Горизонтально спрямоване буріння (ГНБ) — як це працює

У чому полягає горизонтально спрямоване буріння

ГНБ — безтраншейний метод прокладання труб під землею. Бурова установка на поверхні вводить у ґрунт штанги з буровою головкою, якою оператор може керувати — вести її вгору, вниз і в сторони запланованою траєкторією. Коли головка досягає точки виходу, свердловину розширюють і затягують у неї захисні труби, у які згодом прокладають кабелі.

Процес складається з трьох основних етапів:

1. буріння пілотної свердловини;
2. розширення свердловини до потрібного діаметра;
3. протягування захисних труб.

Перш ніж установка запрацює, перехід ретельно готують. За топографо-геодезичною зйомкою та проєктом визначають точки входу й виходу, глибину під перешкодою і траєкторію. Уточнюють розташування наявних комунікацій — за потреби ручними шурфами — і тип ґрунту, від якого залежать вибір інструменту та склад бурового розчину. З власником перешкоди (дороги, водного об'єкта, залізниці) погоджують умови робіт, зокрема мінімальне заглиблення та відстані до споруд.

На поверхні потрібні лише невеликі майданчики для установки та точки виходу, іноді — невеликі приямки. Дорога, колії чи річка залишаються неушкодженими.

Етап 1: пілотна свердловина

Спершу бурять порівняно вузьку пілотну свердловину. Бурова головка має скошену лопатку. Коли штанги обертаються, головка йде прямо; коли обертання зупиняють у певному положенні й штанги проштовхують, скошена лопатка відхиляє головку в потрібному напрямку. Так оператор керує траєкторією.

У головці розміщено зонд (передавач), сигнал якого на поверхні приймає локатор. Оператор локаційної системи йде над трасою й постійно зчитує глибину, нахил і положення головки, передаючи дані оператору установки. Це дає змогу витримати проєктну глибину і вивести головку точно в точку виходу.

Траєкторія ГНБ зазвичай має форму пологої дуги: від точки входу головка йде під кутом униз, проходить на потрібній глибині під перешкодою і піднімається до точки виходу. Радіуси дуги мають ураховувати допустимий вигин штанг і труб.

Хід буріння записують — глибину й положення головки в послідовних точках. Ці дані потрібні для виконавчої документації, бо показують фактичне положення труб під перешкодою, а не лише точки входу й виходу.

Етап 2: розширення свердловини

Пілотна свердловина надто вузька для труб. Після виходу головки на поверхню її знімають і монтують розширювач — інструмент більшого діаметра, який протягують назад до установки з одночасним обертанням.

Залежно від кінцевого діаметра та ґрунту розширення виконують за один або кілька проходів. Свердловину зазвичай розширюють до діаметра, дещо більшого за трубу або пучок труб, щоб зменшити тертя й зусилля протягування.

Тип розширювача підбирають до ґрунту — одні інструменти краще працюють у глинах, інші в щільних пісках чи ґрунтах із гравієм. Під час розширення оператор стежить за крутним моментом, тяговим зусиллям і тиском розчину; різке зростання опору свідчить про перешкоду або недостатнє очищення свердловини від шламу.

Етап 3: протягування захисних труб

На останньому етапі до розширювача через вертлюг (який не передає обертання) кріплять оголовок із трубами, і установка протягує їх крізь свердловину. Для кабельних ліній СН найчастіше протягують поліетиленові труби — поодинці або пучком, наприклад три труби для трьох одножильних кабелів і додаткову трубу для оптичного кабелю.

Перед протягуванням труби зварюють або з'єднують на повну довжину переходу й розкладають на поверхні з боку виходу. Після протягування кінці труб закривають від забруднення, а згодом затягують у них кабелі.

Під час вибору труб важить не лише внутрішній діаметр, а й товщина стінки та міцність на розтяг: під час протягування труба зазнає великих зусиль, а потім має витримувати тиск ґрунту й навантаження від руху. Тому для ГНБ застосовують труби, призначені для безтраншейних технологій, з параметрами за проєктом.

