Бестраншейная прокладка канализации: новый метод, спасающий препятствия

Метод прокола

Следующий способ прокладки трубопровода – прокол. Проведение работ таким методом особенно рекомендуется при обустройстве канализации или систем водоснабжения на участках с глинистым или суглинистым грунтом.

Метод имеет ограничения по длине. Например, для труб диаметром до 0,6 м длина соответствующего тоннеля может достигать 60 м.

Прокол для прокладки трубопровода осуществляется путём уплотнения грунта по краям, в результате чего земля не выбрасывается на поверхность, а остаётся в зоне проведения работ.

Недостаток также связан с уплотнением земли: для создания достаточного радиального давления в месте проведения работ необходимо серьёзное усилие (0,15 до 3 МН). Это усилие достигается за счёт использования лебёдок, бульдозеров, тракторов и домкратов, обычно гидравлического типа.

Конечно, есть способ преодолеть повышенное сопротивление земли. Для этого на конец протягиваемой трубы устанавливается конус, основание которого выступает на 20 мм за края элемента (для труб большого диаметра). Если планируется проложить трубу небольшого сечения, землю прокалывают непосредственно трубой, причём в процессе образуется уплотняющее ядро.

Обычная скорость выполнения работ методом прокола – 4-6 м/ч. Если в дополнение к методике использовать виброимпульсы (техника называется вибропроколом), скорость повышается до значений 20-40 м/ч.

Ещё одна вариация прокола – гидропрокол. Техника применяется при проведении работ в легкоразмывающемся грунте. При проведении процесса грунт перед трубой с помощью особой насадки размывается, а в получаемый тоннель проталкивается труба. Среди недостатков этого способа – довольно значительные отклонения от проектируемой траектории движения трубы и необходимость освобождения пути движения от образующейся пульпы. Таким способом часто укладывается труба на въезд на участок, так как это наиболее оптимальный вариант в данном случае.

Алгоритм проведения работы следующий:

1. На некотором расстоянии от начала тоннеля роется котлован, в нём на каркасе ставятся гидравлические домкраты. Сверху устанавливается насос, подводящий воду к домкратам. Параметры домкратов (величина создаваемого усилия и длина ходов штоков или нажимной плиты) должны соответствовать характеристикам грунта, прокладываемых труб и т.д.
2. В котлован погружается оснащённая специальным наконечником и передаточным шомполом, связывающим её с плитой домкрата, труба. Шомпол может по диаметру быть больше или меньше трубы, соответственно крепится он или снаружи, или внутри. Первый отрезок трубы, на который надевается шомпол, должен иметь длину 6-7 м.
3. Первый прокол выполняется с помощью одного только шомпола, зафиксированного непосредственно на нажимной плите. После в отверстия шомпола вставляется стержень из стали радиусом 25 мм, затем цикл работы повторяют.
4. Если в процессе прокладки используется подвижный упор, подтягивающий домкрат во время обратного прохода штоков, шомпол не требуется. В этом случае домкрат передвигается вместе с плитой за прокладываемой трубой вплоть до её полного заглубления в грунт, затем возвращается на место. К концу трубу приваривают новый элемент, и процесс повторяют до наращивания необходимой длины трубопровода.

Использование метода санации для ремонта и прокладки трубопроводов

Санация – это закрытая укладка труб, выполнение которого подразумевает замену старых элементов новыми трубными изделиями. Существует два способа выполнения процесса:

Релайнинг

Этот способ предполагает сохранение старой системы и ее использование в качестве капсулы для нового трубопровода. Перед проведением работы требуется предварительная качественная очистка трубы от лишнего мусора. Затем в нее вставляют новый трубный элемент, имеющий меньший диаметр. Несмотря на то, что современные трубы производятся из материалов с отличными качественными характеристиками, старая конструкция может выступить в роли дополнительной защиты, снижая риск возникновения аварий.

Реновация

Если первый способ  предполагает ремонт старых коммуникаций с частичным введением новых элементов, то в результате реновационного процесса выполняется полное обновление линий. В некоторых случаях допускается изменение диаметра трубопровода. Реновация подразумевает разрушение устаревших элементов в процессе введения новой линии. При этом обломившиеся части трубы, оставшиеся в земле, играют роль уплотнительной оболочки для новой системы.

Санация позволяет проводить замену коммуникаций из керамики, бетона и металла.

Этапы прокладки

Прокладка канализации методом прокола — это
процедура, выполняемая в несколько этапов:

• подготовка площадки под оборудование. Ее размер
  составляет 10 × 15 м;
• установка пилотной штанги, которая погружается в
  грунт в точке входа буровой головки;
• проходка пилотной скважины. Это основной этап
  работ. Делается скважина с заданной конфигурацией, ее диаметр составляет 100 мм.
  Контроль траектории проводится через каждые 3 м длины;
• извлечение буровой головки и расширение скважины
  путем протягивания риммера. Это инструмент, который устанавливают на гибкую
  штангу и с усилием тянут в сторону, противоположную проходке пилотной скважины;
• позади риммера крепится плеть трубопроводов,
  которая сразу после расширения скважины затягивается в нее в направлении к
  буровой установке.

Устройство прокола для канализации требует
постоянного контроля траектории. Этим занимается оператор, который наблюдает за
ходом работ на дисплее приемника. Сигнал на него идет с датчиков буровой
головки. При необходимости изменить траекторию он дает бурильщику команду на
остановку подачи и задает нужный угол поворота. При любой его величине головку
вращают только по часовой стрелке, чтобы не ослаблялось соединение буровых
штанг.

Разновидности

            Канализация методом прокола —
это эффективная и перспективная технология. Со времени ее появления разработано
три варианта выполнения работ:

• гидропрокол;
• вибропрокол;
• продавливание.

Каждая из этих методик рассчитана
на работу в определенных условиях. Например, гидравлический способ хорош в
глинистых вязких грунтах, вибрационный более эффективен в плотных породах с
многочисленными скальными включениями. Продавливание используется на мягких
почвах, не требующих значительных усилий для проходки скважины.

При использовании любой методики необходима подача значительного осевого усилия в направлении проходки. Для его создания применяются мощные гидродомкраты. Нагрузка на ось штанги велика — от 30 до 400 тонн, что обеспечивает эффективное и быстрое решение задачи.

Достоинства и недостатки

            Устройство канализации методом
ГНБ обладает рядом достоинств:

• уменьшаются затраты на укладку сети;
• технология менее трудоемкая, чем традиционная
  методика;
• время строительства линии сокращается примерно
  на 30%;
• не требуется восстанавливать ландшафт, элементы
  благоустройства поверхности;
• практически нет ограничений по месту проведения
  работ. Можно выполнять укладку на территории исторических памятников, промышленных
  предприятий, в зоне плотной застройки;
• не снимается и не портится плодородный слой
  почвы;
• во время выполнения работ не приходится
  перекрывать движение автомобилей, останавливать производство или принимать
  другие ограничения.

Недостатки технологии ГНБ:

• методика не годится для создания протяженных
  скважин или для укладки трубопроводов на большой глубине;
• максимальная длина одной линии составляет
  300-400 м. Если нужна более протяженная система, придется делать промежуточные
  котлованы и проходить повторные скважины.

Определенные затруднения возникают, если производится устройство самотечной канализации методом ГНБ. Для этого надо обеспечить перепад высот между точкой входа и выхода скважины. Если используется труба диаметром 160-200 мм, необходим уклон 8 или 7 мм на каждый метр длины. Для линии длиной 400 м (максимум) перепад высот составит 3,2 м. кроме этого, обход препятствий в вертикальной плоскости становится невозможен. Если на пути скважины возникают крупные включения, придется делать обход по горизонтали, не изменяя заданного угла наклона. Это может потребовать большей длины трубопроводов, что увеличит расходы и время сборки системы.

Рытье котлована

При небольших объёмах для сооружения малозаглублённых ленточных и столбчатых фундаментов работы выполняются ручным способом. А разработка для ленточных сборных фундаментов с подвальными помещениями и массивных плитных — экскаваторами с обратной или прямой лопатой, драглайнами и экскаваторами-погрузчиками.

Состав работ:

1. Перед тем как вырыть котлован необходимо проверить отсутствие на месте застройки подземных коммуникаций, со схемой их расположения можно ознакомиться в местной администрации. При их наличии необходимо согласовать производство земляных работ в письменном виде (подпись на чертежах или собственноручно выполненных эскизах) с эксплуатирующими организациями.
2. Срезка плодородного слоя на всей площади строительства (в среднем это 40-к см). Его складируют в стороне для дальнейшего использования на участке.
3. При необходимости выполняется отвод поверхностных вод.
4. Разбивка котлована. Выполняется при помощи теодолита или нивелира с поворотным лимбом, позволяющим измерение углов. Для небольших построек можно применить метод “египетского треугольника” с проверкой правильности по совпадению диагоналей (допустимая разница ≤ 1 см). Углы закрепляются деревянными или металлическими колышками с выносками за пределы места производства земляных работ. Для удобства работы техники по колышкам натягивается шнур.
5. Копку котлована начинают с низовой стороны слоями около 50-ти см. Разработку выемок с вертикальными стенками без креплений можно выполнять на глубину:
   • в прочных глинах и суглинках — ≤ 2-х м;
6. в суглинках и глине — ≤ 1,5 м;
7. в песчаных и крупнообломочных гравелистых грунтах — ≤ 1 м.

При больших глубинах вертикальные стенки укрепляются деревянными или металлическими щитами с забивкой крепящих стоек на глубину ≥ 1 м и креплением поперечными распорками или разработка выполняется уступами, величина и расположение которых определяется специальным расчётом. Лишний грунт рекомендуется сразу вывозить за пределы стройплощадки. При разработке несвязных и ползучих грунтов работы выполняются с устройством откосов расчётной крутизны, а при больших глубинах устраивается шпунтовое ограждение котлована с обязательным расчётом его конструкции. Может использоваться шпунт корытного типа (ШК-1, ШК-2) или, при наличии тяжёлых условий работ, Ларсен IV и V. Для погружения понадобится специальное копровое оборудование, вибропогружатели или шпунтовыдёргиватели. После завершения возведения фундамента шпунт извлекается, так что эти инвентарные изделия можно арендовать на время.

1. Дно котлована должно быть тщательно выравнено с контролем при помощи лазерного нивелира. Поэтому последние 10-ть см разрабатываются только ручным способом. При необходимости откачки воды в углах полости устаивается зумф (небольшие углубления), из которых вода откачивается насосами.
2. Обратная засыпка пазух котлована выполняется дренирующими грунтами послойно с уплотнением механическими или электрическими трамбовками. Для не повреждения гидроизоляции фундаментной части, их закрывают листами плоского шифера.

Работы рекомендуется выполнять летом или ранней осенью, когда более мягкая земля легче разрабатывается. После завершения земляных работ надо сразу приступать к устройству фундаментов, технологические перерывы могут привести к грунтовым подвижкам или накапливаю воды в котлованах.

Фундамент

Особенности бестраншейной технологии

Даже из названия понятно, что в этом случае нет необходимости рыть траншеи. Но в данном случае речь идет только о пересечении дорожного или ж/д полотна, водоема. К объектам трасса трубопровода подводится традиционным способом, однако там она проходит сквозь грунт, поэтому дорожное покрытие (либо рельсы, шпалы) остается невредимым.

Плюсы метода

Бестраншейная прокладка канализации или других инженерных систем имеет неоспоримые преимущества. К ним относится:

• высокий КПД;
• относительная бесшумность;
• небольшой объем подготовительных работ;
• малочисленность обслуживающего персонала;
• отсутствие необходимости перекрывать движение;
• возможность проводить работы в любое время года;
• полное отсутствие риска повреждения других коммуникаций;
• меньшие затраты, если сравнивать с традиционным траншейным способом;
• универсальность: технология дает возможность прокладки трассы в любой местности;
• сокращение сроков монтажа систем, так как профессионалами данный этап может быть выполнен в течение нескольких дней.

Самое главное преимущество этой технологии — отсутствие серьезного ущерба для окружающей среды, потому что не приходится восстанавливать дорожное покрытие.

Минусы технологии

Есть ли недостатки? Их нет, если рассматривать способ с точки зрения строителей-профессионалов. Владельцы загородных участков могут найти относительные минусы даже у бестраншейной прокладки. Это необходимость найма специальной техники и трудозатратность, когда операция проводится без участия специального оборудования.

Небольшим недостатком можно считать новизну технологии, которая в некоторых случаях может стать причиной неосведомленности рабочих о ее особенностях. Еще одна потенциальная проблема — отсутствие специального оборудования, но она — дело поправимое.

Области применения

После изобретения новых бестраншейных способов отпала необходимость большого объема земляных работ. По этой причине данные технологии используют очень широко. Чтобы убедиться в незаменимость методов, лучше познакомиться с областями их применения. Виды работ:

• прокладка коммуникационных кабелей;
• бестраншейная прокладка канализации;
• монтаж подземных теплотрасс, нефтепроводов;
• прокладка газопроводов, водопроводов под землей;
• ремонт или замена поврежденных элементов магистралей.

Один из видов бестраншейной прокладки (ГНБ) дает возможность проводить коммуникации в тех местах, где использование других методов полностью исключается. Например, если нет шанса для подъезда крупной строительной техники, когда в местности велика вероятность оползней и т. д.

Техника, материалы для прокладки

Несмотря на то, что отличия в методах существует, бестраншейная прокладка канализации или других инженерных систем — операция, во время которой звенья трубопровода проталкивают в грунт. Поэтому чаще всего используют определенный набор оборудования. В него входят:

• установки для прокладки труб: на гусеничном либо пневматическом ходу;
• сварочное оборудование для соединения звеньев магистрали;
• трубы, насадки, бурильные головки, шнеки, риммеры;
• дизельные гидравлические станции (маслостанции);
• камеры, мониторы для наблюдения;
• бульдозеры, лебедки, тракторы;
• гидравлические домкраты.

Каждый из видов бестраншейной технологии может потребовать дополнительных элементов, а также вспомогательного оборудования. Все зависит от характеристик грунта, особенностей и размеров «преодолимого препятствия».

Метод ГНБ прокладки труб

За свою 50-ти летнюю историю горизонтально направленное бурение при прокладке трубопроводов приобрело серьезную популярность. Повсеместно, правительства разных стран берут ГНБ на вооружение, как основной метод прокладки труб.

Метод ГНБ — это способ бестраншейной прокладки коммуникаций путем горизонтального бурения почвы. Основные преимущества метода: оперативность, снижение издержек и сохранение целостности поверхности земли в месте прокладки. Осуществляются такие работы с помощью специализированной буровой техники – ГНБ установок.

На сегодняшний день, закрытый метод прокладки инженерных коммуникаций стал основным. Ведущие строительные компании США, Канады, Европы и Китая постепенно отказываются от траншейных работ в пользу закрытого способа прокладки труб. Но такая популярность ГНБ технологии пришла не сразу.

Исторический аспект

Во второй половине XX века, после окончания второй мировой войны, началась резкая урбанизация и рост количества населения. Улицы городов наполнялись автомобильным транспортом, новые высотные дома росли, словно грибы после дождя. Все это привело к развитию трубопроводных сетей. Началась активная прокладка различных трубопроводных соединений. Трубопроводы, как паутина, окутывали города со всех сторон. Строители сталкивались с постоянными проблемами, при прокладке: пересечение автомобильных дорог, жилых домов, рек, озер. Приходилось останавливать движение транспорта, выполнять масштабные землеройные работы.

Именно в этот момент настало время метода ГНБ прокладки труб. Эта идея пришла в голову американца Мартина Черрингтона, когда он выполнял один из заказов по прокладке кабеля в окрестностях Лос-Анжелеса. В 1964-м году воодушевленный Мартин изобрел свою первую установку горизонтально направленного бурения. В 1971-м году, метод ГНБ прокладки труб в полной мере показал свою эффективность, когда компания Мартина выполнила заказ на прокладку газового трубопровода под рекой. В то время еще не было систем геолокации, а в качестве бурового раствора использовалась обычная вода. Тем не менее, метод ГНБ доказал свою высокую эффективность и начал использоваться в других странах, кроме США. Известно, что данный метод также использовался советскими специалистами в 1980-х годах, во время строительства Байкало-Амурской магистрали.

Прокол как один из методов ГНБ

Горизонтально направленное бурение – не единственный способ бестраншейной прокладки трубопроводов. Менее популярным, но также эффективным методом закрытой прокладки подземных коммуникаций является горизонтальный прокол. Однако совсем бестраншейным данный метод назвать сложно, так как выкопать два параллельных котлована все же придется.

После подготовки котлованов выполняется прокол грунта по направлению от рабочего котлована к приемному. Вибропрокол выполняется с помощью специального вибромолота.

Продавливание

Продавливание является еще одним методом ГНБ прокладки труб. Если при проколе, грунт вдавливался в стенки скважины, то в данном случае, он поступает в трубу. Непосредственно проталкивание трубы осуществляется с помощью домкратного механизма. Обычно, длина продавливания не превышает 100 метров. Данный метод используется гораздо реже, чем горизонтально направленное бурение.

Метод забивки труб

Данный способ также позволяет обойтись без копки траншей, однако из-за своего несовершенства применяется крайне редко. Применение метода возможно только с трубами высокой прочности (стальными, например). Сущность метода забивки сводится к следующему: прокладываемая труба под усилием вдавливается в почву отрытым концом, на котором закреплено ножевое устройство для продавливания грунта. Продавленный грунт удаляется из трубы ручным способом.

В заключение стоит сказать, что метод ГНБ — это уникальный способ, который уже в ближайшем будущем в строительстве подземных коммуникационных соединений будет вне конкуренции.

Книги

Нормативные правовые актыОбщественные и гуманитарные наукиРелигия. Оккультизм. ЭзотерикаОхрана труда, обеспечение безопасностиСанПины, СП, МУ, МР, ГНПодарочные книгиПутешествия. Отдых. Хобби. СпортНаука. Техника. МедицинаКосмосРостехнадзорДругоеИскусство. Культура. ФилологияКниги издательства «Комсомольская правда»Книги в электронном видеКомпьютеры и интернетБукинистическая литератураСНиП, СП, СО,СТО, РД, НП, ПБ, МДК, МДС, ВСНГОСТы, ОСТыЭнциклопедии, справочники, словариДомашний кругДетская литератураУчебный годСборники рецептур блюд для предприятий общественного питанияЭкономическая литератураХудожественная литература

Защита котлована от грунтовых вод

Многие застройщики начинают строительство дома без проведения инженерно-геологического исследования участка. При наличии высокого уровня грунтовых вод в разработанный котлован может просочиться вода и воспрепятствовать сооружению фундамента. При возведении монолитного фундамента на слабопроницаемых грунтах уложенная в конструкцию бетонная смесь будет подмываться и вымываться грунтовыми водами, что приведёт к разрушению сооружения. В таких случаях приходится срочно принимать меры по защите основания от замачивания. Даже круглосуточная откачка воды не остановит приток грунтовых вод.

Защитить основание можно искусственным понижением уровня грунтовых вод с помощью специального водопонизительного оборудования: электроосушением с использованием установок типа ЛИУ; вакуумированием с применением установок типа УВВ-1, УВВ-2 и ЭВВУ (эжекторных вакуумных водопонизительных установок) или другого оборудования. Но эти дорогостоящие и сложные способы защиты котлована редко используют даже специализированные фундаменто строительные организации. Устраивать противофильтрационные диафрагмы способом «набивного шпунта» или «стена в грунте» тоже трудозатратно и еще дороже. Стоимость водопонижения может приблизиться к стоимости строительства фундамента, что значительно дороже стоимости гидрогеологических изысканий строительной площади.

Рис. 4. Вариант защиты котлована от грунтовых вод: 1 — фундамент; 2 — песчаная подушка; 3 — канава для сбора воды; 4 — гравийная пригрузка; 5 — шпунтовая стенка; 6 — верхний слой водоупора; 7 — уровень земли

В слабопроницаемых грунтах наиболее предпочтительным является способ открытого водоотлива в тех случаях, когда отсутствует опасность суффозии (разрушение структуры грунта). Котлован можно оградить шпунтовыми стенками (деревянными или металлическими) (рис. 4). Однако такой способ требует наиболее пологих откосов и увеличивает объем земляных работ.

Организация и технология выполнения работ

Все услуги ГНБ делятся на четыри способа закрытой прокладки труб:

• санация — замена старых участков трубы новыми элементами;
• продавливание почвы;
• прокалывание почвы;
• горизонтально направленное бурение

Санация с помощью установки ГНБ — выгодная альтернатива рытью траншей. Как и при ГНБ, работы проходят оперативно, наземные препятствия не мешают, не надо тратить время и деньги на восстановление ландшафта.

Санация используется при реконструкции старых элементов. Остальные методы применяются для укладки нового трубопровода.

ГНБ удобно применять вблизи естественных и искусственных водоемов, в природных охраняемых зонах, под автострадами.

Успех прокладки труб безтраншейным способом зависит от предварительной подготовки. Сначала изучают состав почвы, чтобы выбрать подходящую технику. Для разных видов грунта применяют разные буры.

Перед началом работ готовят проектную документацию. На участке у рабочих должны быть все инструкции. За безопасностью и качеством следит руководство и инженеры строительной организации.

Плюсы и минусы технологии

Прокладка трубопровода методом рытья траншеи имеет большой недостаток — нарушается целостность грунта, уничтожается дорожное покрытие и растительность. Метод ГНБ позволяет сохранить верхний плодородный слой почты и все, что на нем находится. К тому же, это дешевле и не требует длительной подготовки.

Асфальт после работ остается целым, не нужно укладывать его заново и восстанавливать дорогу. Не нужно перекрывать автомобильное движение и создавать трудности для пешеходов.

Другие плюсы метода ГНБ:

• сжатые сроки проведения работ;
• низкая стоимость;
• безопасность для экологии;
• минимальные затраты труда рабочих;
• безопасность для рабочих;
• возможность проведения работ в любое время года.

Прокладка труб на коротких участках таким способом не требует привлечения тяжелой техники. Такой способ стоит в два раза дешевле за счет экономии времени и денег на использование техники. Т.к. не нарушается верхний слой земли, нет необходимости его восстанавливать, ремонтировать асфальт, высаживать растения.

Недостатком метода горизонтального бурения является необходимость качественной геологической разведки. Под каждый тип грунта подбирается бур. Если он был выбран неправильно, придется начинать работу сначала. Еще одной проблемой может стать наличие старых труб в месте бурения, чего не учли специалисты. Неудачное бурение также является следствием неудачно вырытых котлованов, что ведет к порче оборудования и труб.

Неопытность персонала приводит к поломкам техники. В результате увеличивается срок бурения и конечная стоимость прокладки трубопровода. Поэтому самое главное — это правильный выбор специалистов.

Метод ГНБ позволяет прокладывать трубы под дорогой с использованием только ручного труда. Перед началом работ по обе стороны дороги роют котлованы. Потом применяется только цилиндр и штанга с возможностью наращивания. В результате удается сэкономить время и бюджет.