещается в отстойник по отводным линиям. После того, как проходческий щит попадает в финишный котлован, работы можно считать оконченными.

Бестраншейные методы прокладки коммуникаций выполняются с применением специального оборудования высокой мощности. Точное соблюдение технологии обеспечит надежную скважину

Оборудование разбирают и удаляют. Методом микротоннелирования можно устанавливать не только железобетонные, но и стальные трубы. Для контроля правильности выполнения работ используется навигационная система, состоящая из лазера, мишени и измерительного колеса. Для длинных участков (более 200 м) эффективной считается электронная лазерная система, снабженная гидростатическим уровнем, который дает точные сведения о глубине прокладки труб независимо от температуры воздуха внутри конструкции.

Как выбрать подходящий способ

Способ прокладки коммуникаций с помощью горизонтального бурения выбирают еще на стадии проектирования конкретного процесса. Если бестраншейная прокладка труб будет выполняться в рамках строительства какого-то объекта, например, жилого дома, то работы могут стать частью общего строительного проекта. При проектировании учитываются следующие сведения:

• длина коммуникаций, которые необходимо уложить бестраншейным способом;
• диаметр футляра или трубы;
• материал, из которого изготовлены коммуникации;
• глубина, на которую необходимо уложить трубы;
• тип трубопровода (напорный или безнапорный);
• возможность для монтажа стартового и финишного котлованов подходящей глубины;
• подъездные пути к месту проведения работ;
• наличие достаточно просторной площадки для хранения материалов, техники и т.п.;
• уровень пролегания грунтовых вод;
• другие геологические особенности участка;
• план расположения уже имеющихся на участке коммуникаций.

В процессе строительства иногда необходимо изменить уже составленный проект. Это может быть вызвано желанием сократить расходы, используя, например, пластиковые трубы вместо стальных. Кроме того, план расположения подземных коммуникаций на объекте не всегда оказывается достаточно точным.

Диаметр трубы — один из показателей, которые учитывают при выборе методов бестраншейной прокладки коммуникаций. Скважина должна быть немного больше

При выполнении работ могут обнаружиться такие неучтенные трубы или кабели. Все эти моменты могут потребовать изменений в проекте, а это может сказаться и на решении о способе бурения. Если глубина прокладки коммуникаций невелика, возникает опасность просадки верхнего слоя грунта, особенно, если при бурении использовался бентонитовый раствор. В таких случаях лучше отдать предпочтение горизонтальному шнековому бурению.

Очень часто метод бурения определяется тем, какая именно техника имеется в распоряжении организации, выполняющей заказ. Например, если строители располагают домкратами или установкой для горизонтального направленного бурения, то ему и будет отдано предпочтение перед методом прокола. Чаще всего такие изменения продиктованы соображениями экономической выгоды.

Видео по управляемому проколу

Наглядно процесс работы установки для выполнения управляемого прокола представлен здесь:

Управляемый прокол — высокоточный и относительно недорогой способ проложить коммуникации под дорогой или другим объектом. При этом важно правильно спроектировать все работы и точно соблюдать технологию.