Základní principy a technologie horizontálního vrtání

Jedná se o metodu, kdy je nutné položit určité komunikace bez porušení celistvosti povrchové vrstvy země, a to směrovým vrtáním podzemních vrtů v horizontálním směru s dalším uložením potrubí do nich. Tato technologie má všechny výhody v podmínkách, kde lidé žijí blízko, kdy je nutné ponechat krajinu nedotčenou nebo způsobit minimální škody na místech, kde lidé žijí. Níže se můžete dozvědět o všech fázích HDD a jejich stručný popis.

Obecný popis technologií

Proces HDD je rozdělen do tří fází:

1. Vrtání pilotní studny malého průměru v daném směru;
2. Rozšíření studny na požadované rozměry pro instalaci potrubí;
3. Pokládání potrubí.

Jak funguje horizontální směrové vrtání?

Horizontální vrtání probíhá pomocí speciálně navržené vrtací hlavy, která má technologický úkos pro lámání horniny a sedlo pro zářič. Vrtací hlava je spojena s pohyblivou hnací tyčí, která umožňuje nastavit požadovaný směr pohybu vrtačky, s možností vyhýbat se překážkám.Od začátku vrtání je na základnu vrtačky dodáváno speciální řešení, skrz konstrukční otvory. Smícháním ve studni s drcenou zeminou roztok tvoří suspenzi, která snižuje tření mezi tyčí a hlavou, ochlazuje vrták a zpevňuje stěny studny, čímž snižuje riziko kolapsu. Také vrtná kapalina je potřebná k propláchnutí studny od odřezků.Vrtací hlava se pohybuje po dané trajektorii a dosáhne plánovaného bodu dosažení povrchu.

Doporučený servis – Tuk na bázi mědi a grafitu. Používá se k ochraně a utěsnění závitových spojů.

Stroje a pracovní zařízení

Zařízení používané pro pokládání komunikací metodou HDD se dělí na:

• Stroje pro horizontální vrtání;
• Lokalizační systémy používané pro koordinaci polohování vrtací hlavy;
• Pomocné nástroje pro instalace HDD.

Instalace HDD FORWARD OS-10 je vybavena těmi nejlepšími komponenty od známých a spolehlivých značek, což se zase dobře odráží na příjemném používání zařízení.

HDD stroje

Veškeré práce se provádějí pomocí drahého profesionálního vybavení. Stroje mohou mít různé konfigurace, ale mají stejné základní části:

• Rám;
• Dieselový motor (ICE);
• Výkonová část (hydraulická čerpadla rozdělovače).

Podle tříd se vozy dělí na mini, midi a maxi. Kde mini je nejjednodušší lehká malotonážní instalace. Tento stroj je malých rozměrů a používá se při práci s trubkami malého průměru a omezenými délkami tras.

Větší vrtné soupravy se vyznačují středními a maximálními průměry trubek a zvětšenými délkami vrtání. Musíte také věnovat pozornost množství spotřeby vrtné směsi a přípustnému poloměru ohybu vrtných tyčí, což je kritérium pro možnost změny trajektorie vrtání během provozu instalace HDD.

Navigace pro HDD

Protože je hlava během vrtání v neviditelné zóně, systém umístění pomáhá řídit proces. Skládá se z emitoru umístěného ve vrtací hlavě a přijímacího lokátoru, který zobrazuje přijaté informace na displeji pro vizuální sledování trajektorie vrtání a včasnou reakci na případné překážky.

Podpůrné nástroje

Patří sem: vrtací nástroje HDD, obratlíky, náušnice, svorky pro stahování PVC plášťových prvků potrubí. Dále čerpadla pro odčerpávání vrtných kapalin, elektrické generátory, expandéry a adaptéry.

Postupná realizace

Přípravné práce

Před zahájením prací se provádí průzkum trasy: zkoumá se půda, její vlastnosti a složení a umístění možných komunikací. Provádějí se navigační výpočty a vypracovává regulační a technická dokumentace pro provádění prací. V případě potřeby se sondují složité úseky budoucí trasy pro křížení se stávajícími inženýrskými sítěmi. Výsledkem je vyvinutí optimální trajektorie vrtání. Velká pozornost je věnována bezpečnosti pracovníků vrtacích strojů a osob, které se mohou nacházet v blízkosti.

