Цей огляд популярних безтраншейних технологій, підготовлено головним чином для порівняння їх можливостей і застосування у реалізації найвимогливіших проєктів — підземних гравітаційних інсталяцій. Складність таких робіт зумовлена необхідністю будівництва мереж із заданим, часто дуже точним гравітаційним ухилом. Дуже часто такі мережі споруджують у щільно забудованих районах, де немає місця для встановлення великої машини. Нерідко йдеться про проєкти виконання підземних трубних з'єднань між наявними каналізаційними колодязями. Їх частковий демонтаж з метою встановлення машин для будівництва мереж через супровідні транспортні ускладнення створює обмеження або й унеможливлює застосування деяких технологій, описаних далі. У нашому порівнянні ми хочемо показати, скільки переваг дає розроблена нами безтраншейна технологія Гравітаційного свердління саме в цих найвимогливіших проєктах — гравітаційних інсталяціях.
Відкритий котлован — найпростіше?
Спостерігаючи реалізації, пов'язані з будівництвом будь-яких підземних інсталяцій, можна зробити висновок, що й досі найпопулярнішою є технологія відкритого котловану. Метод здається простим і ефективним. Стисло це виглядає так: виконуються розкопки по всій довжині нової інсталяції та в місцях приєднань або наявних колодязів. Далі в траншею укладається мережа, яку засипають із пошаровим ущільненням. Потім потрібно відновити покриття: асфальт, бруківку чи інший тип. Загалом це дуже затратний і передусім тривалий процес. Говорячи про витрати, варто згадати і так звані соціальні витрати, пов'язані не стільки з фізичним виконанням робіт, скільки з незручностями для місцевої громади. На весь період робіт необхідно вивести з користування наявну дорожню інфраструктуру безпосередньо в місці будівництва та поруч із ним. Це спричиняє серйозні транспортні ускладнення і потребу організовувати об'їзди. Час, втрачений у заторах, змарноване пальне — це суттєві додаткові витрати, які зазвичай не враховуються у загальній калькуляції інвестиції.
Варто згадати й про витрати, пов'язані із забрудненням довкілля — як від машин, що працюють на розкопках, так і від додаткових викидів через транспортні ускладнення. За допомогою відкритого котловану можна збудувати практично будь-який тип мереж, у тому числі точні гравітаційні. Проте як прямі витрати, так і високі соціальні витрати, пов'язані з транспортними труднощами та необхідністю повного виведення з експлуатації всієї зони робіт, ставлять цю технологію під великий знак питання.
ПІДСУМКИ ТЕХНОЛОГІЇ ВІДКРИТОГО КОТЛОВАНУ:
- Досі часто застосовувана технологія, попри наявність безтраншейних методів.
- Генерує високі прямі й соціальні витрати та значні транспортні ускладнення.
- Доцільна лише під час будівництва нових мереж із одночасним влаштуванням нових або ремонтом наявних покриттів.
- Серйозні транспортні ускладнення на всій території будівництва.
Кроти — найпростіші безтраншейні рішення
Найпростішою безтраншейною технологією безумовно є будівництво мереж за допомогою машин для проколів, відомих як «кроти». «Кріт» — простий і недорогий, але водночас дуже ефективний пристрій, що дозволяє виконувати мережі різних типів: енергетичні, газові, телекомунікаційні та водоканалізаційні.
Будівництво підземних мереж за допомогою «кротів» називають виконанням проколів. Для цього потрібні стартовий і, найчастіше, приймальний котловани, хоча останній у багатьох випадках не є обов'язковим.
«Кріт» — некерований пристрій; можна лише змінювати напрям роботи вперед-назад. Однак ці особливості не обмежують його під час виконання типових інсталяцій, для яких він призначений: коротких, зазвичай до 20 м, проколів у місцях перетину мереж із місцевими дорогами. Якісний, «точний» кріт у руках оператора з мінімальним досвідом виконає таку інсталяцію з належною точністю. «Кріт» просувається, втискуючись у ґрунт і розсовуючи його навколо себе; за ним зазвичай одразу протягують укладну трубу.
За допомогою «крота» без труднощів виконують типові напірні або інші мережі, що не потребують точного ухилу: водопровідні й газові приєднання, телекомунікаційні та енергетичні траси тощо. Проблема виникає, коли потрібно виконати гравітаційні мережі з високою точністю ухилу. «Кротом» не можна керувати під час роботи. Точність залежить від початкового наведення та ґрунтових умов і досвіду. Натрапивши на тверду перешкоду, «кріт» може відхилитися; скоригувати напрям неможливо. Відхилення зазвичай становлять від кількох до кількохдесяти сантиметрів, що може унеможливити отримання потрібного гравітаційного ухилу на всій довжині мережі. Такий точний ухил обов'язковий для гравітаційних мереж, наприклад точних каналізаційних приєднань або колекторів. У таких випадках «кріт» не є добрим рішенням. Це не означає, що «кроти» повністю непридатні для гравітаційних мереж: добре спроєктовані за влучністю «кроти» часто застосовують для коротких, у кілька метрів, гравітаційних приєднань, де допустиме відхилення ухилу сягає кількох відсотків. На короткій дистанції невелике відхилення має малий вплив і дозволяє зрештою отримати потрібний ухил у межах, заданих проєктом.
Однак коли допуски за ухилом значно менші, як-от під час будівництва мереж колекторів, де точність вимірюють у промілях, застосування «крота» пов'язане з великим ризиком не досягти заданої точності. Ми рішуче не рекомендуємо «кротів» для інсталяцій, що вимагають високої точності дотримання ухилу. Крім того, «кріт» не підходить для робіт між наявними каналізаційними колодязями, наприклад типовими DN 1200, через свою довжину. Ним можна прокладати труби лише до діаметра близько 180–200 мм. Дискусійним є також застосування «кротів» на відстанях понад 20, максимум 30 метрів.
ПІДСУМКИ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОКОЛІВ «КРОТАМИ»:
- Значно краща за котлованний метод для коротких переходів під наявною дорожньою інфраструктурою.
- Дуже ефективна для мереж, що не потребують високої точності.
- Відчутне скорочення часу й вартості порівняно з відкритими розкопками.
- Відсутність транспортних ускладнень і втручання в існуючу інфраструктуру.
- Можливість виконання гравітаційних приєднань на невеликих відстанях і за низьких вимог до точності ухилу.
- Немає можливості повністю безтраншейного виконання між наявними каналізаційними колодязями.
- Обмежена довжина проколів і діаметр укладних труб.
Некеровані гідравлічні проколи
Альтернативою простим некерованим «кротам» є машини для гідравлічних проколів. Для порівняння з «кротами» беремо до уваги прості машини без можливості керування траєкторією під час робіт.
Можливості такого обладнання подібні до «кротів», хоча «кріт» зазвичай ефективніший і точніший, а сама реалізація менш трудомістка для оператора. Гідравлічна проколка гірше справляється у ґрунтах із численними твердими включеннями. Точність у таких умовах вища у «кротів» завдяки ударному режиму та формі головки, що дає змогу нейтралізувати перешкоди. Проколи гідравлічними установками застосовують для тих самих завдань: прості газові, телекомунікаційні й енергетичні траси та інші напірні мережі, які не потребують точного гравітаційного ухилу. З огляду на нижчу, ніж у «кротів», здатність долати перешкоди й точність, особливо у складних і твердих ґрунтах, типові інсталяції частіше виконують саме «кротами». Навіть короткі й невибагливі за точністю гравітаційні приєднання доцільніше довіряти щонайменше «кротам». Найкраще ж обирати більш просунуті технології, описані далі. Максимальні довжини і діаметри труб подібні до «кротів».
ПІДСУМКИ НЕКЕРОВАНИХ ГІДРАВЛІЧНИХ ПРОКОЛІВ:
- Краще за котлованний метод для коротких переходів під наявною дорожньою інфраструктурою.
- Низька точність обмежує застосування короткими ділянками без високих вимог.
- Відсутність транспортних ускладнень і втручання в інфраструктуру.
- Не рекомендовано для гравітаційних мереж із заданим ухилом.
- Немає можливості повністю безтраншейного виконання між наявними каналізаційними колодязями.
- Обмежена довжина проколів і діаметр труб.
Керовані гідравлічні проколи
Устаткування дуже подібне за функціональністю, можливостями й застосуванням до описаного вище. Відмінність — можливість керувати напрямом під час виконання, що разом із системою локації головки дає оператору контроль за точністю траєкторії та ухилом. Водночас ці машини не набули великої популярності через обмежені діаметри труб, невеликі відстані та низьку точність при зустрічі з твердими перешкодами.
Попри керованість, власні можливості переміщення головки в ґрунті та долання перешкод не дозволяють виконувати високоточні інсталяції на більших відстанях. Дуже точні гравітаційні мережі фактично неможливі. Натрапивши на тверду перешкоду, головка не в змозі її подолати без втрати заданого напрямку й ухилу. Підсумки технології майже ідентичні некерованому варіанту.
ПІДСУМКИ КЕРОВАНИХ ГІДРАВЛІЧНИХ ПРОКОЛІВ:
- Обмежені можливості обминання твердих перешкод.
- Низька точність обмежує застосування короткими ділянками без високих вимог.
- Не рекомендовано для гравітаційних мереж із заданим ухилом.
- Немає можливості повністю безтраншейного виконання між наявними каналізаційними колодязями
- Обмежена довжина проколів і діаметр труб.
Шнекові бурові установки
Технологія із застосуванням шнекових бурових установок широко використовується для будівництва каналізаційних мереж, зокрема гравітаційних, тобто таких, що вимагають точного ухилу. Більшість таких установок оснащено точною теодолітно-оптичною системою локації головки, яка разом із високою здатністю проходити тверді включення у ґрунтах забезпечує виняткову точність буріння та, відповідно, ухилу мережі.
На жаль, недоліком є необхідність попереднього влаштування досить великої стартової камери, з якої виконують прохід. Довжина такої камери має бути навіть три і більше метрів, залежно від розміру машини. Розмір машини впливає на довжину проходки та діаметр труб. Такі машини підходять для будівництва каналізаційних мереж, зокрема гравітаційних із точним ухилом, у незабудованих або малозабудованих місцях, де можна зробити велику стартову камеру. У щільній міській забудові, коли потрібно будувати між двома наявними каналізаційними колодязями або виконувати приєднання з обмеженого простору, застосування шнекових установок вимагає часткового демонтажу інфраструктури, розбирання колодязів, улаштування котлованів. Деякі установки потребують колодязів DN 2000 для роботи. У більшості міських агломерацій колодязі зазвичай DN 1200, іноді DN 1000 чи DN 1500. Тож про повністю безтраншейне виконання мова не йде. На ринку є менші установки, які можна монтувати в колодязі, наприклад DN 1200, але вони мають дуже обмежений діапазон діаметрів і довжин: зазвичай 15–20 м для труби максимально 273 мм.
ПІДСУМКИ ПРОХОДОК ШНЕКОВИМИ УСТАНОВКАМИ:
- Обмежені можливості застосування через великі габарити машин.
- Висока точність і добра здатність долати перешкоди.
- Немає можливості повністю безтраншейного виконання між наявними каналізаційними колодязями.
Горизонтально-спрямоване буріння (технологія HDD)
Широко вважається, що це найпросунутіша з безтраншейних технологій. У певних аспектах це правда. Лише ця технологія дозволяє будувати інсталяції довжиною у сотні метрів. Її застосовують для переходів під руслами річок і каналів, під дуже широкими транспортними коридорами, багатосмуговими дорогами з коліями та тротуарами.
Технологія оснащена системою локації траси та можливістю повного керування. Її можна застосовувати у щільно насичених підземними мережами зонах, маючи проєкт наявних комунікацій. Можна виконувати інсталяції з високою точністю, зокрема гравітаційні каналізації.
Ключовий недолік HDD — значний простір, необхідний для розміщення бурової. Навіть найменші установки потребують кількох квадратних метрів. У щільній міській забудові такого місця часто немає. Ще одне обмеження — великий радіус вигину колони штанг. Щоб отримати прямолінійну ділянку з заданим ухилом, потрібно починати буріння за кілька метрів до фактичного початку інсталяції, аби на ділянці між початком і кінцем отримати пряму. Найчастіше без частково котлованного виконання не обійтися, що нівелює повну безтраншейність. Будівництво між наявними колодязями цією технологією неможливе. Також складно забезпечити точний ухил у важких ґрунтових умовах: натрапивши на тверді перешкоди, головка має проблеми з їх подоланням без втрати заданого напрямку.
ПІДСУМКИ HDD:
- Висока точність і добра ефективність виконання інсталяцій.
- Можливість інсталяцій завдовжки сотні метрів.
- Обмеження за габаритами техніки та необхідним майданчиком.
- Немає можливості повністю безтраншейного виконання між наявними каналізаційними колодязями
- Проблеми з подоланням твердих перешкод
Гравітаційна бурова установка
То яким способом і за якої технології можна збудувати підземні мережі довжиною 50 і більше метрів, що працюють як гравітаційні канали й потребують високої точності ухилу? Як виконати підземний трубопровід у щільній міській інфраструктурі з дуже обмеженим будмайданчиком? Як уникнути необхідності виводити з експлуатації транспортні смуги поруч або безпосередньо в зоні робіт? Часто елементи нових мереж у вигляді каналізаційних колодязів розташовані просто посеред жвавої вулиці чи тротуару. Як реалізувати нову мережу безінвазивно для оточення? Як працювати в місцях із твердими перешкодами? Відповіддю стала наша технологія Гравітаційного свердління.
Як компанія, що понад двадцять років займається будівництвом підземних інсталяцій безтраншейними методами, ми зіштовхувалися з безліччю нетипових викликів. Не все вдавалося реалізувати належно за допомогою доступних машин і технологій. Роки досвіду та зростаюча потреба — адже нетипові завдання з часом траплялися дедалі частіше і ставали стандартом — привели до розробки власної, інноваційної й дуже ефективної технології для найвибагливіших гравітаційних інсталяцій. Ми створили власне рішення — обладнання, що дозволило повністю безтраншейно, без втручання в інфраструктуру, точно, ефективно й недорого будувати підземні каналізації будь-якого типу.