Роль бурового розчину

Під час буріння та розширення крізь штанги подається буровий розчин — найчастіше суміш води з бентонітом, у складних ґрунтах також із полімерними добавками. Він виходить через сопла головки й розширювача і:

• стабілізує стінки свердловини, утворюючи на них тонку кірку;
• виносить шлам — вибурений ґрунт — на поверхню;
• охолоджує та змащує інструмент і штанги;
• зменшує тертя під час протягування труб.

Відпрацьований розчин збирають у приямках або ємностях біля точок входу й виходу, а потім вивозять. Важливо контролювати тиск розчину, щоб не допустити його виходу на поверхню, наприклад у дно водойми.

Коли застосовують ГНБ

• під автомобільними дорогами державного й місцевого значення та вулицями — коли власник не погоджує розкриття покриття або воно вимагало б перекриття руху;
• під залізничними й трамвайними коліями;
• під річками, каналами й меліоративними системами;
• під з'їздами, тротуарами та майданчиками з твердим покриттям;
• біля цінних дерев і в зелених зонах, щоб не пошкодити кореневу систему;
• у місцях щільного розташування комунікацій, де відкрита траншея була б ризикованою.

Оскільки покриття залишається цілим, ГНБ дає змогу уникнути тривалих обмежень руху та дорогого відновлення дорожнього одягу. Для власника дороги це менший ризик просідання в місці колишнього розкопу, а для мешканців — коротші незручності.

ГНБ чи прокол — у чому різниця

Ознака	ГНБ	Прокол (продавлювання)
Керування траєкторією	так, під час буріння	ні — напрямок задають на старті
Типова довжина	від кількох десятків до кількох сотень метрів, залежно від установки й ґрунту	короткі ділянки, наприклад під проїжджою частиною
Форма траси	дуга, можливе обходження перешкод	пряма
Котловани	часто лише невеликі приямки, установка входить із поверхні	стартовий і приймальний котлован
Буровий розчин	так	залежно від технології, часто без розчину

Прокол пневмопробійником або гідравлічною установкою добре підходить для коротких прямих переходів. ГНБ універсальніше і дає змогу долати довші та глибші перешкоди.

Обмеження та ризики

• Ґрунт — найкраще підходять глини, суглинки та піски. Гравій із валунами, будівельне сміття й скельні породи ускладнюють буріння або вимагають спеціального інструменту.
• Наявні комунікації — їх розташування треба точно встановити за топозйомкою й шурфами; головка має пройти на безпечній відстані від інших кабелів і трубопроводів.
• Довжина й діаметр — граничні значення залежать від тягового зусилля установки, ґрунту та геометрії траси.
• Місце на поверхні — потрібен простір для установки, обладнання для розчину й розкладання труб на всю довжину переходу.
• Відведення тепла — кабель у трубі глибоко під перешкодою охолоджується гірше, ніж у траншеї; проєктувальник ураховує це під час вибору перерізу кабелю та діаметра труб.

Тому ГНБ проєктують і виконують на основі актуальної топозйомки, погоджень із власниками перешкод і даних про ґрунт, а фактичну траєкторію фіксують у виконавчій документації.

ГНБ у нашій роботі

ГНБ ми виконуємо власною буровою установкою GRUNDODRILL 15 XPT (Tracto Technik). Разом з екскаваторами для приямків і автомобілем із краном-маніпулятором для перевезення труб і техніки вона утворює комплект, що дає змогу виконувати переходи без залучення сторонніх бурових компаній і простіше узгоджувати їх з іншими роботами на трасі.

Ми виконуємо ГНБ як частину власного будівництва кабельних ліній і як окрему послугу для інших підрядників — у тому числі для кабельної каналізації під оптоволокно. Деталі — на сторінці Горизонтально спрямоване буріння (ГНБ), техніка — у розділі Парк техніки.