Прокол грунта: особенности технологии, преимущества и недостатки

Прокладка трубопроводов способом прокола грунта (или HDD — горизонтально направленное бурение) — это технология укладки трубопроводов под землей с помощью специального бурового оборудования, которое прокалывает грунт и создает подземный тоннель для прокладки труб под дорогами, железнодорожными насыпями, реками, озерами и другими объектами, где традиционные способы прокладки невозможны или затруднены.

Процесс начинается с выбора места для установки оборудования, которое производит бурение горизонтального отверстия под землей на нужной глубине и длине. В это отверстие затем вводится труба, которая соединяется с начальной точкой. После этого, с помощью механизмов, труба проходит сквозь землю и выходит на поверхность в конечной точке.

Такой способ прокладки труб позволяет избежать негативного влияния на экологию и снизить затраты на ремонт дорог, тротуаров и других инфраструктурных объектов, которые могут быть повреждены при использовании традиционных методов. Кроме того, этот способ укладки труб является экономически более выгодным и быстрым, чем другие методы.

Прокладка трубопроводов способом прокола грунта используется в различных отраслях, таких как газоснабжение, водоснабжение, канализация, электроснабжение и т.д.

Подготовительные работы перед проколом грунта

Подготовительный этап в подготовке прокладки трубы способом прокола грунта включает в себя несколько этапов:

1. Изучение проектной документации: на этом этапе изучается проектная документация на прокладку трубы, определяются требования к глубине прокладки, маршруту прокладки, диаметру трубы и др.
2. Подготовка проекта строительства: на основе изучения проектной документации составляется проект строительства, в котором определяются технологические операции, требования к оборудованию, персоналу и ресурсам, а также сроки и стоимость работ.
3. Подготовка оборудования: на этом этапе производится выбор и подготовка оборудования для прокола грунта, включая бурорезы, установки для прокола, компрессоры и др.
4. Подготовка места работ: в районе, где планируется прокладка трубы, производится подготовка места работ. На этом этапе проводится разметка маршрута прокладки, оценивается грунтовая и гидрологическая обстановка, производится вырубка и очистка территории.
5. Организация безопасности: на этом этапе разрабатываются меры по охране труда, проводится обучение персонала, разрабатываются планы эвакуации и противопожарные мероприятия.
6. Подготовка персонала: на этом этапе подготавливается персонал, в том числе проводится обучение и тренировка специалистов по проколу грунта, а также организуется работа бригады.

Гидравлический домкрат для прокола грунта и его работа

Для продавливания грунта при прокладке труб способом прокола грунта могут использоваться гидравлические установки, в том числе гидродомкраты. Гидравлический домкрат для прокола грунта является специализированным инструментом, который применяется для создания усилия, необходимого для прокола грунта. Он использует принцип гидравлики, основанный на законе Паскаля, для усиления силы.

Принцип работы гидравлического домкрата заключается в использовании жидкости под высоким давлением, которая передается через систему шлангов и поршней в механизм подъема. Когда жидкость попадает в гидравлический цилиндр домкрата, она создает давление на поршень, который начинает двигаться и создавать усилие. Это усилие затем передается на трубопровод, который необходимо проколоть, и позволяет ему пройти через грунт.

Гидравлический домкрат устанавливается в специально подготовленном глубоком колодце на поверхности земли, а на конец домкрата устанавливается головка для продавливания грунта. Усилие передается на головку через стальной канат или трос, который пропускается внутри трубы, которую необходимо прокладывать. С помощью гидравлического насоса создается давление в гидравлической системе, которое передается на домкрат и, в свою очередь, на головку для продавливания грунта.

Гидравлические домкраты для прокола грунта имеют различные размеры и вместимости, чтобы соответствовать требованиям различных проектов. Они обычно работают от гидравлических насосов, которые могут быть подключены к стационарным источникам энергии или использоваться портативные гидравлические насосы, работающие от двигателей внутреннего сгорания или электродвигателей.

Усилия, необходимые для вдавливания трубы в грунт, колеблются в зависимости от его свойств от 150 до 3000 кН. Для уменьшения этого усилия за счет снижения сил трения при вдавливании трубы она снабжается наконечником.

Указанное усилие может быть создано нажимными гидродомкратными установками, состоящими из двух спаренных домкратов грузоподъемностью по 170 т каждый. Раму с домкратами размешают на дне рабочего кот­лована, а на земле устанавливают насос высокого давления, соединяемый с гидродомкратами.

Рабочий процесс вдавливания труб — цикличный, осуществляется попеременным переключением домкратов на прямой и обратный ход. Создаваемое домкратами давление передается на трубу через наголовник, нажимную заглушку, нажимной патрубок. Длина заглушки и нажимного патрубка — 1, 2, 3 и 4 м. После вдавливания трубы в грунт на длину штока домкрата (1 м) шток возвращают в начальное положение и патрубок заменяют другим — длиной больше на 1 м (2 м вместо 1 м, 3 м вместо 2 м и т.д.). Такие замены производят до тех пор, пока не закончат прокол первой трубы, затем к ней приваривают вторую трубу и повторяют все технологические процессы до достижения длины бестраншейной прокладки — до выхода трубопровода в приемный котлован.

