Kiedy można zastosować przewierty sterowane?

Możliwość wykonania rurociągu tą nowoczesną metodą uwarunkowane jest od kilku czynników. Podstawowe kryteria, które bierze się pod uwagę planując przewierty sterowane jest długość oraz średnica planowanego rurociągu. Koniecznie należy zwrócić także uwagę na warunki geograficzne.

Warto wiedzieć, że najdłuższe przewierty sterowane osiągają maksymalnie dwa tysiące metrów. Jednak przeciętne wykonywane instalacje robi się na zdecydowanie krótszych długościach. W zależności od długości planowanego przewiertu, dobiera się odpowiedniej wielkości wiertnicę. Jej wybór jest także uzależniony od planowanej średnicy nowego rurociągu.

Małe wiertnice wykorzystuje się przy rurociągach, które mierzą do 120 metrów oraz mają średnicę mniejszą niż 200 mm. Trochę większe, średnie wiertnice znajdują zastosowanie przy instalacjach do 300 m i średnicy 500 mm. Duże wiertnice stosuje się przy rurociągach do 1200 mm średnicy i wówczas można osiągnąć długość do 2000 metrów.

Jeśli przewierty sterowane są zaplanowane dla dużych średnic i długości rurociągów, przed ich wykonaniem konieczne są badania geologiczne gruntu. Należy sprawdzić czy na trasie wiercenia znajdują się jakieś skały, żwiry lub otoczaki, które utrudniają, a czasami nawet uniemożliwiają przeprowadzenie robót. Istnieją oczywiście wiertnice, które są przystosowane do do wiercenia w twardych skałach, jednak takie przewierty sterowane są zdecydowanie bardziej kosztowne i trwają dłużej.

Wbijanie rurociągu

To kolejna, alternatywna możliwość wprowadzenia w grunt nowego rurociągu. Stosowana jest rzadziej, niż przewierty sterowane, jednak warto o niej wspomnieć.

Polega ona na wbiciu rur wykorzystując przy tym przebijaki pneumatyczne. Są one takie same jak wykorzystywane w przeciskach sterowanych i niesterowanych krety, jednak te zwykle są większe wymiarowo i mają większą moc. Nie różnią się jednak budową.

Jeśli położone mają być rury stalowe, które mają średnicę mniejszą niż 200 mm, rury zamyka się od czoła głowicą stożkową. Zwykle taki stożek zostaje do rury dospawany. W czasie wbijania, grunt jest rozpychany i jednocześnie zagęszczany. Nie usuwa się urobku, który przy tym powstaje.

Jeśli kładzione rury mają ponad 200 mm średnicy, wbija się je otwarte. Jednak na początku pierwszej rury, założyć należy tuleję tnącą. Nazywa się ją także nożem tnącym. Jeśli rezygnuje się z założenia tej tulei, początkowa część rury jest odpowiednio frezowana.

Przebijak pneumatyczny, podobnie jak w przeciskaniu, należy ułożyć w wykopie początkowym. Często jest on wspomagany poduszkami pneumatycznymi. Na rury przekazuje się siłę udarową dzięki pierścieniom pośrednim. Gdyby takich stożków redukcyjnych zabrakło, ściany rury uległyby deformacji. W przypadku, kiedy różnica średnic wbijaka i wbijanej rury jest duża, potrzebne jest zastosowane adapteru, inaczej zwanego kołnierzem.

Wszystkie odcinki rurociągu łączone są zwykle spawem. Kiedy już cały rurociąg znajduje się w ziemi, następuje usunięcie rdzenia gruntowego, który znajduje się w rurociągu. Jest kilka metod przeprowadzenia tego etapu prac – można to robić sprężonym powietrzem, wodą pod ciśnieniem, wiertnicą ślimakową albo miniładowarką.

W zależności od wielkości rurociągu, w ten sposób mozga wbić rurę mającą od 20 do 50 metrów. Jeśli grunt na to pozwala, tę maksymalną wartość można nawet podwoić. Jednak w przeciwieństwie do przewiertów, ta metoda prowadzenia rurociągu jest niesterowalna. Dlatego im dłuższy rurociąg, tym mniej dokładne jest jego wykonanie.

Przeciski pneumatyczne

Zanim w Polsce na szeroką skalę zaczęto stosować przewierty sterowane, do budowy sieci podziemnych wykorzystywano przeciski pneumatyczne. Na świecie uznaje się, że to właśnie Polacy stworzyli przebijak, który jest wykorzystywany przy tych robotach.

Przeciski pneumatyczne można wykonywać dwiema metodami – przebijakiem (kretem) lub poprzez wbijanie rur stalowych.

Pierwsza metoda polega na rozpychaniu i zagęszczaniu gruntu wykorzystując przy tym tak zwanego kreta, czyli przebijak pneumatyczny. Jest on napędzany sprężonym powietrzem. Kiedy kret przedostaje się przez grunt, jednocześnie wciąga ze sobą rurociąg. Ta metoda może mieć przebieg sterowany bądź niesterowany.

Druga metoda, czyli wbijanie rur stalowych również wykorzystuje przebijaki pneumatyczne. Mogą być one takie same jak w pierwszej metodzie lub o większych wymiarach i większej mocy. Ich budowa jest jednak taka sama. Przebijak jednak jest przez cały proces umieszczony w łożu, zwanym też inaczej kołyską lub lawetą i znajduje się w początkowym wykopie. Nie przemieszcza się on.

Przewierty sterowane w etapach

Cały proces przebiega w trzech etapach, z których każdy jest niezwykle ważny dla powodzenia działania.

Wiercenie pilotowe rozpoczyna cały proces przeciskania – należy je wykonać w odpowiednim miejscu i pod określonym kątem. Wciskanie żerdzi wiertniczej z jej jednoczesnym obracaniem powoduje, że przewiert ma charakter prostoliniowy. Jeśli nie obracamy żerdzią, wiercenie pilotowe skręci w kierunku uzależnionym od położenia głowicy pilotowej. Aby cały proces przebiegał bez problemów, głowica pilotowa jest wspomagana płuczką wiertniczą na bazie betonu.

Kolejnym etapem jest rozwiercanie gruntów – rozwiertak dobiera się w zależności od rodzaju gruntu. Można zastosować także poszerzacze rolkowe, by osiągnąć przewierty określonej szerokości. Tu także cały etap wspomagany jest płuczka wiertniczą. Czasem może okazać się potrzebne kilkukrotne powtórzenie całego procesu, który kończy się ostatnim poszerzaniem (inaczej marsz czyszczący).

Etap trzeci to wciąganie rurociągu. Opór zmniejszany jest płuczką betonitową i prowadnicami w postaci rolek.

Początki

Przewierty sterowane to z języka angielskiego Horizontal Directional Drilling (HDD). Swoje początki miały w latach 60. poprzedniego wieku.

Jednostka badawczo-rozwojowa ze Stanów Zjednoczonych stworzyła pierwszą wiertnicę udarową, która napędzana była sprężonym powietrzem. Użyto jej do wbudowania gazociągu wykonanego ze stali, który miał średnicę 100 mm i długość 182 m. Gazociąg zbudowano pod kalifornijską rzeką Pajero.

Ten pierwszy przewiert miał jeszcze charakter niesterowalny. Dopiero instytut Electric Power Reaserch i Gas Research Institute postanowiły udoskonalić tę technologię. Wdrożyli oni płuczkę wiertniczą, świdry hydromonitorowane, system kontroli, a także udar w systemach sterowalnych.

W Polsce pierwszy przewiert sterowalny wykonano w 1991 roku. W okolicach Włocławka wybudowano wówczas przejście dla gazociągu stalowego pod Wisłą.

