Глубина и длина прокладки ГНБ

От чего зависит глубина ГНБ

Глубина и длина прокладки ГНБ связаны между собой сильнее, чем кажется. Чем глубже нужно пройти под препятствием, тем дальше от него должна стоять установка и тем длиннее получается весь переход. Поэтому глубину ГНБ выбирают не «чем глубже, тем надёжнее», а минимально достаточной по нормам и техническим условиям.

Нижнюю границу глубины задают несколько требований сразу, и проект берёт самое строгое из них:

• нормы сети — промерзание для водопровода, требования к газопроводам и кабельным линиям;
• ТУ владельца пересекаемого объекта — дороги, железной дороги, водного объекта;
• расстояния до существующих сетей по вертикали с запасом на точность бурения;
• давление бурового раствора — на малой глубине грунт над скважиной не держит давление, и раствор выходит на поверхность;
• осадка поверхности — под дорогами и путями неглубокий переход большого диаметра может дать просадку.

Верхней границы в нормах нет, её ограничивает техника и площадка: глубокий переход требует длинных участков входа и выхода и более мощной установки. Об устройстве установки и этапах работ — в статье раздела статьи о бурении и закрытой прокладке, а о том, как мы выполняем переходы, — на странице горизонтально направленное бурение.

Минимальная глубина ГНБ по типу сети

Ниже — что определяет глубину для разных сетей. Конкретную цифру для вашего перехода даёт проект: она зависит от района, грунта и ТУ.

На практике глубина ГНБ почти всегда больше траншейной. Для водопровода это плюс — ниже промерзания. Для силового кабеля — повод проверить тепловой режим: на глубине кабель хуже отдаёт тепло. Для самотёчной канализации глубину жёстко задают лотки колодцев, и ГНБ должен выдержать уклон между ними.

Глубина и расстояние до точки входа

Установка входит в грунт под углом, затем буровая колонна плавно изгибается по радиусу, пока скважина не выйдет на проектную глубину. Изгибаться круче допустимого радиуса нельзя ни штангам, ни трубе. Поэтому для каждой глубины есть минимальное расстояние от точки входа до начала препятствия.

В таблице — расчёт для угла входа 10° и трёх радиусов: 60 м и 100 м типичны для малых установок и ПЭ-труб небольшого диаметра, 150 м — для более жёстких труб и штанг. Схема: прямой участок под углом входа, затем дуга до горизонтали.

Как считали: дуга радиусом R от угла 10° до горизонтали сама даёт R·(1 − cos 10°) глубины — около 0,9 м при R = 60 м и 2,3 м при R = 150 м. Остальную глубину добирают прямым участком под углом входа. Поэтому при большом радиусе и малой глубине угол входа приходится уменьшать: иначе скважина уйдёт глубже проекта ещё на дуге.

Вывод для проекта: каждые 3 м дополнительной глубины при угле 10° добавляют примерно 17 м к расстоянию от точки входа до препятствия — и столько же со стороны выхода. Если на площадке этого места нет, приходится согласовывать меньшую глубину, увеличивать угол входа или менять метод.

Пример: переход под дорогой шириной 20 м

Допустим, дорогу шириной 20 м с обочинами нужно пересечь ПЭ-трубой ф160 на глубине 3 м по ТУ владельца. Угол входа и выхода — 10°, радиус — 100 м.

1. Расстояние от точки входа до начала участка на проектной глубине — около 26 м.
2. Участок под дорогой на глубине 3 м — 20 м плюс запас по 2–3 м с каждой стороны за бровку.
3. Подъём к точке выхода — ещё около 26 м.

Итого переход — около 75–80 м, хотя сама дорога всего 20 м. Если по ТУ нужна глубина 5 м, переход вырастает примерно до 100 м. Это нормальная длина для малой установки, но площадки входа и выхода окажутся в 35–40 м от дороги — их нужно заранее проверить на месте: там могут стоять заборы, деревья или чужие сети.

Грунт по разрезу: в какой слой заложить профиль

Глубина ГНБ — это ещё и выбор слоя, в котором пойдёт скважина. Две трассы с одинаковой глубиной по ТУ могут требовать разного профиля, если у них разная геология.

• Насыпь с мусором у поверхности. В городе верхние 1–3 м часто сложены насыпным грунтом с бетоном, кирпичом и старыми фундаментами. Профиль уводят ниже подошвы насыпи, даже если ТУ допускают меньшую глубину.
• Гравийно-галечный слой. Головка в нём уходит с трассы, скважина не держит форму. Профиль заглубляют в подстилающий суглинок или поднимают над слоем, если позволяют нормы.
• Водонасыщенные пески. Чем меньше длина участка в плывуне, тем лучше. Иногда выгоднее пройти глубже, в более плотный слой, чем идти по кратчайшему профилю.
• Суглинок и супесь. Лучший слой для ГНБ: если он есть на нужной глубине, профиль стараются вести в нём на всю длину.

Поэтому скважины изысканий бурят ниже проектного профиля: без разреза на глубину перехода нельзя сказать, в каком слое пойдёт головка.

Максимальная длина ГНБ: что её ограничивает

Максимальная длина ГНБ для одного перехода зависит не только от установки. Паспортные возможности техники — это верхняя граница в хорошем грунте; реальная длина конкретного перехода ниже.

Типичные длины по задачам: ввод кабеля или водопровода в здание — 10–80 м, переход под улицей или проездом — 30–150 м, под магистралью или железной дорогой — от 60 до нескольких сотен метров, под рекой — сотни метров и больше. Ориентиры по классам установок: малые — до 150 м, средние — до 400 м, тяжёлые — до 1 000 м, сверхтяжёлые — больше.

Длина влияет и на цену: мобилизация и подготовка площадок почти не зависят от длины, поэтому на коротком переходе цена метра выше, а на длинном — ниже. Но на пределе возможностей установки резко растёт риск прихвата трубы, и подрядчик закладывает его в цену или берёт более тяжёлую машину.

Глубина и длина перехода под рекой

Переход под водной преградой — случай, когда глубина и длина растут вместе сильнее всего. Глубину задают ниже прогнозного профиля размыва дна, который определяют гидрологическими изысканиями, а точки входа и выхода выносят за пределы береговой зоны, где площадки не затопит и где берег не будет размыт.

• Над головкой не пройти с приёмником, поэтому используют кабельные системы навигации или искусственное магнитное поле, уложенное по поверхности.
• Плеть собирают на одном берегу на всю длину перехода, иногда — на понтонах или с переходом через дорогу.
• Давление раствора контролируют особенно жёстко: его выход в русло недопустим.

Даже ручей шириной 10 м с глубиной перехода 4–5 м под дном превращается в переход длиной 90–110 м — по той же геометрии, что и под дорогой.

Если трасса длиннее одного перехода

Длинную трассу делят на несколько переходов. Точки стыковки выбирают там, где можно отрыть котлован и разложить следующую плеть: у колодцев, на газонах, на свободных участках вдоль дороги.

• Напорные ПЭ-сети — плети соединяют сваркой в промежуточном котловане, стык испытывают вместе с участком.
• Самотёчные сети — переходы стыкуют через колодцы, чтобы выдержать отметки лотков.
• Кабельные трубы — стыкуют муфтами или выводят в колодец, если на трассе нужны протяжные колодцы для кабеля.

При разбивке учитывают и участки входа и выхода: каждый промежуточный котлован — это ещё одна точка, где профиль поднимается к поверхности и снова набирает глубину. Если стыковка попадает близко к препятствию, длины на набор глубины может не хватить, поэтому точки стыковки выбирают одновременно с профилем, а не после него.

Два перехода по 150 м средней установкой часто дешевле и надёжнее, чем один в 300 м на пределе тягового усилия. Окончательное решение принимают по проекту и площадке.

Котлован под ГНБ: какой размер нужен

Котлован под ГНБ в классическом смысле не нужен: установка стоит на поверхности и входит в грунт под углом. Вместо котлованов роют приямки и, при необходимости, котлованы у колодцев.

Размер котлована для ГНБ у колодца определяют глубина сети, габарит узла подключения и способ крепления стенок. Без крепления с вертикальными стенками правила охраны труда допускают выемки глубиной не более 1 м в насыпных и песчаных грунтах, 1,25 м в супесях и 1,5 м в суглинках и глинах. Глубже — крепление или откосы, что увеличивает размер выемки в плане.

Для сравнения с прямолинейными методами: у горизонтального шнекового бурения стартовый котлован 7,5 × 4 м с бетонным днищем и упорной плитой, приёмный — 4 × 4 м. Зато трасса прямая, уклон точный, а футляр стальной. Какой вариант выгоднее для вашей трассы, удобно посмотреть в обзоре методов бестраншейной прокладки.

Площадка под установку и полоса под плеть

Кроме приямков, ГНБ нужно место на поверхности, и о нём часто забывают на стадии проекта.

• Площадка входа — под установку, ёмкости и насос бурового раствора, штанги, подъезд грузовой техники. Установку анкеруют, поэтому грунт под ней должен держать нагрузку.
• Полоса выхода — длиной не меньше длины перехода плюс запас на сварку и подачу плети. Плеть лежит на роликовых опорах, её путь к приямку должен быть свободным.
• Вода — для приготовления раствора; при её отсутствии воду подвозят, что влияет на темп и цену.
• Место под отработанный раствор — до вывоза на утилизацию.

Если полосы под плеть нет, её сваривают частями и наращивают по ходу протягивания. Это возможно, но каждая остановка повышает риск прихвата трубы, поэтому такой вариант закладывают в проект осознанно.

Как проверяют фактическую глубину и длину

Фактическое положение трубы фиксируют по ходу бурения пилотной скважины. После каждой штанги оператор локации записывает глубину, уклон и положение головки — это протокол бурения, форма 1 приложения К СП 341.1325800.2017. По протоколу строят исполнительный профиль, по которому сеть принимает её владелец.

Точность локации зависит от глубины и помех: у систем, работающих с поверхности, погрешность указывают в процентах от глубины, поэтому на глубоких переходах и под водой применяют кабельные системы навигации. Если отклонение от проекта выходит за допуск, оператор корректирует направление на следующих штангах, а при необходимости отводит головку назад и перебуривает участок.

Для ответственных переходов под дорогами и путями фактическое положение дополнительно подтверждают исполнительной геодезической съёмкой концов перехода. Другие практические разборы — в разделе статей ФирмаСтрой.

Что прислать, чтобы рассчитать глубину и длину перехода

• План трассы с существующими сетями и границами препятствия;
• ТУ владельцев дороги, путей или водного объекта с требованиями к глубине;
• инженерно-геологические изыскания по трассе;
• материал, диаметр и число труб;
• фото или описание площадок с обеих сторон препятствия.

По этим данным проверим, хватает ли места на участки входа и выхода, подберём установку и пришлём расчёт за один день. Работаем по договору с НДС 22%, сдаём протокол бурения, исполнительный профиль и акты скрытых работ. Подробнее об условиях — на странице ГНБ в Москве и МО.