Метод ГНБ: как работает горизонтально направленное бурение
Коротко: метод ГНБ — горизонтально направленное бурение — это способ проложить трубу или кабель под землёй без траншеи. Установка с одного края участка бурит пилотную скважину по управляемой траектории под дорогой, рекой или застройкой, затем расширяет её до нужного диаметра расширителями и протягивает в неё трубу. Всё это время в скважину подаётся буровой раствор: он охлаждает инструмент, выносит разбуренный грунт и удерживает стенки от обрушения.
Материал для подрядчиков инженерных сетей, проектировщиков и тех, кто выбирает установку ГНБ. Разберём, как идут работы по шагам, как устроена машина и от чего зависит, какой диаметр и длину она осилит.
Метод ГНБ по шагам
- Подготовка. По проекту трассы определяют точки входа и выхода, глубину и изгибы скважины, места пересечения с существующими сетями. Установку ставят в точке входа и закрепляют анкерами, рядом размещают узел приготовления раствора.
- Пилотное бурение. Буровая голова со скошенной лопаткой на колонне штанг идёт в грунт. Оператор управляет траекторией, а оператор локации сверху отслеживает положение головы.
- Расширение. Когда пилотная скважина вышла на поверхность в точке выхода, голову снимают и ставят расширитель. Установка тянет его обратно, вращая колонну, — скважина увеличивается. Если нужен большой диаметр, расширяют в несколько проходов, каждый раз ставя расширитель крупнее.
- Протягивание. К расширителю через вертлюг крепят оголовок трубы. Вертлюг не даёт трубе вращаться вместе со штангами, и установка затягивает её в скважину.
- Завершение. Штанги разбирают, раствор и шлам вывозят, площадки у входа и выхода восстанавливают.
Как управляют траекторией
Направление бурения задаёт скошенная буровая лопатка на голове. Если колонна вращается, скос работает равномерно, и скважина идёт прямо. Если оператор останавливает вращение, разворачивает лопатку скосом в нужную сторону и продавливает штанги вперёд, голова отклоняется — так делают изгиб.
В буровой голове находится зонд-передатчик. Оператор локации с приёмником на поверхности видит глубину, угол наклона и положение лопатки и передаёт данные бурильщику. По ним траекторию ведут в обход препятствий и выводят точно в точку выхода. Глубину заложения и допустимые радиусы изгиба для конкретной трубы задаёт проект.
Буровой раствор: зачем он нужен
Раствор готовят из воды и бентонита с добавками, состав подбирают под грунт. Буровой насос установки подаёт его через штанги к голове или расширителю. Раствор выполняет несколько задач:
- выносит разбуренный грунт — шлам — на поверхность;
- укрепляет стенки скважины, чтобы она не осыпалась до протяжки трубы;
- охлаждает и смазывает инструмент, снижает трение трубы при протягивании;
- в мягких грунтах помогает размывать породу струёй.
Производительность бурового насоса — одна из главных цифр установки: чем крупнее диаметр расширения, тем больше раствора нужно. У XZ120E насос подаёт 100 л/мин, у XZ230E — 250 л/мин, у XZ360E — 400 л/мин, у XZ430E — 450 л/мин.
Устройство ГНБ: из чего состоит установка
- Рама с направляющей — наклоняется под углом входа в грунт, по ней ходит каретка.
- Каретка с вращателем — двигает колонну штанг вперёд и назад и вращает её шпинделем. Отсюда две главные характеристики — тяговое усилие и крутящий момент.
- Тиски — зажимают и раскручивают штанги при сборке и разборке колонны.
- Система подачи штанг — кассета с автоматической подачей или кран-манипулятор у тяжёлых машин.
- Буровой насос — подаёт раствор в колонну.
- Двигатель и гидросистема — дизель вращает насосы, гидравлика приводит каретку, вращатель, тиски и ход.
- Анкерная система — гидравлические анкеры удерживают установку на месте, когда она тянет расширитель с трубой.
- Гусеничный ход и пульт — установка сама перемещается по площадке; ходом можно управлять с беспроводного пульта.
Установки ГНБ XCMG: основные параметры
| Модель | Двигатель, кВт | Тяговое усилие, т | Момент шпинделя, Н·м | Макс. расширение, мм | Штанги, мм |
|---|---|---|---|---|---|
| XZ120E | 74 | 13,3 | 3 000 | 500 | 1 800 × 52 |
| XZ230E | 113 | 23 | 6 500 | 700 | 3 000 × 60 |
| XZ360E | 154 | 37 | 13 200 | 900 | 3 000 × 73 |
| XZ360E PLUS | 154 | 37 | 13 200 | 1 000 | 3 000 × 83 |
| XZ430E | 179 | 43 | 18 500 | 1 000 | 3 000 × 83 |
«Максимальное расширение» — это наибольший диаметр скважины, которую установка разбуривает расширителем, а не диаметр трубы: трубу протягивают в скважину с запасом по диаметру. Старшие модели XZ450E, XZ450E PLUS и XZ600F разбуривают скважины до 1 000–1 200 мм и работают со штангами до 4 500 мм длиной. У XZ450E PLUS тяговое усилие 45 т, а дополнительные гидромоторы тяги увеличивают его до 90 т.
Где применяют технологию ГНБ
- Трубы методом ГНБ — водопровод, напорная канализация, газопроводы, теплосети в футляре.
- Кабель методом ГНБ — линии связи и электроснабжения в защитных трубах.
- Переход методом ГНБ — под автодорогами, железнодорожными путями, реками, оврагами, где траншею не выкопать.
- Работа в городе — под площадями, газонами, во дворах, где нельзя вскрывать покрытие и перекрывать движение.
Закрытый способ прокладки оправдан там, где вскрытие и восстановление покрытия, перекрытие дороги или водоёма потребовали бы больших затрат. На открытом поле без препятствий траншея может оказаться проще. Окончательно способ прокладки выбирают по проекту и согласованиям.
Что выбрать из линейки XCMG
- XZ120E — компактная установка на резиновых гусеницах: тяга 13,3 т, расширение до 500 мм; кабель и небольшие трубы во дворах и на улицах.
- XZ230E — тяга 23 т, момент 6 500 Н·м, расширение до 700 мм, кабина с отопителем и кондиционером: переходы под дорогами.
- XZ360E PLUS — тяга 37 т, штанги 83 мм, расширение до 1 000 мм: трубы среднего диаметра.
- XZ450E PLUS — расширение до 1 200 мм, штанги 4 500 мм, кран-манипулятор для подачи штанг: длинные переходы большого диаметра.
У всех установок раздела «Установки ГНБ» в комплектации есть промывка бурового насоса антифризом — это важно для работы зимой.
Вопросы и ответы
Что такое метод ГНБ простыми словами?
Это прокладка трубы под землёй без траншеи: установка бурит управляемую скважину от одной точки до другой, расширяет её и затягивает в неё трубу или кабель.
Чем прокол методом ГНБ отличается от обычного прокола?
При ГНБ траекторией управляют и отслеживают её локатором, поэтому скважина обходит препятствия и выходит в заданной точке. Неуправляемый прокол идёт по прямой и подходит для коротких участков.
Какую трубу можно протянуть методом ГНБ?
Диаметр трубы ограничен максимальным расширением установки и её тягой. У моделей XCMG диаметр скважины — от 500 мм у XZ120E до 1 200 мм у XZ450E PLUS и XZ600F. Материал и диаметр трубы задаёт проект.
Нужен ли котлован для ГНБ?
Сплошной траншеи нет, но у точек входа и выхода обычно делают небольшие приямки для раствора и подсоединения трубы. Их размеры определяет проект производства работ.
Итог
Горизонтально направленное бурение — это пилотная скважина с управлением по локатору, расширение и протягивание трубы на буровом растворе. Установку выбирают по тяге, крутящему моменту, диаметру расширения и насосу под ваши типичные переходы. Модели с характеристиками — в разделе «Установки ГНБ»; подобрать установку и рассчитать стоимость поможет менеджер АДК — контакты.