V přípravné fázi se vytvoří místo, na kterém bude umístěna vrtná souprava, a provedou se zemní práce. Jeho rozměry a poloha závisí na rozměrech vrtného komplexu, průměru a hloubce studny a její délce.

Pilotujte dobře

Po dokončení přípravných prací může být zahájena stavba pilotního vrtu. Toto je hlavní fáze vývoje, na které závisí dosažení konečného cíle.

Pohyb vrtací hlavy je řízen pomocí lokátoru, který přijímá signál z emitoru v ní umístěného. Informace o umístění vrtáku se přenáší na monitor obsluhy vrtacího stroje, který slouží ke zjištění dodržení zadané trajektorie vrtací trasy. Po dokončení stavby pilotního vrtu jde vrtací hlava na povrch nebo do konečného konstrukčního bodu.

Rozšíření vrtaného otvoru

Dále přichází fáze rozšiřování pilotního vrtu. Vrtací hlava je nahrazena jiným typem nástavce pro horizontální vrtání – rimmerem. Konstrukční prvek sestávající z lopatek upevněných na jedné ose s řeznými zuby, které rotující a pohybující se v opačném směru zvětšují průměr studny. Pokud je požadována velká velikost otvoru, může být provedeno několik takových kyvadlových průchodů s postupnou výměnou lemů, dokud není dosaženo požadovaného průměru.

Pokládání potrubí

Na straně protilehlé k vrtacímu stroji jsou potrubní prvky připevněny k poslednímu lemu pomocí otočného čepu, který tlumí rotační pohyb vrtných tyčí a držáků a pokládají se do studny.

Po dokončení stavby potrubí předá zhotovitel objednateli ohlašovací dokumentaci, která udává skutečnou polohu potrubí s uvedením souřadnic oblasti.

Výhody a nevýhody technologie

• Typ půdy, krajina a její struktura, přítomnost nádrží nezasahují do procesu horizontálního vrtání. Přeplněné městské budovy, přetížené silnice nebo chráněné přírodní a kulturní oblasti – tento způsob pokládky komunikací nepoškodí jejich stav;
• Méně času a úsilí je vynaloženo na získání povolení k práci, protože není třeba blokovat pohyb silniční a železniční dopravy;
• Sníží se náklady na přilákání těžké techniky a pracovníků k provádění rozsáhlých zemních prací;
• Přilákáním profesionálních umělců a high-tech instalací je doba instalace minimalizována;
• Autonomie vrtných komplexů eliminuje závislost na vnějších zdrojích energie;
• HDD lze úspěšně provádět s vysokou hladinou spodní vody. Nemají vliv na rychlost a trvání práce;
• O HDD můžeme konstatovat, že se jedná o minimální poškození přírody a člověka.

Existují ale také omezení v použití technologie HDD

Ekonomická výhodnost. Pokud je hloubka pokládky potrubí menší než 1,5 metru a v pracovní oblasti nejsou žádné konstrukce, je výhodnější položit potrubí obvyklou metodou výkopu.

Je patrné, že technologie horizontálního vrtání má více výhod než nevýhod. Výhody a perspektivy rozvoje jsou zřejmé. Podle průmyslových analytiků se používání bezvýkopových systémů pro pokládku komunikací bude každým rokem zvyšovat.

Ve stavebnictví, průmyslu a zpracovatelském průmyslu je často potřeba vytvářet studny, jejichž osa se odchyluje od vertikály. Mohou to být buď zcela horizontální studny nebo otvory procházející pod úhlem. Zejména pro takové případy se používá metoda pokládky potrubí HDD – vodorovně směrové nebo vodorovně šikmé vrtání. Je použitelný pro vytváření podzemních otvorů, ve kterých je odchylka od svislice větší než 2 stupně.

Samozřejmě s konvenčními vrtnými soupravami jsou takové operace nemožné nebo obtížně realizovatelné. Proto vyžadují speciální zařízení, ve kterém je vrtací tyč namontována na pohyblivém mechanismu. Flexibilní spojení umožňuje během provozu měnit směr otvoru a prorážet v libovolném úhlu.

