Традиционно работы по прокладке и ремонту трубопроводов велись открытым способом ‒ посредством отрывки траншей (кстати, не утратили своей актуальности и в настоящее время). С одной стороны, все просто. А, с другой, целый ряд неудобств: перекрытие движения по автодорогам, вред окружающей среде (снос и повреждение деревьев, газонов, гибель почвенных животных и т.д.), шум, необходимость менять привычные маршруты для людей, проживающих поблизости от места производства работ.

Развитие технологий

Вышеописанные обстоятельства подтолкнули к поиску, разработке и реализации иных, «малоинвазивных» способов и методов производства работ по прокладке и ремонту трубопроводов: бестраншейных.

В РФ 21.05.2002 в г. Балашихе была создана некоммерческая организация: ассоциация «Российское общество по внедрению бестраншейных технологий» (РОБТ). 22.11.2001 в г. Казани была создана Международная Ассоциация Специалистов Горизонтального Направленного Бурения (МАС ГНБ) – некоммерческое партнерство, профессиональное объединение предприятий, эксплуатирующих технику горизонтального направленного бурения для бестраншейного строительства трубопроводов различного назначения.

В настоящее время есть много публикаций по бестраншейным технологиям, разработаны СП 341.1325800.2017 «Подземные инженерные коммуникации. Прокладка горизонтальным направленным бурением», ТСН 40–303-2003 г. Москвы, технологические карты, пособия.

Бестраншейные технологии могут применяться для прокладки, замены, ремонта подземных коммуникаций, обследования с целью выявления повреждений и дефектов. При этом, объем работ, выполняемый открытым способом – минимален. В большинстве случаев при бестраншейном способе прокладки и ремонта применяются трубы из полимерных материалов, вплоть до создания бесшовного полимерного покрытия внутри ремонтируемого участка трубопровода. Применяются также стальные трубы и из ВЧШГ (высокопрочный чугун с шаровидным графитом).

Бестраншейные способы прокладки

Авторы Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова, О. Б. Насчетникова в книге «Технологии бестраншейной прокладки и ремонта трубопроводов водоснабжения и водоотведения» предлагают наиболее широко используемые бестраншейные способы разделить на две группы:

• Прокладка (строительство) новых трубопроводов. Основные варианты — способ прокола (в разных вариантах), способ продавливания, шнековое бурение, микротоннелирование, горизонтально-направленное бурение, Direct Pipe, щитовая проходка;

• Восстановление существующих трубопроводов, включающее более двух десятков основных способов и их модификаций. Это такие способы, как труба в трубе, применение гидравлического разрушителя, использование полимерных рукавов, Swagelining, U‑Liner, использование гибких элементов из листового материала с зубчатой скрепляющей структурой, использование рулонной навивки (бесконечной профильной ленты) на внутреннюю поверхность старого трубопровода, нанесение точечных (местных) покрытий, нанесение цементно-песчаного или полимерного покрытия на поверхность ремонтируемого трубопровода.

В той же книге этих авторов приведена таблица с рекомендациями по выбору способа бестраншейной прокладки трубопроводов в зависимости от грунтовых условий:

Отдельно необходимо отметить важность сбора эксплуатационных – статических и динамических – нагрузок на трубопровод (давление грунта, наземная нагрузка – для трубопроводов, уложенных под дорогами и проездами, а также под наземными сооружениями, если их планируется строить) и проведения расчетов (на прочность, устойчивость, деформации). И, конечно, необходимо учитывать внутреннее давление (транспортируемой жидкости) на стенки трубопровода.
Довольно часто влияние наземных нагрузок (т.е. приложенных к поверхности земли) превышает действие нагрузок от давления грунта. Величина нагрузки по длине трубопровода от давления грунта зависит от глубины его заложения и характеристик грунтов. Действие наземных нагрузок на трубопроводы будет зависеть от особенностей распределения давления в грунте, опять-таки связанных с характеристиками грунтов, глубиной заложения трубопровода, а также величиной самой наземной нагрузки и особенностей ее приложения.

