Микротоннелирование и шнековое бурение

Бестраншейные технологии позволяют прокладывать газопроводы из различных материалов (сталь, полиэтилен) без выполнения больших объемов земляных работ. Выбор бестраншейного способа прокладки зависит от диаметра и длины трубопровода, характеристик грунтов на трассе сооружения. Наклонно-направленное бурение, о котором рассказано ранее, является самым известным способом. Кроме него, есть технология микротоннелирования, которая не часто применяется при строительстве газопроводов. О ней рассказано ниже.

Про тоннели

В русском языке применяются два слова для обозначения протяженного подземного сооружения, где происходит перемещение транспорта или людей, а также размещаются инженерные коммуникации. Причем оба — «туннель» и «тоннель» — являются правильными. «Туннель» заимствовано из английского языка, а «тоннель» — из французского. Кстати, самым длинным в России является Северомуйский тоннель (рис.1), расположенный на Байкало-Амурской магистрали в республике Бурятия. Его длина 15 км 343 м.

Рис.1 Въезд в Северомуйский тоннель

В соответствии с п.5.1.3 СП 62.13330.2011* «Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 «Газораспределительные системы» прокладка газопроводов в тоннелях, коллекторах и каналах не допускается. Исключение составляют стальные газопроводы давлением до 0,6 МПа включительно, построенные в соответствии с требованиями СП 18.13330 на территории промышленных предприятий, а также в каналы в многолетнемерзлых грунтах под автомобильными и железными дорогами и газопроводы СУГ под автомобильными дорогами на территории АГЗС.

Но в столице еще в 2004 году утвердили Московские городские строительные нормы 6.01-03 «Бестраншейная прокладка коммуникаций с применением микротоннелепроходческих комплексов и реконструкция трубопроводов с применением специального оборудования». Они послужили базовым документом для «Мосгаза», который применил микротоннелирование для перекладки газопроводов-дюкеров, большая часть которых построена в центральных районах первопрестольной в 1939-1965 годы.

Рис. 2 Реконструкция Щукинского дюкера

Газопровод высокого давления «Щукинский» расположен на территории природно-исторического парка «Москворецкий». Он построен в начале 1960-х годов и имеет стратегическое значение для Северного административного округа Москвы. Для выполнения работ выполнили котлованы глубиной до 20 метров (рис.2). Работы по реконструкции дюкера завершили в 2025 году.

Когда применяют микротоннелирование?

Технологию микротоннелирования используют:

• на протяженных участках под плотной городской застройкой или в условиях с большим насыщением подземного пространства действующими коммуникациями, в сложных инженерно-геологических и градостроительных условиях;

• на коротких участках трубопроводов для преодоления препятствий в виде железнодорожных насыпей, автомагистралей, подземных коммуникаций, водных преград;

• на охраняемых территориях (памятники архитектуры, парки и т.д.), где не разрешается изменение сложившегося облика даже кратковременно, на период прокладки коммуникаций открытым способом.

Технология микротоннелирования

При устройстве коллектора микротоннелированием происходит механизированная разработке грунта щитовым комплексом, его удаление из забоя с одновременным продавливанием труб для подземных коммуникаций. Микротоннелирование используется преимущественно для прокладки инженерных коммуникаций в городской застройке. Процесс микротоннелирования заключается в формировании протяженного канала с помощью управляемого проходческого щита. Прокладка тоннелей для метро или железной дороги и микротоннелирование для подземных коммуникаций технологически отличаются главным образом меньшим размером механизмов.

Рис.3 Схема микротоннелирования

Как и при других способах бестраншейной прокладки сначала выполняются два котлована — стартовый и приемный (рис.3). Если коммуникация располагается на большой глубине, такую выемку можно назвать шахтой. Размеры зависят от типа используемого микрощита и могут достигать 6 метров. Котлован должен иметь железобетонное днище и опорную плиту со стороны задней торцевой стены, рассчитанную на усилие домкратов при продавливании труб.

В состав микротоннелепроходческого комплекса входят:

• щитовая микромашина;

• домкратная станция;

• система удаления грунта,

• смесительное и нагнетательное оборудование;

• система управления и контроля положения (лазерная установка);

• стартовое уплотнение.

Рис.4 Спуск трубы в котлован

Проходческая машина представляет собой щит, поступательные движения которого обеспечивает домкратная станция. Она устанавливается в стартовом котловане на глубине, необходимой для прокладки труб. Если длина проходки превышает 200 метров, в промежуточном котловане монтируют дополнительную домкратную станцию. По мере продвижения микротоннельного комплекса в заданном направлении наращиваются трубы из материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками. Их длину определяют в зависимости от размеров стартового шахтного ствола (котлована) и типа прессового оборудования, обычно от 2 до 3 м (рис.4). Применяют стальные, железобетонные трубы или трубы из стеклопластика.

Скважина выполняется буровой головкой микрощита, оснащенной резцами. Разработанный грунт смешивается с водой, подаваемый питающим насосом. Полученная взвесь транспортным насосом подается в отстойник, установленный на поверхности. Осажденный грунт вывозится. Поэтапное наращивание труб обеспечивает движение щита до выхода в приемную шахту. После выхода микрощита в приемную шахту производится демонтаж установки. Из приемной шахты удаляется микрощит, из стартовой шахты извлекается домкрат.

Кроме гидротранспорта выработанного грунта применяют пневмотранспорт и шнековое удаление. Направление движения микрощита контролируется с помощью лазерного оборудования, благодаря чему обеспечивается высокая точность бурения.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь