Wiedza · Technologie

Przewiert sterowany (HDD) — jak to działa

Bezwykopowe przejście pod drogą, torami czy rzeką to dziś zwykła część budowy linii kablowych. Pokazujemy, co dzieje się pod ziemią podczas przewiertu HDD.

TechnologieAktualizacja: 9 min czytaniaZespół BUDNORM

Linia kablowa rzadko biegnie otwartym terenem bez przeszkód. Na trasie zdarzają się drogi, zjazdy, kanały melioracyjne, rzeki, tory kolejowe, chodniki z kostki, cenne drzewa i istniejące sieci uzbrojenia. Rozkopanie każdego takiego miejsca oznaczałoby ograniczenia ruchu, kosztowne odtwarzanie nawierzchni i trudne uzgodnienia. Dlatego coraz większą część przejść wykonuje się metodą przewiertu sterowanego — HDD (ang. horizontal directional drilling). Wyjaśniamy, jak działa ta technologia, kiedy się ją stosuje i jakie ma ograniczenia.

Na czym polega przewiert sterowany

HDD to bezwykopowa metoda układania rur pod ziemią. Wiertnica na powierzchni wprowadza w grunt żerdzie z głowicą wiercącą, którą operator może sterować — prowadzić ją w górę, w dół i na boki zaplanowaną trajektorią. Gdy głowica dotrze do punktu wyjścia, otwór rozwierca się i wciąga w niego rury osłonowe, w które później wciąga się kable.

Proces składa się z trzech głównych etapów:

  1. wiercenie otworu pilotażowego;
  2. rozwiercanie otworu do wymaganej średnicy;
  3. przeciąganie rur osłonowych.

Zanim wiertnica ruszy, przejście starannie się przygotowuje. Na podstawie mapy do celów projektowych i projektu wyznacza się punkty wejścia i wyjścia, głębokość pod przeszkodą i trajektorię. Uściśla się położenie istniejącego uzbrojenia — w razie potrzeby ręcznymi przekopami kontrolnymi — oraz rodzaj gruntu, od którego zależą dobór narzędzi i skład płuczki. Z właścicielem przeszkody (drogi, cieku, linii kolejowej) uzgadnia się warunki prac, m.in. minimalne zagłębienie i odległości od budowli.

Na powierzchni potrzebne są tylko niewielkie place pod wiertnicę i punkt wyjścia, czasem małe dołki. Droga, tory czy rzeka pozostają nienaruszone.

Etap 1: otwór pilotażowy

Najpierw wierci się stosunkowo wąski otwór pilotażowy. Głowica wiercąca ma ściętą łopatkę. Gdy żerdzie się obracają, głowica idzie prosto; gdy obrót zatrzyma się w określonym położeniu i żerdzie są wpychane, ścięta łopatka odchyla głowicę w wybranym kierunku. Tak operator steruje trajektorią.

W głowicy umieszczona jest sonda (nadajnik), której sygnał na powierzchni odbiera lokalizator. Operator systemu lokalizacji idzie nad trasą i na bieżąco odczytuje głębokość, nachylenie i położenie głowicy, przekazując dane operatorowi wiertnicy. Pozwala to utrzymać projektowaną głębokość i wyprowadzić głowicę dokładnie w punkcie wyjścia.

Trajektoria HDD ma zwykle kształt łagodnego łuku: od punktu wejścia głowica idzie skośnie w dół, przechodzi na wymaganej głębokości pod przeszkodą i wznosi się do punktu wyjścia. Promienie łuku muszą uwzględniać dopuszczalne gięcie żerdzi i rur.

Przebieg wiercenia jest rejestrowany — głębokość i położenie głowicy w kolejnych punktach. Dane te są potrzebne do dokumentacji powykonawczej, bo pokazują rzeczywiste położenie rur pod przeszkodą, a nie tylko punkty wejścia i wyjścia.

Etap 2: rozwiercanie otworu

Otwór pilotażowy jest za wąski dla rur. Po wyjściu głowicy na powierzchnię zdejmuje się ją i montuje rozwiertak — narzędzie o większej średnicy, które przeciąga się z powrotem do wiertnicy przy jednoczesnym obrocie.

W zależności od średnicy końcowej i gruntu rozwiercanie wykonuje się w jednym lub kilku przejściach. Otwór zwykle rozwierca się do średnicy nieco większej od rury lub wiązki rur, by zmniejszyć tarcie i siłę przeciągania.

Typ rozwiertaka dobiera się do gruntu — jedne narzędzia lepiej pracują w glinach, inne w zagęszczonych piaskach czy gruntach ze żwirem. Podczas rozwiercania operator obserwuje moment obrotowy, siłę uciągu i ciśnienie płuczki; gwałtowny wzrost oporu świadczy o przeszkodzie lub niedostatecznym oczyszczeniu otworu z urobku.

Etap 3: przeciąganie rur osłonowych

Na ostatnim etapie do rozwiertaka przez krętlik (który nie przenosi obrotu) mocuje się głowicę z rurami, a wiertnica przeciąga je przez otwór. Dla linii kablowych SN najczęściej przeciąga się rury polietylenowe — pojedynczo lub w wiązce, np. trzy rury na trzy kable jednożyłowe i dodatkową rurę na kabel światłowodowy.