Výhody metody horizontálního vrtání – HDD

Odchylné vrty jsou široce používány při těžbě ropy, plynu a jakýchkoli nerostů – umožňují dosáhnout cíle nejkratší možnou cestou, šetří čas a zdroje. Pomocí šikmých a vodorovných průrazů se také pokládají podzemní potrubí a kabelová vedení pro napájení průmyslových zařízení. Tato metoda bude neméně užitečná ve stavebnictví a mluvíme jak o výstavbě výškových budov, tak o soukromých stavebních pracích.

Co je to HDD v konstrukci?

Tato technologie umožňuje bezvýkopové pokládání podzemních inženýrských sítí, což je zvláště výhodné, pokud jsou na místě nějaké překážky – například potřebujete položit potrubí pod asfaltovou cestu nebo budovu. V tomto případě kopání příkopu nejen zabere více času, ale také to znamená, že budete muset buď obejít překážku, nebo pak dát místo do pořádku.

Vrtání HDD má mnoho výhod:

• Práce lze zvládnout za 1 den, zabere to až 3-5 lidí.
• Můžete udělat defekt pod překážkami, které je obtížné obejít (například pod dálnicí).
• Nejsou narušeny terénní úpravy přilehlého prostoru – povrch komunikace, záhony atp.
• Je také možné položit komunikace v místech, kde jsou zemní práce zakázány nebo nemožné.

Technologie horizontálního vrtání je tedy nejekonomičtějším řešením z hlediska časových i finančních nákladů.

Sada zařízení pro HDD

K vytvoření nakloněných nebo vodorovných jamek budete potřebovat:

• vrtná souprava;
• lokalizační zařízení;
• další nástroje: tyče, obratlíky, adaptéry, držáky atd.

Nyní se podívejme na každý z těchto nástrojů podrobněji, abychom zjistili, jakou roli hrají v technologii vrtání HDD.

Vrtná souprava – existují jak vysoce výkonné průmyslové stroje pro horizontální vrtání, tak kompaktnější mini-výstroje, které lze použít při stavbě soukromého domu. Všechny běží na motorovou naftu a sestávají z těla, zařízení pro přívod vody do vrtné zóny, pojezdového ústrojí a ovládacího panelu.

Hlavní vlastnosti tohoto zařízení:

• maximální tažná síla (udává se v tunách);
• průměr a maximální délka vpichu (závisí na parametrech vrtací tyče);
• průměrná spotřeba betonitu (kolik litrů spotřebovaných za minutu);
• úhel natočení vrtací tyče (určuje, pod jakým úhlem lze udělat vychýlený otvor).

Z nich jsou nejdůležitější první dvě vlastnosti – na ty byste si při výběru auta měli dát pozor především.

Mini soupravy, které se používají k výrobě relativně malých horizontálních směrových vrtných otvorů, jsou nejen menší, ale také jednodušší v konstrukci. Zahrnují pouze motor a pracovní část s vrtací tyčí. Naučit se takový stroj ovládat není těžké a zvládne to i 1 člověk.

Geolokační systém – je sonda a zařízení pro záznam dat, pomocí kterého může operátor řídit proces vrtání. Protože není možné pozorovat činnost samotné vrtačky, sonda poskytuje informace o přítomnosti pevných inkluzí nebo důležitých objektů v pracovní oblasti (například stávající komunikace). Použití lokalizačního systému činí proražení HDD kontrolovatelné a zcela bezpečné a také minimalizuje riziko poruchy zařízení.

Další nástroje – tato kategorie zahrnuje všechna zařízení a zařízení, která usnadňují proces vrtání a pokládání komunikací. Jedná se například o osvětlovací zařízení, spony pro opláštění potrubí, čerpadla pro čerpání betonitu z pracovního prostoru, držáky, adaptéry atd.

Technologie HDD: fáze práce

Celý proces vrtání lze podmíněně rozdělit na přípravné a vrtací operace. Přípravná část zahrnuje studium půdy a vlastností místa, přípravu místa pro instalaci vrtačky, plánování hloubky a trajektorie vpichu, přípravu potřebných nástrojů atd. Je obtížné přeceňovat význam těchto prací – úspěch a bezpečnost punkce do značné míry závisí na nich.

Přípravná fáze

Přibližný seznam prací:

• Studie území na přítomnost podzemních zařízení, potrubí a jiných komunikací.
• Stanovení půdních charakteristik: půdní typ, nasycení vodou, přítomnost horninových inkluzí atd. V závislosti na těchto faktorech se může změnit technologie horizontálního směrového vrtání.
• Vytyčení optimální trajektorie vpichu – důležité jsou nejen vstupní a výstupní body, ale i samotná trasa s přihlédnutím k typu půdy, umístění podzemních překážek.
• Příprava místa pro instalaci vrtačky: je nutné vyrovnat a někdy také zhutnit místo, zajistit osvětlení, vytvořit podmínky pro odvod vody, přebytečného betonu atd.
• Umístění vrtné soupravy na místo startu, dodání potřebného nářadí a betonitu.

Fáze vrtání studny

Technologie horizontálního směrového vrtání, která se používá k získání tunelů pod úhlem, zahrnuje vytvoření pilotního vrtu. Jedná se o malý vpich do průměru 10 cm, který se obvykle provádí se sklonem 10 až 20 stupňů. Poté, co vpich dosáhne požadované hloubky, změní se úhel sklonu – až do horizontálního vrtání.

V závislosti na tvaru a trajektorii vrtu lze opakovaně měnit směr pohybu vrtáku ve všech rovinách. Pokud například potřebujete studnu ve tvaru oblouku, která vám umožní obejít jakoukoli překážku (nádrž, budova se základem), ihned za spodním bodem trajektorie je vrták postupně nasměrován nahoru. Blíže k cílovému bodu tak trať získá požadovaný úhel sklonu.

Důležité: Technologie propichování HDD zahrnuje sledování pohybu vrtačky pomocí lokační sondy. Sondování umožňuje nejen identifikovat neznámé překážky, ale také sledovat polohu vrtáku, směr jeho pohybu, teplotu atd. To pomáhá vyhnout se přehřátí, poruchám, odchylkám od dané trajektorie.

Po dokončení punkce musí být jamka rozšířena na daný průměr. K tomu se místo vrtací hlavy namontuje na instalaci HDD výstružník a zapne se zpětný zdvih. Výstružník se tedy pohybuje v opačném směru – z koncového bodu do výchozího bodu a rozšiřuje díru. Nejčastěji není možné dosáhnout požadovaného průměru tunelu jedním průchodem, pak jsou nutné 2-3 průchody. Pokaždé se použije větší výstružník. Toto je konečná fáze provádění vrtu pomocí metody horizontálního vrtání (HDD).

Využití betonitu při vrtání

Během vrtných operací se do tunelu přivádí roztok betonitu – usnadňuje pohyb vrtáku (funguje jako mazivo) a také usnadňuje těžbu zeminy. Betonit ve směsi s vodou vytváří gelovitou kompozici, která obaluje stěny jamky, činí půdu stabilnější a zabraňuje kolapsům.

Kvalita tohoto řešení hraje rozhodující roli a určuje efektivitu celého procesu. Složení betonitu se může lišit v závislosti na typu půdy na místě, ale v žádném případě by přídavek písku neměl překročit 1%.

Omezení techniky HDD:

• Vrtání, zvláště šikmé, nelze provádět na monolitických skalnatých plochách nebo v půdě s vysokou koncentrací pevných vměstků, stejně jako v půdě s vysokým nasycením vodou.
• Podzemní bariéry se mohou stát vážnou překážkou pro pokládku komunikací touto metodou.
• Pomocí horizontální vrtné soupravy je nemožné změnit směr tunelu dvakrát nebo vícekrát v jednom krátkém úseku (do 5 metrů). Prohnutí vrtací tyče je k tomu nedostatečné.

V ostatních případech je metoda HDD optimální a nejekonomičtější pro vytváření studní, tunelů, potrubí, pokládání podzemních inženýrských sítí, a to jak v domácím, tak průmyslovém měřítku.