Wiertnice poziome

Wiertnice poziome stosowane w robotach ziemnych pozwalają na budowę rurociągów w trudnych warunkach terenowych metodą bezwykopową tzw. przewierty. Wiertnice poziome składają się z zestawu roboczego – wciskająco – wiercącego ustawionego na torze jezdnym zabezpieczonym płytą oporową oraz z agregatu spalinowo-hydraulicznego zasilającego odbiorniki hydrauliczne tego zestawu. Zestaw roboczy wciskająco - wiercący posiada silnik hydrauliczny, który poprzez przekładnię napędza wrzeciono, do którego bezpośrednio dołączony jest ślimak z umieszczonym na końcu narzędziem skrawającym, oraz pierścień oporowy do osadzania wciskanej rury obsadowej. Silnik hydrauliczny z przekładnią i pierścień oporowy wraz z prowadnicami stanowią jedną sztywną całość przesuwającą się po torze jezdnym. Posuw wzdłużny ślimaka z głowicą skrawającą i rury osadzonej w pierścieniu oporowym jest realizowany poprzez siłowniki hydrauliczne zamocowane z jednej strony do pierścienia oporowego a z drugiej do specjalnej ramy blokowanej ręcznie w gniazdach oporowych umieszczonych w belkach toru, rozstawionych w podziałce skoku siłowników. W czasie pracy urobek od głowicy skrawającej jest odprowadzany rurą przy pomocy ślimaka i wysypywany wzdłuż toru.

Wykonanie przewiertu sterowanego

Przewierty sterowane polegają na wykonaniu otworu pilotażowego, następnie jego rozwierceniu do odpowiedniej średnicy i wciągnięciu zaprojektowanej rury osłonowej, przewodowej lub kabla. Sterowanie uzyskuje się podczas wykonywania przewiertu pilotażowego. Wiercenia dokonuje się za pomocą specjalnie skonstruowanej głowicy wiercącej, dzięki której można precyzyjnie zdalnie sterować odwiertem. W głowicy umieszczona jest sonda, dzięki której można na bieżąco kontrolować i korygować trasę przewiertu. W razie wystąpienia na trasie podziemnych przeszkód istnieje możliwość ominięcia ich poprzez zmianę kierunku i głębokości wiercenia.
Za pomocą przewiertów sterowanych można wykonać takie prace jak np.:

• budowa wodociągów z rur stalowych i PCV
• budowa kanalizacji tłocznej
• budowa kanalizacji podciśnieniowej
• budowa kanalizacji grawitacyjnej
• przejścia rurami osłonowymi pod kable dla potrzeb energetyki
• przejścia wielotworowe dla potrzeb telekomunikacji
• przejścia dla potrzeb melioracji
• przewierty w gruntach każdej skali trudności i twardości również w skałach.
• instalacja wszelkiego typu rur dla potrzeb każdej branży instalacyjnej.
• wymiana instalacji podziemnych

Przewierty sterowane

Przewierty sterowanesą jednym z najnowszych osiągnięć w dziedzinie przewiertów coraz częściej i coraz szerzej wykorzystywane są także w Polsce. Przewierty sterowane to niezwykle ekologiczna technologia bezwykopowa. Polega on na umieszczaniu we wgłębieniu wiertniczym przewodów energetycznych, wodociągowych, gazowych, kanalizacyjnych, czy też telekomunikacyjnych. Technologia ta nie niszczy środowiska naturalnego, przystępując do prac robotnicy nie budują niszczących gleby kanałów. W Polsce przewierty sterowan>e wykorzystuje się najczęściej do budowy przejść pod przeszkodami terenowymi takimi jak: drogi, autostrady, linie kolejowe, rzeki, kanały. Celem jest by przewiert był jak najkrótszy i aby resztę prac wykonać metodą odkrywkową. Na zachodzie przewierty sterowane stosuje się również do prac liniowych ze względu na minimalną ingerencję w środowisko naturalne oraz szybkie układanie instalacji. Przy głębokich wykopach lub tam, gdzie regeneracja terenu jest kosztowna, wykorzystanie przewiertów sterowanych do układania instalacji śmiało konkuruje z tradycyjną metodą odkrywką.