Какие трубы используют при ГНБ

Горизонтально направленное бурение позволяет прокладывать инженерные коммуникации под дорогами, железнодорожными путями, водоёмами и благоустроенными территориями без разработки открытой траншеи по всей длине трассы. После создания и расширения скважины в неё протягивают подготовленный трубопровод или защитный футляр.

Во время протягивания труба испытывает растяжение, изгиб, трение о стенки канала и внешнее давление бурового раствора. После монтажа к этим воздействиям добавляются давление рабочей среды, нагрузка от грунта, подземных вод и транспорта. Поэтому для ГНБ подходит не любая труба: материал, диаметр, толщину стенки и соединения выбирают по расчёту.

Требования к проектированию, строительству и контролю закрытых переходов установлены СП 341.1325800.2017. Конкретное решение зависит от назначения сети, геологии, длины перехода, рабочего давления и допустимого усилия протягивания.

Содержание статьи:

• Основные виды труб для ГНБ
• ПНД-трубы ПЭ 100 и ПЭ 100-RC
• Стальные трубы и защитные футляры
• Выбор трубы по назначению коммуникации
• Диаметр, SDR и толщина стенки
• Подготовка трубы и контроль протягивания
• Какую трубу выбрать для ГНБ
• Вопросы и ответы

Основные виды труб для горизонтально направленного бурения

При строительстве переходов методом ГНБ применяют стальные, чугунные и полимерные трубы. Выбор материала определяется не только условиями эксплуатации. Необходимо заранее проверить, выдержит ли трубопровод нагрузки, возникающие во время сборки и обратного протягивания.

Следует различать рабочую трубу и футляр. Рабочий трубопровод транспортирует воду, газ, стоки или другую среду. Футляр выполняет защитную функцию, а основная коммуникация размещается внутри него.

Стальные трубы

Сталь отличается высокой продольной и кольцевой прочностью. Такие трубы могут использоваться для газопроводов, водопроводов, тепловых и промышленных сетей, а также для ответственных переходов под автомобильными и железными дорогами.

Перед протягиванием отдельные секции сваривают в непрерывную плеть. Сварные соединения контролируют предусмотренными проектом методами, а наружную поверхность защищают от коррозии. При расчёте учитывают массу трубопровода, напряжения от растяжения и изгиба, допустимый радиус траектории и сохранность защитного покрытия.

Стальная плеть имеет большой вес и требует достаточной монтажной площадки. Повреждение изоляции во время протягивания способно привести к развитию коррозии, даже если сама труба сохранила форму и герметичность.

Чугунные трубы

Для бестраншейной прокладки применяют не обычный серый чугун, а трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом — ВЧШГ. Они используются преимущественно в сетях водоснабжения и водоотведения.

Трубы ВЧШГ не сваривают в единую плеть. Их собирают с помощью специальных замковых соединений, способных передавать осевое усилие. Обычный раструбный стык для протягивания не подходит.

Допустимую тягу определяют по характеристикам конкретной трубной системы. Также учитывают предельное угловое отклонение каждого соединения и минимальный радиус всей собранной линии. Возможность применения ВЧШГ должна подтверждаться расчётом и документацией производителя.

Полимерные трубы

Наиболее распространённый вариант для ГНБ — полиэтиленовые трубы ПНД. Они имеют сравнительно небольшой вес, не подвержены электрохимической коррозии и допускают упругий изгиб по плавной траектории.

Отдельные отрезки соединяют стыковой сваркой или электросварными фитингами. При соблюдении технологии получается длинная герметичная плеть без механических раструбных соединений, которые могли бы раскрыться под действием тяги.

Для отдельных проектов могут применяться стеклопластиковые и другие композитные трубы. Однако конструкция изделия и его соединений должна быть рассчитана именно на протягивание. Если производитель допускает только траншейную укладку, автоматически использовать такую трубу для ГНБ нельзя.

Основные свойства труб удобно сравнить в таблице.

ПНД-трубы для ГНБ: ПЭ 100 и ПЭ 100-RC

Полиэтиленовые трубы получили широкое распространение благодаря сочетанию гибкости, прочности и стойкости к коррозии. Их применяют для водопроводов, напорной канализации, газораспределительных сетей и защитных кабельных каналов.

ПЭ 100 — полиэтилен с нормированной минимальной длительной прочностью. Требования к полиэтиленовым системам водоснабжения, дренажа и напорной канализации устанавливает, в частности, ГОСТ Р 70628.1-2023.

ПЭ 100-RC обладает повышенной стойкостью к медленному распространению трещин. Это свойство важно при длительном воздействии точечных нагрузок и при риске повреждения поверхности трубы твёрдыми включениями.

Трубы ПЭ 100-RC целесообразно рассматривать:

• в неоднородных и каменистых грунтах;
• на протяжённых переходах;
• при повышенном риске образования царапин;
• на ответственных участках, где ремонт будет затруднён;
• при реконструкции трубопровода методом протяжки.

Обозначение RC не означает, что изделие можно протягивать с неограниченным усилием. Для него также проверяют SDR, толщину стенки, температуру, продолжительность воздействия нагрузки, качество сварных соединений и радиус трассы.

Для сложных условий выпускаются многослойные трубы и изделия с дополнительной защитной оболочкой. Такая оболочка снижает риск повреждения при контакте с грунтом, но не всегда является расчётной частью рабочей стенки.

Отдельного внимания требуют технические ПНД-трубы. Они могут использоваться в качестве кабельного канала, если их характеристики соответствуют проекту. Для питьевого водопровода, газопровода и напорной канализации необходимы специализированные изделия соответствующего назначения.

Когда при ГНБ используют стальные трубы и защитные футляры

Стальной трубопровод выбирают при высоком рабочем давлении, повышенной температуре, специальных требованиях к транспортируемой среде или значительных внешних нагрузках. Сталь может выполнять функцию рабочей трубы либо защитного футляра.

Перед началом работ секции сваривают в плеть, контролируют соединения и проверяют антикоррозионное покрытие. Проектом определяются допустимое усилие протягивания, минимальный радиус изгиба и мероприятия по защите изоляции.

Защитный футляр применяется, когда необходимо:

• отделить рабочую коммуникацию от грунта;
• снизить риск механического повреждения;
• разместить несколько труб или кабельных каналов;
• защитить теплоизоляционную конструкцию;
• выполнить требования владельца пересекаемого объекта;
• обеспечить возможность замены внутренней линии, если это предусмотрено проектом.

Футляр не требуется для каждого перехода. Например, рассчитанный полиэтиленовый водопровод может протягиваться непосредственно в подготовленную скважину. В другом проекте условия пересечения потребуют сначала установить защитную оболочку, а затем разместить внутри рабочую трубу.

В общих случаях внутренний диаметр футляра принимают не менее чем на 50 мм больше наружного диаметра рабочего трубопровода с учётом изоляции. Для отдельных сетей нормативные документы и технические условия могут устанавливать другие требования.

Какие трубы выбирают для водопровода, канализации, газопровода и кабеля

Один и тот же метод бурения используется для разных инженерных сетей, но требования к материалу и конструкции труб различаются.

Водопровод

Для напорного водопровода часто применяют трубы из ПЭ 100 или ПЭ 100-RC. Они не ржавеют, имеют гладкую внутреннюю поверхность и позволяют сварить длинную герметичную плеть. При повышенных нагрузках и специальных условиях могут использоваться стальные трубы или ВЧШГ.

Материал должен быть предназначен для транспортировки воды, а диаметр определяется гидравлическим расчётом. Для питьевого водоснабжения необходимы соответствующие документы на продукцию.

Канализация

Для напорной канализации подходят полиэтиленовые трубы, устойчивые к коррозии и воздействию стоков. При расчёте учитывают внутреннее давление, внешний напор и возможность возникновения разрежения.

Самотечная канализация предъявляет повышенные требования к профилю трассы. Здесь важно выдержать проектный уклон, поэтому возможность применения ГНБ оценивают с учётом точности локации, длины перехода и геологии.

Газопровод

Для газораспределительных сетей применяют полиэтиленовые или стальные трубы, предназначенные для транспортировки газа. Материал выбирают по давлению, температуре, категории участка и требованиям профильных нормативов.

Водопроводную или техническую ПНД-трубу нельзя использовать для газа только потому, что она подходит по диаметру. Назначение изделия должно подтверждаться маркировкой и документацией.

Кабельные линии

Для электрических кабелей, оптоволокна и линий связи используют защитные полимерные каналы. Для них важны кольцевая жёсткость, сохранение проходного сечения, стойкость к растяжению и герметичность соединений.

После монтажа канал проверяют калибровочным элементом. Это позволяет обнаружить критическое сужение, смятие или смещение соединений до протягивания кабеля.

Тепловые сети

Рабочая труба тепловой сети должна быть рассчитана на температуру и давление теплоносителя. Обычный ПЭ 100 не является универсальным материалом для горячей воды.

Методом ГНБ может протягиваться стальной предизолированный трубопровод, специализированная гибкая система или защитный футляр с последующим размещением рабочей линии. В расчёте учитывают наружный размер всей конструкции, включая теплоизоляцию и оболочку.

Как выбрать диаметр, SDR и толщину стенки трубы для ГНБ

Выбор трубы начинается с назначения инженерной сети. Для водопровода и напорной канализации диаметр определяют по расходу и допустимым потерям давления. Для самотечной системы дополнительно рассчитывают уклон и наполнение. Для кабельного канала учитывают количество и размеры кабелей.

У полиэтиленовых труб одним из основных параметров является SDR — отношение номинального наружного диаметра к номинальной толщине стенки:

SDR = d_n / e_n.

При одинаковом наружном диаметре труба SDR 11 имеет более толстую стенку, чем SDR 17. Уменьшение SDR обычно повышает устойчивость к внутреннему и внешнему давлению, однако снижает внутреннее проходное сечение и увеличивает массу изделия.