Наша технологія особливо безконкурентна під час будівництва нових каналів між наявними типовими каналізаційними колодязями DN1200. Такі інсталяції ми виконуємо на 100% безтраншейно, без демонтажу та без виведення з користування будь-якої частини дорожньої інфраструктури — дороги, тротуару, колії.
Наша бурова, єдина у своєму класі машин, що можуть монтуватися в наявному колодязі DN 1200, здатна долати навіть найтвердіші перешкоди без втрати заданого напрямку та виконувати інсталяції довжиною 50 і більше метрів (типова відстань між колодязями) із трубами діаметром до 500 мм.
Ключові переваги нашої технології:
- стартовою камерою є колодязь (новий або наявний) DN 1000, DN 1200 або більший.
- можливість виконання робіт із типових колодязів без втручання в довколишню інфраструктуру
- бурова машина встановлюється в колодязі через стандартний люк DN 600
- виконання каналу не потребує розкопок: роботи починаються і закінчуються в колодязі.
- немає потреби у влаштуванні стартових камер та їх осушенні
- можливість монтажу машини в колодязях довільної, нестандартної форми та робота з котловану за допомогою мобільної стартової камери та/або адаптерів
- можливість роботи в колодязі з низькою механічною міцністю
- можливість роботи в колодязі, оснащеному елементами, що обмежують простір, без необхідності їх демонтажу
- можна виконувати проходку на будь-якій глибині.
- технологія забезпечує виконання каналу з точністю до 2‰ (залежно від ґрунту).
- шпиндель бурової може працювати як при самому дні, так і під кришкою колодязя.
- буріння можливе нижче рівня ґрунтових вод по всій трасі, включно із зоною навколо колодязя.
- робота в ґрунтах із класами буримості: II, III, IV, V (піски, гравії, глини та м'які, середні скелі: маргілістий вапняк, льодовикова глина, мергелі, піщані сланці, будівельне сміття, бетонні перешкоди)
- застосована технологія не зменшує ущільнення ґрунту, а навпаки дозволяє додатково ущільнити зону навколо труби, що робить інсталяцію стабільнішою в ґрунті
- під час виконання робіт на діючих колекторах немає необхідності блокувати стоки
- найвища ефективність реалізації інсталяцій порівняно з іншими доступними технологіями
Ключова перевага технології з використанням Гравітаційної бурової — можливість виконувати інсталяції з наявного каналізаційного колодязя без будь-якого втручання в інфраструктуру. Особливо це важливо, коли йдеться про дорожню інфраструктуру: будь-які роботи з втручанням у неї вимагали б закриття вулиці для руху.
Застосування нашої технології не створює жодних транспортних ускладнень. Роботи обмежуються лише зоною колодязів, між якими виконується інсталяція. Єдине обмеження — тимчасове закриття смуги руху, на якій розташований колодязь.
Ще одна ключова перевага — виняткова точність і здатність долати тверді перешкоди. На ілюстрації нижче схематично показано будову головок, що застосовуються для пілотних проходок — першого етапу створення підземної каналізаційної інсталяції.
У більшості технологій і машин для горизонтальних проходок, наприклад у HDD, використовують одиночні приводи з одиночними буровими головками. Така головка одночасно містить ріжучі елементи та елементи позиціонування. Один обертовий привід забезпечує і буріння, і керування напрямом. У типових ґрунтах без великих твердих включень така головка впорається без втрати напряму. Проблема виникає, коли під час пілотної проходки трапляється тверда перешкода: одиночній головці важко її пройти — або не вдасться зовсім, або вона подолає її, втративши заданий напрям. Головка, що поєднує функції буріння та керування, не має повноцінних ріжучих властивостей. Схему такого сценарію показано нижче.
Наслідком зміни напряму буріння стане зміна запланованого та необхідного гравітаційного ухилу інсталяції, що зазвичай унеможливлює позитивне приймання виконаних робіт замовником/інвестором.
Рішенням є застосування обладнання з подвійним приводом, тобто двома незалежними приводами головки. У нашій технології Гравітаційного свердління ми використали інноваційну систему подвійного приводу: один привід відповідає за буріння в ґрунті, інший — за керування напрямом проходки. Завдяки цьому форма і функціональність бурової головки можуть бути повністю зорієнтовані на долання будь-яких перешкод, що забезпечує майже повну здатність проходити їх. Нижче наведено схему подвійного приводу головки.
Застосування подвійного приводу дозволяє долати практично всі перешкоди у ґрунті без ризику втрати заданого напрямку. Ми можемо бути впевнені, що виконана інсталяція матиме потрібний і точний гравітаційний ухил.
Отримані нагороди та відзнаки:
