Ako sa vykonáva bezvýkopové kladenie rúr: špecifiká metódy + príklad práce

Pri výstavbe nových potrubí, ako aj pri oprave alebo výmene starých komunikačných línií, sa aktívne používa bezvýkopová pokládka rúr.

Rozmanitosť metód umožňuje vybrať optimálny spôsob — v závislosti od zložitosti úseku alebo hustoty zástavby.

V tomto materiáli podrobne porozprávame o metódach bezvýkopovej pokládky potrubí a ich odlišných charakteristikách.

Výhody a osobitosti bezvýkopovej pokládky rúr

Zjavnými výhodami oproti zemným prácam pri kopaní výkopov sú nasledujúce aspekty:

• skrátenie lehôt vykonania prác;
• minimalizácia nákladov na obnovu úpravy okolia;
• zachovanie prevádzky objektov infraštruktúry v normálnom režime;
• zníženie vplyvu na ekologicky citlivé oblasti.

Výber metódy bezvýkopovej pokládky potrubia závisí od priemeru potrebného vrtu, charakteristík krajiny a zemín, materiálu ukladaných rúr, prítomnosti alebo neprítomnosti existujúcich komunikácií.

Prirodzené vodné plochy, nadzemná a podzemná infraštruktúra, zelené porasty a stavby nie sú dotknuté, ak sa práce na výstavbe potrubí vykonávajú bezvýkopovým spôsobom

Možností realizácie je mnoho, ale medzi nimi možno vyčleniť štyri základné metódy: sanácia, pretláčanie a prepich zeme, horizontálne riadené vŕtanie.

Rekonštrukcia a výmena potrubia metódou sanácie

Metóda sanácie sa používa v tých prípadoch, keď počas revízie bola zistená potreba úplnej alebo čiastočnej výmeny existujúceho potrubia.

Pomocou sanácie sa efektívne riešia nasledujúce problémy:

• zanášanie úsekov potrubia a vznik trhlín;
• ničenie miestnych odbočiek vedení koreňmi stromov;
• hrozba pretrhnutia rúr v dôsledku korózie.

V závislosti od stavu vedení a stanovených úloh sa pristupuje k technológii reliningu alebo renovácie.

Technológia reliningu alebo “rúra v rúre”

Relining je variant sanácie používaný pre potrubia, v ktorých je možné nepodstatné zmenšenie priemeru. Ak je reálna životnosť kovových rúr vyčerpaná a existujú obavy, že fungujú do ďalšieho pretrhnutia, potom sa predbežne očistia od usadenín vápnika, hrdze a piesku.

Pripravujú polyetylénovú vložku v tvare rukáva, ktorú vopred zvnútra naplnia polymérnou zmesou, rovnomerne rozloženou po celej dĺžke. Táto polymérna punčocha sa pod tlakom vody alebo vzduchu roztiahne vo vnútri rúry, pričom sa súčasne obráti naruby, aby sa predtým nanesená zmes priliehala k stenám potrubia.

Potom, čo rukáv vyplnil celý segment opotrebovaného potrubia, sa pod vplyvom teploty uskutočňuje proces polymerizácie. V dôsledku toho sa zvyšuje tak pevnosť vedení, ako aj ich prietoková kapacita.

Iná technológia reliningu zahŕňa ukladanie nových polypropylénových rúr zvnútra existujúcich starých. Týmto spôsobom sa nahrádzajú oceľové, keramické, azbestocementové, liatinové, betónové a železobetónové potrubia s priemerom 200 – 315 mm.

Relining – rýchly a ekonomický spôsob obnovy potrubia a zvýšenia jeho priepustnosti, napriek miernemu zmenšeniu vnútorného priemeru rúr.

Pri tom je potrebné zohľadniť, že v miestach spojov PVC rúr sa vytvára šev asi 15 mm, a od neho je potrebné zmerať medzeru medzi vnútorným priemerom starej rúry a vonkajším povrchom novej rúry.

Vďaka nízkemu hydraulickému odporu plastových rúr sa priepustnosť nezhoršuje ani pri zmenšení priemeru.

Obnova potrubí technológiou renovácie

Ďalšou variantou sanácie je renovácia. Od reliningu sa líši oveľa menej šetrným prístupom k existujúcim komunikáciám, ktoré sa ničia a zhutňujú do pôdy, čím vytvárajú ochranný obal pre nové potrubie, ktoré má často väčší priemer.

Pri použití technológie renovácie sa opotrebované segmenty starého potrubia ničia a zatláčajú do pôdy, čím sa pre nové komunikácie vytvára dodatočný ochranný obal.

Pre takéto bezvýkopové kladenie rúr je potrebné špecializované vybavenie – používa sa pneumatické kladivo s rozširujúcim kužeľom vybaveným reznými rebrami. Na videu pod článkom je názorne ukázané, ako si kužeľ poradí s rúrou z 6-milimetrovej ocele.

Pracovný mechanizmus sa upevní na ťažné lano, potom sa postupne pripájajú moduly z PVC rúr, ktorých dĺžka sa môže pohybovať od 600 do 1000 mm – v závislosti od šírky šachty. Pneumatická hadica sa pripojí ku kompresoru, potom sa spolu s bezpečnostným lanom prevlečie cez pripojené moduly.

Vstup do vymieňaného potrubia sa rozšíri a do neho sa vloží pneumatické kladivo. Pohybom po komunikáciách ich rozbíja a zároveň ťahá za sebou ukladací materiál.

Metódy pretláčania zeminy

Pretláčanie pôdy sa tiež vykonáva značným množstvom variácií. Ide o technológiu mikrotunelovania, použitie pneumatických prerážačov, smerové šnekové vŕtanie, riadený a neriadený prepich.

Každá z týchto metód bezvýkopového ukladania je žiadaná a aktuálna v závislosti od miesta uloženia komunikácií.

Chránička pre rúry alebo metóda neriadeného prepichu

Pri tejto metóde sa obalová rúra zatláča do pôdy, pričom sa súčasne vykonáva jej odber. Častejšie sa na odber používajú šneky, zriedka – stlačený vzduch a vyplavovanie vodou.

Neriadený prepich sa používa pri akomkoľvek type pôdy, hoci môžu nastať ťažkosti v prípade nesúdržných pôd a pri výskyte veľkých kameňov, keď sa obalová rúra stláča pôdou alebo je zablokovaný jej postup.

Vo fáze prípravy prác sa obložná rúra umiestni do výkopu presne po osi vpichu. Kvôli možným prekážkam môže byť trajektória pohybu upravená použitím dvoch rúr, z ktorých jedna je vybraná s väčším priemerom, než je potrebné, a do nej sa vloží snop rúr požadovaného priemeru.

Vonkajšia rúra slúži ako akýsi obal a chráni pracovné potrubie, čo je dôležité v prípadoch, keď sa ukladanie vykonáva pod železničnými alebo električkovými traťami, ako aj pod diaľnicami s veľkou záťažou.

Jedno z najrozšírenejších zariadení na bezvýkopové ukladanie snopu rúr malého priemeru. Výhody zariadenia – kompaktnosť a pohodlná preprava.

Rozdiel v priemere zvyčajne predstavuje 150 – 250 mm a medzirúrová vzdialenosť podlieha zabetónovaniu – vyplneniu cementovo-pieskovou maltou. Tým sa znižuje tlak pôdy na pracovnú rúru, znižuje sa zaťaženie od dopravy a tiež sa zabezpečuje ochrana pred vplyvom iných inžinierskych sietí nachádzajúcich sa v blízkosti.

Dĺžka segmentov obložných rúr sa pohybuje od 3 do 12 metrov; počas ukladania sa postupne zvárajú.

Rozdiely riadeného prepichu

Tento spôsob sa odlišuje od neriadeného vpichu dodatočným použitím vychyľovačov – oceľových platní upevnených v prednej časti obložnej rúry. Tie sa nadvihujú pomocou hydraulických valcov, čím sa upravuje smer vpichu.

Zariadenie na riadený vpich pôdy UPGK-40U možno použiť v šachtách s priemerom do jedného metra s poklopom do 600 mm.

V oboch prípadoch sa na zníženie trenia používa bentonitový roztok, ktorý sa po uložení potrubia odčerpáva a po filtrácii môže byť znovu použitý.

Viac o technológii ukladania rúr metódou vpichu si môžete prečítať v tomto materiáli.

Použitie pneumatických prebíjačiek v hutných zeminách

Použitie pneumatických priebojníkov na vpich pôdy je najlacnejší, najrýchlejší a najefektívnejší spôsob vďaka relatívne vysokej presnosti bezvýkopového prechodu.

Táto metóda nevyžaduje výrobu dodatočných opôr pre hydraulické zdviháky, používa sa v nej malé a na prepravu vhodné zariadenie a kladú sa minimálne požiadavky na prípravu staveniska.

Pneumatický priebojník takejto sily sa používa na prepichovanie vrtov s priemerom od 155 mm bez rozširovača do 245 mm pri použití rozširovača.

Vďaka stlačenému vzduchu sa vyvíja dostatočná energia úderu, pod vplyvom ktorej sa otvorená oceľová rúra s dĺžkou až 80 metrov zabíja do vysoko pevných zemín. Priemerná rýchlosť kladenia je 15 metrov za hodinu. Po uložení sa rúry čistia od zeminy vodou a stlačeným vzduchom. Rúry veľkého priemeru sa čistia ručne.

Výhody technológie mikrotunelovania

Proces mikrotunelovania je plne automatizovaný. Pažnice a pracovné rúry sa vyrábajú nielen z ocele, ale aj z keramiky, sklených vlákien, liatiny a železobetónu. Priemerná vzdialenosť razenia bez preinštalovania domkovej stanice je od 100 do 250 metrov.

Komplexy na mikrotunelové razenie umožňujú klásť oceľové a železobetónové chráničky s priemerom do 1700 mm v zeminách obsahujúcich balvany a skalné vložky.

Vzdialenosť dosahu sa líši v závislosti od druhu zeminy, výkonu pretláčacieho rámu, ktorým je mikrotunelový komplex vybavený, a tiež od materiálu použitých rúr – podľa toho, akú tlakovú silu je rúra schopná vydržať.

Použitie zariadení na riadené skrutkové vŕtanie

Využitie vrtno-šnekových zariadení je lacnou alternatívou k mikrotunelovaniu. Tieto zariadenia umožňujú klásť pažnice s vysokou presnosťou a dodržaním projektovaného sklonu, čo je dôležité pre gravitačné komunikácie.

Obmedzením pri použití môžu byť tekuté piesky a veľké pevné vložky zeminy. Vzdialenosť razenia zvyčajne nepresahuje 80 metrov.

Maximálna dĺžka vrtu do preinštalovania vrtno-šnekového zariadenia – približne 80 metrov. Dosah tiež závisí od pevnosti pažnice.

Použitie šnekov s dutým hriadeľom umožňuje vykonávať vŕtanie bez vytvorenia prijímacej jamy.

Metóda horizontálneho riadeného vŕtania

Je to azda najnákladnejšia metóda spomedzi všetkých existujúcich v bezvýkopovom kladení rúr, ale aj najvyspelejšia technologicky.

K HDD sa pristupuje nielen pri potrebe vŕtania na dlhé vzdialenosti a kladenia rúr veľkých priemerov, ale aj v prípadoch, keď je potrebné položiť malý úsek potrubia s malým priemerom v bezprostrednej blízkosti súkromných pozemkov alebo kultúrnych pamiatok.

V procese sa používa vrtná kvapalina, ktorá zabezpečuje zníženie trenia pri ťahaní rúrového vlákna, udržiavanie vyvŕtanej zeminy v suspendovanom stave na vylúčenie stlačenia ukladaného materiálu, chladenie a mazanie zariadenia, vynášanie vyvŕtanej pôdy na povrch.

Vrtný roztok sa pripravuje riedením bentonitu vodou – prírodného minerálu s komplexom špeciálnych prísad. Získaná suspenzia zabraňuje zrúteniu kanálov, vylučuje potrebu čiastočného alebo úplného odčerpávania podzemnej vody, pretože je schopná plniť svoje funkcie aj v priepustných pôdach.

Horizontálne riadené vŕtanie v vodou nasýtených pôdach vyžaduje presnú kontrolu tlaku a prietoku vrtného roztoku, ako aj použitie špeciálnych prísad pri jeho príprave.

Keďže voda na prípravu roztoku sa odoberá z vodných útvarov nachádzajúcich sa v bezprostrednej blízkosti, je potrebné zohľadniť prítomnosť minerálnych solí a pH podzemnej vody, pretože tieto parametre môžu ovplyvniť stabilitu suspenzie. Tento prístup umožňuje vyhnúť sa nekontrolovanej erózii.

Vykonávanie prác HDD možno rozdeliť do niekoľkých etáp:

• plánovanie trajektórie vŕtania;
• príprava miesta vykonávania prác;
• vykonanie pilotného vrtu;
• etapa rozširovania vrtu;
• spätné ťahanie;
• obnova územia.

Pozrime sa na každý bod plánu.

Etapa plánovania a výpočet trajektórie vrtu

Pred začiatkom vŕtania je potrebné vypočítať a naplánovať trajektóriu vrtu.

Zohľadniť nielen dĺžku a hĺbku trasy, ale aj možné prekážky, ako sú:

• stlačiteľnosť pôdy, jej pórovitosť a lepivosť;
• obsah vlhkosti a hladina podzemnej vody;
• prítomnosť veľkých kameňov a skalných hornín;
• podzemné štruktúry priľahlé k zóne vŕtania.

Určujú sa možné riziká a odosielajú sa oznámenia záchranným službám a Dopravnej polícii.

Aj pri ukladaní sietí na krátku vzdialenosť je potrebné presne vypočítať trajektóriu vrtu a tiež zohľadniť možné riziká.

Vypracúva sa výkres trajektórie vŕtania alebo sa vykonáva značenie priamo na povrchu územia. Pri serióznom inžinierskom prístupe sa zohľadňujú uhly vstupu a výstupu vrtáka, ako aj minimálne prípustné polomery zakrivenia tyčovej súpravy.

Najväčšie zaťaženie zariadenia vzniká pri súčasnom rozširovaní pilotného vrtu a ukladaní potrubia, preto sa výpočty vykonávajú s korekciou na výkon zariadenia.

Organizácia miesta vykonania horizontálneho riadeného vŕtania

Komplex HDD sa dopraví na objekt, vyloží a umiestni na mieste vykonávania prác. Je potrebné skontrolovať uhol sklonu vrtnej rampy a vykonať kotvenie zariadenia.

Bez takéhoto kotvenia sa samotný vrták, jeho pohon a vrtná rampa rýchlejšie opotrebúvajú, preto by sa fixácia nemala zanedbávať. Potom je potrebné vykonať testovací štart mixéra na suspenziu a motorov zariadenia, uistiť sa o stabilite spojenia hadíc hydraulického systému.

Vykonanie pilotného vrtu

Pilotné vŕtanie spočíva v prejdení celej dĺžky trajektórie vrtu s malým priemerom, dostatočným na pretiahnutie pletiva tyčí. Prvý segment sa vkladá do vodiacej tyče, závitové spojenie sa výdatne namaže a spojí s vŕtacou hlavou – zariadením pozostávajúcim z vysielača lokalizačného systému, samotnej vŕtacej lopatky a filtra na prívod suspenzie.

Potom sa vykonáva prívod bentonitového roztoku a regulácia tlaku – je to potrebné na to, aby sme sa uistili, že suspenzia prechádza cez hadice do vŕtacej tyče, vstupuje do kmeňa, filtra a dýz vŕtacej hlavy, potom vychádza s potrebným tlakom.

Operátor zariadenia vytvorí vstupný otvor kolmo na povrch pôdy vzhľadom na pozdĺžnu os vŕtacej hlavy, potom vykonáva vŕtanie, postupne predlžujúc pletivo tyčí.

Malá skupina operátorov, minimálny zásah do existujúcej krajiny, vysoká rýchlosť výstavby potrubí – presvedčivé argumenty v prospech HDD

Operátor lokalizačného systému robí značky polôh, hĺbky a uhla vŕtania, kontroluje plánovanú trajektóriu a zakresľuje skutočnú trajektóriu do plánu, ak je potrebné preorientovanie. Potom, čo sa vŕtacia hlava objaví v bode výstupu, pilotné vŕtanie je ukončené.

Etapy rozširovania vrtu a pokládky tunela

Počas pilotného vŕtania sa vytvára vrt so šírkou 75 – 100 mm, ktorý je často dostatočný pri kladení inžinierskych sietí malého priemeru. Ak je priemer vrtu menší, ako je potrebné, tak v opačnom smere pretiahnu reamer-rozširovač.

Často sa táto etapa spája s ukladaním komunikačných prostriedkov, potom za rotujúcim rozširovačom inštalujú otočný čap (swivel), aby sa ukladaný materiál nekrútil.

V niektorých prípadoch, s ohľadom na sily potrebné na zatahovanie, sa samostatne vykonáva rozšírenie vrtu natoľko, aby veľkosť tunela zabezpečila uloženie materiálu požadovaného priemeru.

Spätné pretahovanie sa vykonáva tiež s prívodom vŕtacej kvapaliny, aby sa znížilo trenie materiálu o steny vrtu. Počas zatahovania pletiva na dĺžku tyče operátor HDD vypne prívod suspenzie, zastaví otáčanie a odpojí tyč, potom obnoví činnosť zariadenia.

Postup sa opakuje, kým sa rozširovač neobjaví zo vstupného otvoru vrtu.

Dokončenie prác a obnova zelene

Po dokončení bezvýkopového kladenia potrubia sa vypne motor zariadenia, odpojí sa položené pletivo sietí, odstránia sa spojky, otočný čap a filter.

Všetky príslušenstvá sa očistia od hliny, ošetria sa vodovzdorným mazivom. Zvyšky suspenzie sa odčerpajú, jama sa zasype a podľa možnosti sa obnoví prírodná alebo krajina blízka prírodnej.

Závery a užitočné video k téme

Vŕtanie studne svojpomocne na súkromnom pozemku:

Video o aplikácii metódy reliningu:

Princíp renovácie – deštrukcia oceľovej rúry:

Podrobný návod na použitie kompaktnej súpravy HDD:

Použitie bezvýkopovej metódy kladenia komunikácií zahŕňa použitie špeciálneho zariadenia a určitých pomôcok. Avšak na krátke vzdialenosti je možné vyvŕtať vrt s priemerom 50-100 mm s bežnými elektrickými spotrebičmi po ruke. Hlavné je správne vykonať výpočty.

Zostali vám otázky, našli ste nedostatky v našom materiáli alebo ho môžete doplniť o cenné informácie? Zanechajte, prosím, svoje komentáre v bloku pod článkom.