Выбирать минимальный SDR «с запасом» без расчёта неправильно. Проектировщик должен учитывать:

• материал трубы;
• рабочее и испытательное давление;
• температуру среды и окружающего воздуха;
• внешнее давление грунта, воды и бурового раствора;
• длину перехода;
• радиус криволинейных участков;
• допустимое усилие протягивания;
• овальность и устойчивость поперечного сечения;
• качество сварных или механических соединений;
• наличие защитной оболочки;
• возможность повреждения поверхности.

Диаметр бурового канала должен быть больше наружного размера протягиваемой конструкции. Зазор требуется для циркуляции раствора, удаления разрушенного грунта и прохождения трубы.

Универсального коэффициента расширения для всех переходов нет. Недостаточный диаметр увеличивает тяговое сопротивление и риск заклинивания, а чрезмерное расширение повышает расход раствора и может ухудшить устойчивость стенок.

Подготовка трубы и контроль протягивания

Даже правильно выбранная труба может быть повреждена при нарушении технологии монтажа. До начала протягивания проводят входной контроль изделий, проверяют маркировку, геометрию, состояние поверхности и документы на материал.

Полиэтиленовую плеть сваривают на подготовленной площадке. Параметры каждого стыка фиксируют, соединения осматривают, а дефектные участки вырезают и сваривают повторно. Конец трубы закрывают, чтобы внутрь не попадали грунт и буровой раствор.

Для стального трубопровода контролируют сварные швы и антикоррозионное покрытие. Трубы ВЧШГ проверяют на правильность сборки замковых соединений.

В процессе обратного протягивания контролируют фактическое тяговое усилие. Его резкое увеличение может указывать на:

• сужение или частичное обрушение канала;
• накопление выбуренного грунта;
• недостаточную подачу раствора;
• неподходящий диаметр расширения;
• заклинивание трубы на криволинейном участке;
• контакт с твёрдым препятствием.

Максимальная тяга буровой установки не является допустимой нагрузкой для трубы. Если машина способна развить усилие больше расчётного сопротивления плети, оператор должен ориентироваться на проектное ограничение.

После завершения работ в зависимости от назначения сети выполняют гидравлические или пневматические испытания, промывку, дезинфекцию, проверку кабельного канала калибром и исполнительную геодезическую съёмку.

Какую трубу лучше выбрать для ГНБ

Наиболее распространённым решением для горизонтально направленного бурения являются полиэтиленовые трубы ПЭ 100 и ПЭ 100-RC. Они подходят для протяжённых переходов, свариваются в непрерывную плеть и не требуют антикоррозионной защиты. ПЭ 100-RC особенно актуален при риске царапин и продолжительном воздействии точечных нагрузок.

Стальные трубы применяют при высоком давлении, повышенной температуре и специальных требованиях к транспортируемой среде. ВЧШГ может использоваться в водоснабжении и водоотведении при наличии замковых соединений, рассчитанных на протягивание. Для кабельных линий выбирают специальные защитные полимерные каналы.

Окончательное решение должно отвечать на два вопроса:

1. Выдержит ли труба нагрузки во время протягивания?
2. Сохранит ли трубопровод расчётные характеристики после ввода в эксплуатацию?

Если проверено только второе условие, труба может быть повреждена ещё на строительной площадке. Если учтён только монтаж, проблемы возникнут уже при эксплуатации сети.

Поэтому материал и параметры трубы определяют после инженерных изысканий, построения профиля и расчёта нагрузок. Подробнее о технологии можно узнать на странице услуги горизонтально направленного бурения.

Вопросы и ответы

Какие трубы чаще всего используют при ГНБ?

Чаще всего применяют полиэтиленовые трубы ПЭ 100 и ПЭ 100-RC. Они подходят для водопроводов, напорной канализации, газораспределительных сетей и кабельных каналов. Для специальных условий используют сталь или ВЧШГ.

Можно ли использовать для ГНБ техническую ПНД-трубу?

Техническая труба может применяться в качестве защитного кабельного канала, если её характеристики соответствуют проекту. Для питьевого водопровода, газопровода или напорной канализации требуется специализированное изделие соответствующего назначения.

Чем ПЭ 100-RC отличается от обычного ПЭ 100?

ПЭ 100-RC обладает повышенной стойкостью к медленному распространению трещин и лучше переносит длительное воздействие точечных нагрузок. Марка RC не отменяет расчёт SDR, радиуса изгиба и допустимого тягового усилия.

Какой SDR выбрать для трубы при ГНБ?

SDR определяют по рабочему давлению, материалу трубы, внешним воздействиям и условиям протягивания. Чем меньше SDR, тем толще стенка при одинаковом наружном диаметре. Универсального значения для всех переходов не существует.

Всегда ли при ГНБ нужен защитный футляр?

Нет. Рабочий трубопровод может протягиваться непосредственно в скважину, если его прочность подтверждена расчётом и это допускают нормативные требования. Футляр применяют для дополнительной защиты, размещения нескольких линий или выполнения условий владельца пересекаемого объекта.