Прокладка трубопровода способом прокола

1 — наконечник

2, 3 — приямок

4 — труба (футляр)

5 — шпалы

6 — направляющая рама

7 — нажимной патрубок

8 — домкраты

9 — опорный башмак

10 — упорная стенка

11 — насосная станция

12 — трубопроводы

13 — нажимная заглушка

14, 16 — рабочий и приемный котлованы

15 — обводной лоток

Вспомогательное оборудование для прокола грунта

При выполнении работ по прокладке трубопроводов способом прокола грунта может потребоваться дополнительное оборудование и материалы, включая:

1. Буровые станки для выполнения отверстий под прокол, если требуется пройти через твердый грунт или скальные породы.
2. Гидравлические насосы для привода гидравлических домкратов.
3. Расходные материалы, такие как трубы, муфты, кабели, соединительные элементы и т.д.
4. Специальные инструменты для монтажа трубопроводов и соединительных элементов, например, инструменты для затяжки болтов, для установки защитных заглушек и т.д.
5. Приборы и оборудование для контроля качества работ, такие как лазерные уровни, гидростатические испытательные стенды и т.д.
6. Запасные части и компоненты, чтобы обеспечить быстрое устранение неисправностей и минимизировать время простоя оборудования.

В зависимости от конкретных условий проведения работ и требований заказчика могут потребоваться и другие материалы и оборудование.

Преимущества в прокладке трубопроводов способом прокола грунта

Прокладка трубопроводов способом прокола грунта имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами:

1. Низкий уровень вмешательства в окружающую среду: при проколе грунта не требуется массовая выемка и перемещение почвы, что позволяет избежать значительного нарушения рельефа местности и сохранить естественную красоту ландшафта.
2. Быстрота выполнения работ: процесс прокола грунта осуществляется непрерывно, без перерывов на перемещение земляных масс, поэтому время, необходимое для прокладки трубопровода, сокращается.
3. Экономия средств: поскольку при проколе грунта не требуется перемещать большие объемы земли, затраты на транспортировку и вывоз отходов значительно снижаются.
4. Увеличение длины прокладываемого участка: прокол грунта позволяет прокладывать трубопроводы в труднодоступных местах и через препятствия, такие как реки, озера, автодороги и другие инженерные коммуникации, что увеличивает возможные длины прокладки.
5. Уменьшение рисков повреждения трубопровода: при проколе грунта трубопровод укладывается в надежную трубную коробку, что обеспечивает дополнительную защиту от механических повреждений и коррозии.
6. Меньшее воздействие на окружающую среду: поскольку при проколе грунта не требуется выемка земли, то и не требуется складирование вынутой земли и растительности, что снижает воздействие на окружающую среду.

Недостатки в прокладке трубопроводов способом прокола грунта

Прокладка трубопроводов способом прокола грунта имеет следующие несколько недостатков:

1. Ограниченный диаметр труб: этот метод не подходит для прокладки труб большого диаметра из-за ограничений размеров гидравлических домкратов.
2. Ограниченная длина прокола: также существуют ограничения на длину прокола, которые определяются длиной гидравлического домкрата и допустимыми напряжениями в земле.
3. Необходимость дополнительных изысканий: для определения технической возможности и безопасности прокола требуются дополнительные изыскания грунта, такие как геологическое и гидрогеологическое исследование.
4. Высокая стоимость: прокладка трубопроводов способом прокола грунта является достаточно дорогостоящей технологией из-за высокой стоимости гидравлических домкратов и дополнительных изысканий грунта.
5. Небольшой производительности: производительность этого метода меньше, чем при использовании открытых траншей, что может увеличить время выполнения проекта и сделать его менее эффективным в терминах затрат на труд и оборудование.

Максимальная глубина прокладки труб способом прокола

Максимальная глубина и протяженность трассы при прокладке трубопроводов способом прокола грунта зависят от различных факторов, таких как геологические условия, тип грунта, диаметр трубы, усилие прокола и доступность площадки.

Обычно прокладка трубопроводов способом прокола грунта используется для прокладки труб диаметром до 1200 мм и глубиной до 25 метров. Протяженность трассы может достигать нескольких километров.

Однако, если грунт имеет низкую несущую способность, глубина прокола может быть ограничена, чтобы избежать деформации земли и повреждения окружающих объектов. Также, при прокладке трубопроводов под водой или на уклоне, глубина и протяженность трассы могут быть ограничены.

Определение максимальной глубины и протяженности трассы при прокладке трубопроводов способом прокола грунта должно быть проведено профессиональными инженерами на основе анализа геологических данных и конкретных условий строительства.

Организации по прокладке трубопроводов проколом грунта

Конкретные организации, которые выполняют работы по прокладке трубопроводов способом прокола грунта, зависят от региона и страны. Однако, в большинстве городов есть специализированные компании, которые занимаются прокладкой трубопроводов различными способами, включая прокол грунта и имеют необходимые лицензии и сертификаты на выполнение таких работ. Чтобы найти такие компании, можно воспользоваться поиском в Интернете или обратиться к местным организациям, занимающимся строительством и инженерными работами, чтобы получить рекомендации.

Также могут заниматься прокладкой трубопроводов способом прокола грунта компании, предоставляющие услуги по геотехническому исследованию грунтов, техническому проектированию и обследованию инженерных коммуникаций.