ГНБ: расшифровка и место расширения в технологии
ГНБ расшифровывается как горизонтально направленное бурение. Установка ГНБ — это буровая машина, которая заходит в грунт под углом с поверхности, ведёт скважину по заданному профилю и выходит в заданной точке. В разговорной речи метод часто называют «ГНБ-прокол», хотя проколом строго называют неуправляемую проходку.
В строительстве ГНБ состоит из трёх основных стадий:
- пилотное бурение — тонкая управляемая скважина по проектной траектории;
- расширение — один или несколько обратных проходов с риммером;
- протяжка — затягивание плети трубы в готовый канал.
Общая картина технологии разобрана в статье ГНБ: что это такое. Здесь сосредоточимся на средней стадии, о которой заказчики обычно знают меньше всего.
Зачем расширять и насколько больше трубы
Диаметр пилотной скважины заметно меньше трубы. Если сразу тянуть плеть через узкий канал, трубу остановит трение, а грунт вокруг неё уплотнится и сожмёт её. Расширение создаёт кольцевой зазор между стенкой скважины и трубой, в котором циркулирует раствор и уходит разрушенный грунт.
Величину запаса задают в проекте, обычно как коэффициент к наружному диаметру трубы или её соединений. Слишком тесный канал грозит прихватом плети. Слишком широкий — неустойчивостью стенок и осадкой поверхности, особенно на малой глубине под дорогой.
Если в одну скважину затягивают сразу несколько труб — пакет кабельных каналов или две нитки водопровода, — диаметр расширения считают по габариту всего пакета, а не одной трубы. Пакет жёстче одиночной плети, хуже проходит изгибы, поэтому запас по диаметру и число проходов для него обычно больше.
Какие бывают расширители
Риммер подбирают под грунт и диаметр. Основные типы:
| Тип расширителя | Грунты | Особенность |
|---|---|---|
| Бочкообразный (цилиндрический) | Пески, супеси, лёгкие суглинки | Уплотняет стенки скважины, хорошо калибрует канал |
| Лопастной (флай-каттер) | Вязкие глины, пластичные суглинки | Режет и перемешивает липкий грунт с раствором, меньше налипает |
| Комбинированный | Смешанные разрезы | Режущие лопасти и калибрующая часть в одном корпусе |
| Шарошечный | Гравий, галька, полускальные и скальные грунты | Разрушает твёрдую породу шарошками, работает медленнее |
| Уплотнитель (раскатчик) | Мягкие грунты, короткие переходы малого диаметра | Не выносит грунт, а вдавливает его в стенки |
Для валунных и неоднородных грунтов выбор особенно важен, мы разбирали эти случаи в статье ГНБ в песке, глине и валунных грунтах.
Сколько проходов нужно и от чего это зависит
Для малых диаметров расширение часто совмещают с протяжкой: риммер идёт первым, за ним через вертлюг тянется плеть. Так экономят время, но только если грунт устойчивый, а установка с запасом по тяговому усилию.
Для крупных диаметров канал расширяют поэтапно, каждый следующий риммер больше предыдущего. Число проходов определяют:
- итоговый диаметр скважины;
- грунт — в глинах и скальных породах шагов больше;
- длина перехода и мощность буровой установки;
- объём, который способна переработать система приготовления и очистки раствора.
После последнего расширения нередко делают калибровочный проход — риммер того же размера, который очищает канал от осыпей перед протяжкой.
Для чего нужен бентонит при расширении
На стадии расширения буровой раствор работает с максимальной нагрузкой: грунта разрушается в разы больше, чем при пилотном бурении. Бентонитовый раствор при этом:
- держит стенки скважины, создавая на них тонкую плёнку;
- переводит разрушенный грунт во взвесь и выносит его к приямку;
- охлаждает и смазывает риммер и буровые штанги;
- снижает трение трубы при последующей протяжке.
Главное правило — раствора должно подаваться больше, чем объём разрушаемого грунта, иначе канал забивается шламом. Как подбирают состав раствора под разные грунты, описано в статье бентонит для ГНБ.
Что может пойти не так при расширении
Большинство проблем ГНБ возникает не на пилоте, а на расширении и протяжке. Типичные риски и что с ними делают:
- Прихват риммера. Грунт обваливается или шлам не выносится. Предотвращают правильным расходом и составом раствора и контролем крутящего момента.
- Выпор раствора на поверхность. Давление в скважине превышает прочность грунта над ней. Снижают давление, меняют режим, собирают раствор.
- Осадка поверхности. Канал слишком широкий или грунт вымыт. Контролируют диаметр и объём выносимого грунта.
- Уход с оси. Риммер в целом повторяет пилот, но в неоднородном грунте может сместиться к мягкой стороне.
Признаки проблемы видны по приборам установки: растёт крутящий момент или тяговое усилие, падает возврат раствора. Опытный оператор реагирует на них раньше, чем они превратятся в аварию.
Как мы ведём расширение на объектах
Режим расширения мы закладываем ещё в ППР: тип и размер риммеров, число проходов, рецептуру раствора. На объекте его корректируют по фактическому грунту, а параметры каждого прохода фиксируют в журнале — давление, усилие, расход раствора.
Этот опыт мы применяем на переходах разной длины, в том числе на закрытых переходах в Сколкове, где проложено 1500 м труб ПНД Ø225 мм. Какие переходы мы выполняем и какие документы передаём, смотрите на странице ГНБ и микротоннелирование.
