Стартовый и приёмный котлованы для ГНБ: размеры и требования к площадке

Горизонтально направленное бурение относят к бестраншейным технологиям, однако полностью отказаться от земляных работ удаётся не на каждом объекте. Для сбора бурового раствора, контроля действующих коммуникаций, выхода инструмента и подключения нового трубопровода могут потребоваться приямки, шурфы или полноценные рабочие котлованы.

Универсального размера котлована для ГНБ не существует. Его габариты определяют с учётом глубины прокладки, диаметра трубы, размеров бурового инструмента, геологических условий, уровня грунтовых вод и принятой технологии монтажа. Отдельно рассчитывают площадь, необходимую для размещения установки, насосно-смесительного узла, трубной плети и вспомогательной техники.

Содержание статьи:

• Зачем нужен котлован при ГНБ
• Чем отличаются стартовый и приёмный котлованы
• От чего зависят размеры котлованов для ГНБ
• Особенности устройства котлована ГНБ
• Требования к рабочей площадке ГНБ
• Безопасность, обращение с раствором и восстановление территории
• Как определить размеры котлована и площадки для конкретного объекта
• Вопросы и ответы

Зачем нужен котлован при ГНБ

При классическом горизонтально направленном бурении буровая установка, как правило, располагается на поверхности. Пилотная скважина может начинаться и заканчиваться непосредственно на дневной поверхности, поэтому обязательное устройство двух глубоких котлованов технологией не предусматривается.

Необходимость земляных выемок определяется проектом. На практике при выполнении ГНБ могут устраиваться:

• небольшой приямок для сбора бурового раствора и грунтовой пульпы;
• контрольный шурф для уточнения положения существующей коммуникации;
• котлован в точке выхода пилотной головки;
• выемка для врезки или подключения трубы к действующей инженерной сети;
• углублённая стартовая зона, если вход в скважину должен располагаться ниже поверхности;
• приёмная рабочая зона для монтажа расширителя, вертлюга и оголовка трубопровода.

Котлован позволяет получить доступ к устью скважины, контролировать выход инструмента, собирать буровой раствор и безопасно выполнять монтажные операции. Его назначение должно быть определено заранее: от этого зависят глубина, длина, ширина, необходимость крепления стенок и схема размещения работников.

Важно различать классическое ГНБ и технологии, при которых оборудование устанавливается внутри шахты или воспринимает значительное осевое усилие через упорную конструкцию. Требования к стартовым и приёмным шахтам микротоннелирования, шнекового бурения, продавливания и других способов закрытой прокладки нельзя автоматически переносить на обычное ГНБ с поверхностной буровой установкой.

Чем отличаются стартовый и приёмный котлованы

Названия котлованов связаны с направлением выполнения пилотного бурения. Стартовая выемка находится со стороны забуривания, а приёмная — в районе проектной точки выхода буровой головки. При обратном расширении скважины инструмент и трубопровод перемещаются от приёмной стороны к буровой установке.

Стартовый котлован

Стартовый котлован располагают со стороны буровой установки. При классической схеме сама машина остаётся на поверхности, а выемка устраивается перед ней — в районе входа инструмента в грунт.

Стартовый котлован может использоваться для:

• доступа к устью скважины;
• сбора выходящего бурового раствора;
• контроля начального участка траектории;
• размещения насоса для откачки пульпы;
• подключения построенного трубопровода к существующей сети;
• выполнения сварочных и монтажных операций.

Если проектная отметка прокладки находится значительно ниже поверхности, может потребоваться углублённая стартовая зона. Её размеры определяют не только по диаметру трубы, но и с учётом угла входа, положения существующих коммуникаций и пространства, необходимого для монтажа.

Приёмный котлован

Приёмный котлован устраивают в проектной точке выхода пилотной головки. Здесь инструмент выводят на поверхность или на заданную отметку, после чего к буровой колонне подключают расширитель, вертлюг и оголовок подготовленной трубной плети.

Основные функции приёмного котлована:

• контролируемый выход пилотной головки;
• доступ к буровому инструменту;
• замена головки на расширитель;
• подключение вертлюга и трубопровода;
• сбор бурового раствора и выбуренной породы;
• последующее присоединение трубы к проектной сети.

Размер приёмной выемки должен позволять разместить не только трубу, но и всю инструментальную сборку. В некоторых случаях именно длина расширителя, вертлюга и тягового оголовка определяет необходимую длину рабочей зоны.

Чем котлован отличается от шурфа и приямка

Котлован — это рабочая выемка, внутри которой выполняются технологические или монтажные операции. Шурф обычно имеет локальное назначение: его разрабатывают для уточнения фактического положения, глубины и состояния существующей сети. Приямок представляет собой небольшое углубление для сбора жидкости и установки насоса.

На одном переходе не обязательно устраивать две одинаковые выемки. Например, возле буровой установки может быть достаточно приямка для раствора, в точке выхода — полноценного приёмного котлована, а рядом с пересекаемым кабелем — отдельного контрольного шурфа.

От чего зависят размеры котлованов для ГНБ

Размеры выемки определяют после выбора технологии производства работ. Сначала устанавливают её назначение, затем проверяют, какое оборудование и какие операции должны размещаться внутри. Расчёт только по наружному диаметру трубы не даёт достоверного результата.

Стандартные размеры котлована ГНБ

В технических описаниях иногда встречается ориентировочный размер 1,5 × 1,5 × 1,5 м. Его можно рассматривать только как пример небольшой рабочей выемки для отдельных установок и простых условий. Это не универсальный нормативный минимум.

Для одного объекта достаточно неглубокого приямка, а на другом требуется протяжённый котлован с креплением, лестницей, водоотливом и зоной для размещения инструмента. Поэтому окончательные габариты должны указываться в проектной документации и уточняться в проекте производства работ.

При назначении размеров необходимо различать внутренние рабочие габариты и внешние размеры разработки грунта. После установки шпунта, распорной системы или инвентарных щитов полезное пространство уменьшается. Если этот фактор не учесть, внутри укреплённого котлована может не остаться места для безопасного монтажа.

Глубина выемки

Глубина зависит от отметки входа или выхода скважины, положения подключаемой сети и вертикального профиля перехода. Дополнительно учитывают толщину подготовленного основания, возможный приямок для насоса и запас по высоте для выполнения работ.

Произвольно увеличивать глубину не следует. Чем глубже выемка, тем выше требования к устойчивости стенок, водоотливу, креплениям и безопасному спуску работников.

Длина и ширина котлована

Ширина должна обеспечивать свободное размещение трубы, инструмента и оборудования, а также рабочий проход. Длину назначают с учётом габаритов пилотной головки, расширителя, вертлюга, тягового оголовка и соединительных элементов.

Если в котловане выполняются сварка, установка арматуры или подключение коммуникации, предусматривают дополнительное место для работников и монтажной оснастки. При этом лестница, насос и крепления стенок не должны перекрывать пути перемещения.

Диаметр трубы и схема расширения

Наружный диаметр трубопровода влияет на диаметр формируемой скважины и размеры расширителей. Для крупных труб может потребоваться несколько последовательных проходов с постепенным увеличением диаметра. В таком случае приёмная зона должна обеспечивать замену инструмента на каждом этапе.

Учитывают также материал трубы и допустимый радиус её изгиба. Полиэтиленовую плеть обычно подают в скважину плавно, без резкого перегиба на бровке котлована. Стальные секции могут потребовать дополнительного места для сварки и контроля соединений.

Геология и грунтовые воды

Тип грунта влияет на форму выемки и способ защиты стенок. В устойчивых грунтах при наличии свободной территории могут предусматриваться откосы. В слабых, водонасыщенных или насыпных грунтах чаще требуется крепление.

При высоком уровне грунтовых вод необходимо заранее определить способ водоотлива или водопонижения. Неконтролируемая откачка способна вызвать разуплотнение грунта, вынос мелких частиц и осадки рядом расположенных покрытий или сооружений.

Подробнее о поведении различных оснований при проходке можно прочитать в статье «Какие грунты подходят для ГНБ».

Стеснённость площадки

В Москве и других районах с плотной городской застройкой размеры котлована часто ограничивают дороги, здания, ограждения и действующие сети. Однако уменьшение выемки не должно лишать работников безопасного доступа и мешать технологическим операциям.

Если свободного пространства недостаточно, меняют компоновку площадки, используют инвентарные крепления, разделяют работы на этапы или корректируют расположение точек входа и выхода. Такие решения должны приниматься на стадии проектирования, а не непосредственно во время бурения.

Особенности устройства котлована ГНБ

Устройство котлована начинают только после проверки проектных отметок и фактического положения подземных коммуникаций. Последовательность работ зависит от условий объекта, но обычно включает разбивку, разработку грунта, крепление стенок, подготовку основания, водоотлив и организацию безопасного доступа.

Геодезическая разбивка и поиск коммуникаций

На площадку переносят ось перехода, точки входа и выхода, границы котлованов и высотные отметки. Данные исполнительных схем сопоставляют с результатами обследования территории.

Если рядом расположена действующая коммуникация, её положение уточняют трассоискателем и контрольным шурфованием. Работы в охранной зоне выполняют с учётом требований владельца сети. Одних архивных планов недостаточно: фактическая глубина и координаты могут отличаться от документации.

Разработка грунта

Способ разработки выбирают с учётом плотности застройки и расположения сетей. На свободном участке основную часть грунта можно извлечь экскаватором. В непосредственной близости от кабелей, трубопроводов и других действующих сооружений применяют более осторожную технологию, включая ручную разработку в пределах опасной зоны.

Извлечённый грунт размещают так, чтобы он не создавал дополнительную нагрузку на бровку и не перекрывал подъезд техники. Загрязнённый буровым раствором материал собирают отдельно и обращаются с ним в соответствии с принятой схемой удаления отходов.

Откосы и крепление стенок

Решение об устройстве откосов или креплений принимают на основании глубины выемки, характеристик грунта, уровня воды, продолжительности работ и нагрузок возле края. Учитывают массу складируемого грунта, движение транспорта, работу экскаватора и вибрационное воздействие.

Для защиты стенок могут применяться инвентарные щиты, распорные системы, шпунтовое ограждение и другие предусмотренные проектом решения. Схема крепления должна обеспечивать устойчивость выемки и не препятствовать перемещению инструмента.

Подготовка основания

Дно очищают от разрыхлённого грунта и выравнивают. При необходимости выполняют щебёночную подготовку, устраивают настил или локальное основание под оборудование. Рабочая поверхность не должна разрушаться при перемещении людей и заполнении котлована буровым раствором.

Если внутри планируется монтаж трубы или арматуры, отметку основания увязывают с проектным положением коммуникации. Иначе после завершения протяжки может возникнуть лишний перегиб или несовпадение с существующей сетью.

Водоотлив и защита от осадков

На дне предусматривают уклон к водосборному приямку. Из него воду и пульпу откачивают насосом в подготовленную ёмкость. Сбрасывать смесь на дорогу, газон, в ливневую канализацию или водоём без предусмотренной технологии нельзя.

Поверхностный сток направляют в обход выемки. Во время дождя контролируют состояние откосов, креплений и дна. После сильных осадков или перерыва в работе котлован осматривают до допуска людей.

Ограждение, освещение и доступ

По периметру устанавливают устойчивое инвентарное ограждение и предупреждающие знаки. В тёмное время суток опасную зону обозначают сигнальным освещением. На участках рядом с дорогой ограждение увязывают со схемой организации движения.

Для спуска используют исправные лестницы или предусмотренные проектом лестничные марши. Работникам нельзя спускаться по элементам крепления, трубам или ковшу экскаватора. Пути выхода должны оставаться свободными во время всех технологических операций.

Требования к рабочей площадке ГНБ

Размер котлована и размер рабочей площадки — разные понятия. Даже при небольшой выемке для проведения ГНБ требуется территория под буровую установку, систему приготовления раствора, трубы, транспорт и временное хранение материалов.

Зона буровой установки

Установку размещают на ровном и устойчивом основании. Площадка должна выдерживать массу машины и рабочие нагрузки без недопустимой осадки. Схему анкеровки выбирают в соответствии с конструкцией оборудования, грунтовыми условиями и ожидаемым тяговым усилием.

Необходимо оставить пространство для наращивания и разборки буровых штанг, обслуживания механизмов и безопасного перемещения оператора. Положение установки должно обеспечивать проектный угол входа и совпадение продольной оси машины с направлением перехода.

Насосно-смесительный узел

Рядом с буровой установкой размещают ёмкости для воды, смеситель, насосы, запас компонентов бурового раствора и, при необходимости, систему очистки. Между оборудованием предусматривают проходы и возможность обслуживания.

Площадка должна исключать неконтролируемый разлив раствора. Под местами приготовления и перекачки смеси используют предусмотренные технологией ёмкости, поддоны или защитное покрытие. Запас воды рассчитывают с учётом длины перехода, грунтов и этапов расширения.

Зона подготовки трубной плети

Трубную плеть обычно собирают со стороны выхода инструмента, поскольку во время обратного расширения её протягивают к буровой установке. Для полиэтиленовой трубы желательно предусмотреть прямолинейную зону, позволяющую сварить необходимую длину до начала протяжки.

Плеть укладывают на роликовые опоры или другое предусмотренное проектом основание. При подаче трубы не допускаются повреждение поверхности, загрязнение концов, волочение по острым предметам и изгиб с радиусом меньше допустимого.

Если разместить всю плеть невозможно, технологию сборки секциями обосновывают отдельно. Следует учитывать продолжительность сварки и охлаждения соединений: необоснованная остановка во время протяжки увеличивает риск прихвата трубопровода.

Подъездные пути и вспомогательная техника

К площадке должен быть обеспечен подъезд техники, задействованной на конкретном объекте. Это могут быть экскаватор, автокран, грузовой автомобиль, вакуумная машина, водовоз и транспорт для вывоза бурового шлама.

Маршруты движения планируют так, чтобы машины не проходили возле неукреплённой бровки и не пересекали зону раскладки трубы. Учитывают габариты техники, радиусы поворота, состояние покрытия и допустимую нагрузку на существующие дороги.

Работа в стеснённой городской застройке

На городских объектах отдельные элементы комплекса могут размещаться на разных участках. Например, запас воды и система очистки находятся рядом с установкой, а сборка трубы выполняется вдоль временно освобождённой полосы.

При дефиците территории применяют поэтапную организацию работ, доставку материалов по графику и оперативный вывоз раствора. Если площадка занимает проезжую часть или пешеходную зону, заранее разрабатывают схему ограждения и временного движения.

Размещение оборудования в стеснённых условиях не должно перекрывать доступ к действующим объектам и аварийным коммуникациям. Все временные ограничения согласовывают с владельцами территории и заинтересованными организациями.

Безопасность, обращение с раствором и восстановление территории

Котлован остаётся опасной зоной даже при небольшой глубине. Обрушение грунта, падение человека, затопление или неконтролируемое движение техники могут произойти на любом этапе — от разработки выемки до обратной засыпки.

Безопасная работа возле котлована

Складировать грунт, материалы или устанавливать тяжёлую технику возле неукреплённой бровки без расчёта нельзя. Дополнительная нагрузка снижает устойчивость стенок. Безопасное расстояние определяется проектом производства работ с учётом глубины, грунта, креплений и массы техники.

В ходе работ необходимо:

• поддерживать ограждение в исправном состоянии;
• контролировать устойчивость откосов и креплений;
• обеспечивать безопасный спуск и выход;
• не допускать нахождения людей под поднятым грузом;
• следить за уровнем воды и исправностью насосов;
• осматривать выемку после осадков, перерывов и изменения условий;
• не выполнять механизированную разработку без контроля положения действующих сетей.

Сбор бурового раствора и пульпы

Буровой раствор нужен для выноса разрушенного грунта, охлаждения инструмента и поддержания стенок скважины. Однако после выхода из скважины он должен собираться контролируемо.

В стартовой и приёмной зонах устанавливают ёмкости или устраивают защищённые приямки. Раствор может направляться на очистку и повторное использование либо вывозиться в соответствии с принятой схемой обращения с отходами.

Особое внимание уделяют предотвращению выхода пульпы на проезжую часть, тротуары, газоны и соседние участки. В городской среде полезно предусмотреть резервную ёмкость и возможность оперативного вызова вакуумной машины.

Обратная засыпка и восстановление площадки

После завершения протяжки, подключения и контроля положения трубы котлованы засыпают. Непригодный или переувлажнённый грунт заменяют материалом, предусмотренным проектом. Засыпку выполняют послойно с требуемым уплотнением, особенно под дорогами и тротуарами.

Затем восстанавливают асфальтовое покрытие, плитку, газон, бордюры и другие элементы благоустройства. Перед засыпкой проводят исполнительную съёмку построенной коммуникации и фиксируют координаты характерных точек.

Как определить размеры котлована и площадки для конкретного объекта

Габариты котлована нельзя назначить по одной типовой таблице. Они определяются совокупностью технологических, геологических и планировочных условий. Слишком маленькая выемка затрудняет монтаж и создаёт риск для работников, а необоснованно большая увеличивает объём земляных работ и площадь восстановления.

Для предварительного расчёта необходимо знать:

• назначение стартовой и приёмной выемок;
• материал и наружный диаметр трубы;
• длину и проектный профиль перехода;
• глубину входа и выхода скважины;
• модель и габариты буровой установки;
• размеры пилотной головки, расширителей и вертлюга;
• количество этапов расширения;
• способ сборки и подачи трубной плети;
• инженерно-геологические условия;
• уровень грунтовых вод;
• положение существующих коммуникаций;
• границы доступной территории;
• возможность подъезда вспомогательной техники;
• требования к восстановлению покрытия и благоустройства.

В проекте определяют положение и основные параметры котлованов. В проекте производства работ уточняют последовательность разработки, способ крепления стенок, водоотлив, размещение техники и меры безопасности. Уменьшать предусмотренные размеры без проверки технологической схемы нельзя.

При проектировании следует учитывать положения действующего СП 341.1325800.2017, требования охраны труда, условия владельцев пересекаемых сетей и особенности конкретного оборудования.

Компания ЕКХ77 выполняет горизонтально направленное бурение в Москве и Московской области. Специалисты оценивают условия объекта, подбирают технологию проходки и определяют схему размещения котлованов, оборудования и трубной плети.

Вопросы и ответы

Всегда ли для ГНБ нужны стартовый и приёмный котлованы?

Нет. При классическом ГНБ установка располагается на поверхности, а инструмент может входить в грунт и выходить из него без полноценных котлованов. На простом объекте бывает достаточно небольших приямков для раствора. Рабочие котлованы устраивают, если требуется доступ к инструменту, подключение трубы, выход на заданной глубине или проведение монтажных операций.

Какой минимальный размер котлована для ГНБ?

Единого нормативного минимального размера нет. Иногда в качестве практического ориентира указывают 1,5 × 1,5 × 1,5 м, но такие габариты подходят не для каждого оборудования и не являются универсальным стандартом. Размер определяют по глубине, инструментальной сборке, диаметру трубы, способу крепления и необходимому рабочему пространству.

Чем котлован отличается от приямка и контрольного шурфа?

Котлован предназначен для выполнения технологических и монтажных операций. Приямок служит преимущественно для сбора и откачки воды или бурового раствора. Контрольный шурф разрабатывают локально, чтобы уточнить фактическое положение действующей коммуникации.

Когда необходимо крепить стенки котлована?

Необходимость крепления зависит от глубины, вида и состояния грунта, уровня подземных вод, нагрузок возле бровки и продолжительности работ. Решение принимают в проекте или ППР. В слабых, насыпных и водонасыщенных грунтах, а также в стеснённой застройке крепление может потребоваться даже для сравнительно небольшой выемки.

Сколько места требуется для размещения установки и трубной плети?

Площадь определяют по модели установки, длине буровых штанг, составу насосно-смесительного узла, диаметру и длине трубы. Со стороны выхода желательно предусмотреть пространство для сборки трубной плети на всю длину перехода и её плавной подачи без недопустимого перегиба. Точные границы рабочей площадки устанавливают после разработки технологической схемы.