Протягом понад двадцяти років будівництва підземних каналізаційних мереж час від часу нам доводиться стикатися зі спробами порівняння нашої технології Вирізань Гравітаційних (WG) з дуже популярною технологією Горизонтальних Спрямованих Пробурень/Напрямних (HDD), від англійської Horizontal Directional Drilling. Що таке технологія HDD? Як виглядає спорудження підземних інсталяцій за допомогою технології WG? Чи порівнянна технологія WG з HDD? Які схожості й які відмінності між цими технологіями? Чи є технологія Вирізань Гравітаційних (WG) кращою за технологію горизонтальних спрямованих пробурень (HDD)? Чи гіршою? Чи є технологія WG варіантом технології HDD? У цьому матеріалі ми спробуємо відповісти на вищезгадані питання, представивши, чим є технологія Вирізань Гравітаційних у порівнянні з технологією HDD.
Почнімо спочатку з загальноприйнятої та популярної технології Горизонтальних Спрямованих Пробурень, яка скорочено називається HDD, від англійської назви Horizontal Directional Drilling.
Саме найменування цієї технології вказує, що вона стосується спорудження підземних інсталяцій шляхом горизонтального проходження під землею з можливістю керування напрямком проходки як у вертикальній площині (зміна глибини), так і в горизонтальній. Отже можливо виконання інсталяцій як з прямолінійним, так і з криволінійним трасуванням. Можна прокладати трубопроводи, маршрут яких оминає локальні перешкоди на місцевості, такі як підземні конструкції, русла річок, болота, гірські ділянки, перони аеропортів та інші території з обмеженим доступом. Керування напрямком проходки здійснюється завдяки застосуванню бурової головки, оснащеної додатковим елементом — рульовою лопаткою, закріпленою на торці головки під кутом до її осі. Додатково в буровій головці встановлено передавач сигналу, що інформує про поточне положення рульової лопатки, поточний нахил та глибину, досягнуту головкою. Цей сигнал приймається оператором, який має спеціальний приймач. Комплект передавача та приймача називається Системою Локалізації.
Виконання прямого ділянки проходки в ґрунті відбувається при одночасному штовханні бурової головки разом з обертальним рухом у випадку буріння прямо, зі сталою швидкістю обертів зазвичай 50-200 об/хв, залежно від типу машини, виду ґрунту та діаметра встановлюваної труби. У випадку необхідності зміни траєкторії буріння оператор зупиняє оберт головки у такому положенні лопатки, що подальше штовхання головки призведе до того, що ґрунт, який впирається в лопатку, змінить напрямок головки. Процес штовхання з вимкненим обертом головки виконується до досягнення потрібного напряму. Аналогічно відбувається корекція траси буріння, коли внаслідок настання перешкоди задана траєкторія відхилилась. На наступній ілюстрації показано спосіб керування напрямком проходки у випадку несподіваної зміни заданої траєкторії.
ІЛЮСТРАЦІЯ 1.
Процес буріння проходить без потреби зміни напрямку і згідно з заданою траєкторією. Немає необхідності коригувати курс. Головка штовхається в напрямку проходки і при цьому обертається з постійною швидкістю обертів.
ІЛЮСТРАЦІЯ 2.
Під час буріння ми натрапили на перешкоду, яка змінила задану і необхідну траєкторію проходки. Прохід починає йти вгору замість запланованого горизонтального напряму.
ІЛЮСТРАЦІЯ 3.
Щоб повернутися до початково заданого напрямку проходки, ми встановлюємо рульову лопатку на головці з нахилом униз. Далі в цьому положенні зупиняємо оберт головки. Залишаємо лише штовхання бурової головки в напрямку виконуваної проходки. Штовхаючи головку вперед, ми створюємо тиск ґрунту на поверхню лопатки, що спричиняє спрямування головки вниз, тобто повернення до початково заданої траєкторії.
ІЛЮСТРАЦІЯ 4.
Продовжуючи лише штовхання головки вперед, при все ще вимкненому оберті, ми доводимо ситуацію до того, що напрямок головки повертається до початково заданого.
ІЛЮСТРАЦІЯ 5.
Діставши початково заданий напрям, знову вмикаємо оберт головки з постійною швидкістю і продовжуємо проходку.
Аналогічним чином здійснюється керування напрямком проходки, коли ми навмисно хочемо змінити траєкторію. Якщо потрібно обійти перешкоду на місцевості, наприклад русло річки, тоді зупиняємо обертання бурової головки у положенні з лопаткою, спрямованою вниз. Тиск ґрунту на поверхню лопатки змусить головку зануритися у глибші шари ґрунту. Доїхавши до потрібної глибини, наприклад для проходу під руслом річки, через повторну зміну положення рульової лопатки повертаємося до горизонтального напрямку буріння і, знову ввімкнувши оберт з постійною швидкістю, продовжуємо буріння.
Технологія Точних Спрямованих Пробурень HDD знаходить широке застосування для спорудження усіх типів інсталяцій у галузях:
- водопостачання та каналізації
- телекомунікаційних
- енергетичних
- газових
а також інших, де необхідно уложити під землею захисну трубу. Це єдина широко доступна технологія, яка дозволяє безрозкопне прокладання інсталяцій на ділянках завдовжки сотні метрів і навіть понад кілометр. Найдовший виконаний нами відомий прохід було здійснено у Великій Британії на довжину близько 4000 метрів.
Інсталяція зазвичай виконується у три етапи. На першому етапі
Фактором, що дозволяє виконати підземну інсталяцію в технології HDD, є застосування системи бурової промивки, тобто водного розчину бентоніту. Промивка має на меті:
- полегшення руйнування ґрунту і видалення вибуреного матеріалу
- зменшення тертя в процесі буріння
- стабілізацію стінок бурового отвору
- охолодження і змащування окремих компонентів бурового обладнання
Коментарі: Technologia Wierceń Grawitacyjnych a technologia HDD