Бестраншейные технологии

Бестраншейные технологии – это общее наименование целого ряда методов и технологий строительства и ремонта инженерных коммуникаций, а также других подземных работ, проводимых закрытым способом, то есть без выемки траншей.
Причины возникновения бестраншейных технологий прокладки подземных инженерных коммуникаций очевидны: в тех случаях, когда на поверхности земли имеется искусственное сооружение либо природное препятствие (например, водоем) порой нет иной возможности проложить кабель или трубопровод, кроме использования бестраншейных технологий, либо традиционный способ прокладки слишком дорог.
Бурный рост городов во всем мире, в том числе и в России, с увеличением стоимости земли и плотности застройки, повсеместное развитие инфраструктуры – трубопроводов, оптоволоконных кабелей и других инженерных коммуникаций способствуют быстрому росту популярности бестраншейных методов, разработкам новых конструкций оборудования и расширению его возможностей.
Бестраншейные методы дают возможность строить, ремонтировать и обслуживать подземные коммуникации под транспортными магистралями без нарушения движения, проводить работы весь год, минимизируют возможность повреждения существующих коммуникаций и природного ландшафта, влияние на условия проживания людей, обеспечивают сокращение сроков и объема согласований перед началом работ, сроков производства работ, количества привлекаемой техники и рабочей силы. Зачастую благодаря применению бестраншейных методов можно обойтись без работ по водопонижению в условиях высоких грунтовых вод, без внешних источников энергии при производстве работ в связи с полной автономностью и экономичностью установок.

Виды бестраншейных технологий
Плужный метод. Трубы и кабели (обычно диаметром до 300 мм) запахиваются с помощью специального плуга (на глубину до 1,8 м). Плуг буксируется тягачом. На лемехе плуга монтируется расширяющая головка, через отверстия в которой подается бетонитовая суспензия, служащая для уменьшения трения компонентов о грунт. Вытесненный на поверхность грунт может заравниваться землеройной машиной или катком.
Метод позволяет укладывать пластиковые и даже чугунные трубы. Наиболее приемлем для легковытесняемых грунтов. Удобен для прокладки коммуникаций через водоемы.
Применяются отечественные и импортные бестраншейные вибрационные кабеле- и трубоукладчики. По некоторым данным, производительность метода может составлять до 15 км прокладки коммуникаций в сутки.
Методы прокола. Прокладка ведется между двух котлованов или приямков – в начале/ конце трассы. В простейшем случае (механический прокол) под давлением гидравлических домкратов, находящихся на раме установки и развивающих усилие от 150 до 2000 кН, в грунт внедряется труба с наконечником.
При использовании более совершенных установок гидропрокола в наконечник, внедряемый в грунт, подается вода под давлением, которая выходит из отверстий в наконечнике, размывает грунт и уменьшает трение наконечника и трубы о грунт. Преимуществом гидропрокола является простота и довольно высокая производительность – до 30 м за смену, недостатком – небольшая длина скважины (до 20–30 м), существенные отклонения скважины от заданного направления и необходимость постоянно откачивать возвратную воду и пульпу из начального котлована. Необходим источник с большим количеством воды.
Также существует метод вибропрокола, при котором используются установки-вибромолоты или самодвижущиеся пневматические машины ударного действия – пневмопробойники, создающие продольно-направленные колебания.
По сравнению с установками горизонтально-направленного бурения (ГНБ), о которых мы поговорим позже, пневмопробойники дешевле, то есть доступнее для небольших строительных компаний. Работа пневмопробойника не сопровождается значительным уплотнением грунта в окружающем массиве. Недостатком этого вида оборудования является то, что пневмопробойники нельзя применять в скальных, болотистых и некоторых других грунтах, а при встрече с препятствием, например валуном свыше 120 мм в диаметре или корнями деревьев, пневмопробойник может отклониться от заданного направления. Однако современные пневмопробойники оснащаются радиолокационным оборудованием, с помощью которого определяется их местоположение и корректируется направление движения.
Поскольку при проколе грунт не удаляется из скважины, область применения всех видов прокола ограничивается диаметром 500 мм и длиной до 100, реже до 150 м. Скорость проходки при этом составляет от 2–6 м/ч (механический прокол) до 30–40 м/ч у пневмопробойников.
Продавливание и забивка стальных и железобетонных труб. Если при проколе грунт вдавливается в стенки скважины, то при продавливании и забивке он поступает внутрь трубы. Трубы стальные или железобетонные оснащаются специальным «ножом» или стержнем, который пробивает грунт, и проталкиваются гидравлическими домкратами, развивающими усилие до 3000 кН. В некоторых установках используется гидромонитор, размывающий грунт, который затем удаляется шнеком. Скорость проходки составляет до 10–12 м за смену.
Стальные трубы, которые могут служить в том числе и защитными кожухами или футлярами под дорогой для рабочих трубопроводов, забиваются с использованием виброударных установок и пневмоударных машин с ударной силой до 20 000 кН.
Эти методы позволяют прокладывать трубы диаметром до 4000 мм и длиной до 100 м.
Микротоннелирование. Это процесс строительства подземных тоннелей диаметром от 200 до 3000 мм без присутствия людей в забое с помощью дистанционно управляемых проходческих щитов, выдвигаемых из рабочего котлована. Этим методом прокладываются трубы из различных материалов: полимербетона, железобетона, керамики, стеклопластика и асбестоцемента. После завершения проходки, которая может вестись в прямолинейном или криволинейном направлении, щит извлекают из приемного котлована. Микротоннелирование можно выполнять в грунтах любой категории. Координаты трассы контролируются компьютерным комплексом с применением системы лазерного ведения, поэтому точность прокладки очень высока – не более 30 мм на 100 м. Отбитая порода удаляется шнеком либо водой по трубопроводу.
Длина проходки составляет до 500 м, а иногда и до нескольких километров.
Оборудование для микротоннелирования дорогое по сравнению с бестраншейными установками, описанными ранее.
Ремонт и обслуживание. Существуют многочисленные и разнообразные бестраншейные методы ремонта и обслуживания трубопроводов и инженерных коммуникаций. Это очень объемная тема, поэтому мы рассмотрим ее позже в отдельных публикациях.
Горизонтально направленное бурение (ГНБ) является одной из самых распространенных и перспективных бестраншейных технологий. Это управляемый метод прокладывания подземных и подводных коммуникаций, основанный на использовании специальных буровых комплексов.
Способом горизонтального бурения можно с точностью до нескольких сантиметров проходить выработки для прокладки трубопроводов практически любых диаметров (в основном от 75 до 1200 мм) и с относительно меньшими усилиями, чем при проколе или продавливании, обходя препятствия и формируя траекторию скважины в пределах изгиба буровых штанг, причем прокладывать сразу несколько параллельных трубопроводов. Длина проходки составляет примерно от 120 до 1800 м. Установку для проходки скважины длиной в 180 м бригада из трех человек может подготовить к работе в течение одного дня.
***
Важно понимать, что бестраншейные методы предназначены для специфических условий применения. Например, при прокладке коммуникаций в открытом поле в отсутствие построек, природных препятствий и ограничений по экологии траншейная технология будет значительно дешевле бестраншейной.