Przed przeciąganiem rury zgrzewa się lub łączy na pełną długość przejścia i rozkłada na powierzchni od strony wyjścia. Po przeciągnięciu końce rur zabezpiecza się przed zanieczyszczeniem, a później wciąga się w nie kable.

Przy doborze rur liczy się nie tylko średnica wewnętrzna, ale też grubość ścianki i wytrzymałość na rozciąganie: podczas przeciągania rura podlega dużym siłom, a potem musi wytrzymać nacisk gruntu i obciążenia od ruchu. Dlatego do HDD stosuje się rury przeznaczone do technologii bezwykopowych, o parametrach według projektu.

Rola płuczki wiertniczej

Podczas wiercenia i rozwiercania przez żerdzie podawana jest płuczka wiertnicza — najczęściej mieszanina wody z bentonitem, w trudnych gruntach także z dodatkami polimerowymi. Wypływa ona przez dysze głowicy i rozwiertaka oraz:

  • stabilizuje ściany otworu, tworząc na nich cienki film;
  • wynosi urobek — zwiercony grunt — na powierzchnię;
  • chłodzi i smaruje narzędzie i żerdzie;
  • zmniejsza tarcie podczas przeciągania rur.

Zużytą płuczkę zbiera się w dołkach lub zbiornikach przy punktach wejścia i wyjścia, a następnie wywozi. Ważna jest kontrola ciśnienia płuczki, by nie dopuścić do jej wypływu na powierzchnię, np. w dnie zbiornika wodnego.

Kiedy stosuje się HDD

  • pod drogami krajowymi i lokalnymi oraz ulicami — gdy zarządca nie zgadza się na rozkopanie nawierzchni lub wymagałoby to zamknięcia ruchu;
  • pod torami kolejowymi i tramwajowymi;
  • pod rzekami, kanałami i systemami melioracyjnymi;
  • pod zjazdami, chodnikami i placami o nawierzchni utwardzonej;
  • przy cennych drzewach i w terenach zielonych, by nie uszkodzić systemu korzeniowego;
  • w miejscach gęstego uzbrojenia terenu, gdzie otwarty wykop byłby ryzykowny.

Ponieważ nawierzchnia pozostaje nienaruszona, HDD pozwala uniknąć długotrwałych ograniczeń ruchu i kosztownego odtwarzania konstrukcji jezdni. Dla zarządcy drogi to mniejsze ryzyko osiadania w miejscu dawnego wykopu, a dla mieszkańców — krótsze utrudnienia.

HDD czy przecisk — na czym polega różnica

CechaHDDPrzecisk (przewiert niesterowany)
Sterowanie trajektoriątak, w trakcie wiercenianie — kierunek ustala się na starcie
Typowa długośćod kilkudziesięciu do kilkuset metrów, zależnie od wiertnicy i gruntukrótkie odcinki, np. pod jezdnią
Kształt trasyłuk, możliwe omijanie przeszkódprosta
Wykopyczęsto tylko małe dołki, wiertnica wchodzi z powierzchniwykop startowy i odbiorczy
Płuczka wiertniczatakzależnie od technologii, często bez płuczki

Przecisk przebijakiem pneumatycznym lub urządzeniem hydraulicznym dobrze sprawdza się na krótkich prostych przejściach. HDD jest bardziej uniwersalny i pozwala pokonywać dłuższe i głębsze przeszkody.

Ograniczenia i ryzyka

  • Grunt — najlepiej nadają się gliny, gliny piaszczyste i piaski. Żwir z głazami, gruz budowlany i skały utrudniają wiercenie lub wymagają specjalnych narzędzi.
  • Istniejące uzbrojenie — jego położenie trzeba dokładnie ustalić na podstawie mapy i przekopów kontrolnych; głowica musi przejść w bezpiecznej odległości od innych kabli i rurociągów.
  • Długość i średnica — wartości graniczne zależą od siły uciągu wiertnicy, gruntu i geometrii trasy.
  • Miejsce na powierzchni — potrzebna jest przestrzeń na wiertnicę, urządzenia do płuczki i rozłożenie rur na całą długość przejścia.
  • Odprowadzanie ciepła — kabel w rurze głęboko pod przeszkodą chłodzi się gorzej niż w wykopie; projektant uwzględnia to przy doborze przekroju kabla i średnicy rur.

Dlatego HDD projektuje się i wykonuje na podstawie aktualnej mapy, uzgodnień z właścicielami przeszkód i danych o gruncie, a rzeczywistą trajektorię utrwala się w dokumentacji powykonawczej.

HDD w naszej pracy

Przewierty HDD wykonujemy własną wiertnicą GRUNDODRILL 15 XPT (Tracto Technik). Razem z koparkami do dołków i samochodem z żurawiem HDS do przewozu rur i sprzętu tworzy ona zestaw, który pozwala wykonywać przejścia bez angażowania zewnętrznych firm wiertniczych i łatwiej koordynować je z innymi robotami na trasie.

Wykonujemy HDD jako część własnej budowy linii kablowych i jako osobną usługę dla innych wykonawców — również dla kanalizacji kablowej pod światłowody. Szczegóły — na stronie Przewierty sterowane (HDD), sprzęt — w dziale Park maszynowy.

Potrzebujesz przejścia HDD pod drogą lub rzeką?

Wykonamy przewiert HDD z przeciągnięciem rur osłonowych — jako część budowy linii lub osobną usługę. Prześlij lokalizację i długości przejść.