Как отмечается в «Руководстве по прокладке подземных трубопроводов методом ГНБ с применением труб из ВЧШГ» (Алиференков А. Д., Примин О. Г.), для малых глубин заложения наиболее опасным является расположение одного колеса автомашины непосредственно над рассматриваемым поперечным сечением трубопровода, а для больших глубин заложения – симметричное расположение колес над рассматриваемым сечением.

В процессе же монтажа на трубопровод действуют монтажные нагрузки (например, при подаче трубопровода и протяжке в грунте).

Стоит также отметить, что при прокладке и ремонте трубопроводов бестраншейным способом нагрузка от давления грунта и транспорта на трубопроводы будет ниже, чем при производстве работ открытым способом. Во втором случае при отрывке траншеи, последующей обратной засыпке нарушается природная структура грунта, а в первом случае грунты остаются в естественном (ненарушенном, природном) залегании, повреждения их структуры минимальны. Соответственно, предварительные геологические изыскания имеют важное значение, для выбора способа бестраншейного производства работ в частности.

При бестраншейной прокладке, ремонте трубопроводов необходимо строгое соблюдение технологии, последовательности всех этапов работ (подготовительные, вспомогательные, основные) с учетом конкретных условий их производства.

Отметим, что при всех способах работ отрываются стартовый (начальный) и приемный котлованы, в которых в т.ч. размещается рабочее оборудование. При ремонте и восстановлении труб могут использоваться в т.ч. и существующие смотровые колодцы.

Рассмотрим несколько бестраншейных способов прокладки трубопроводов, используя материалы книги «Технологии бестраншейной прокладки и ремонта трубопроводов водоснабжения и водоотведения» авторов Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова, О. Б. Насчетникова.

Способ прокола применяется в суглинистых и глинистых грунтах; не применяется в скальных. Суть способа заключается во вдавливании трубы, снабженной специальным наконечником, домкратом из стартового котлована. Удлинение трубы производится за счет наращивания. Наконечник с трубой в результате процесса выходит в приемном котловане. Варианты способа прокола:

• вибропрокол: статическое вдавливание сочетается с действием ударных импульсов вибромолота;
• прокол с помощью пневмопробойника: забивка головки зубила (проходка грунта) и протаскивание трубы в грунт проходят последовательно (за два такта); перемещение пневмопробойника через грунт происходит с помощью сжатого воздуха;
• гидропрокол: вода под давлением подается из конической насадки и размывает грунт, постепенно продвигаясь вперед; к насадке прикреплена новая труба;
• продавливание: вдавливаемый открытый конец трубы оснащается ножом, грунт попадает внутрь трубы в виде плотного керна; вдавливание осуществляется довольно мощными насосно-домкратными установками.

Горизонтальное шнековое бурение позволяет совместить процессы бурения и прокладки труб с одновременным удалением грунта, извлекаемого из забоя. Буровая установка опускается в стартовый котлован, а силовая подстанция остается на поверхности. Установка имеет гидравлический мотор.

Микротоннелирование позволяет выполнять проходку тоннеля в грунте с помощью проходческого щита (микротоннелепроходческого комплекса) с дистанционным управлением, который начинает свое движение из стартового котлована (шахты). После завершения проходки щит может быть поднят на поверхность из приемной шахты. Микротоннелирование характеризуется довольно высокой скоростью и точностью проходки, может применяться в разных грунтовых условиях (подбираются соответственно режущий орган, скорость и режим проходки). 

Для прокладки коллекторов на большой глубине и проходных тоннелей для совмещеного размещения инженерных сетей применяется способ щитовой проходки (как и при строительстве метрополитенов). Проходка осуществляется с помощью проходческого щита с диаметром, равным наружному диаметру сооружаемого тоннеля. Укрепление стенок тоннеля осуществляется бетонными и чугунными тюбингами, монолитным бетоном.

Горизонтально направленное бурение (ГНБ) предусматривает применение комплекса оборудования и постепенное увеличение размера скважины: самоходная установка с буром и гидравлической системой, система управления, насосно-смесительный узел. Для облегчения буровых работ и извлечения грунта в скважину подается бентонитовый раствор (бентонит – разновидность природной глины).

При этом, процесс бурения и прокладки трубопровода в буровую скважину могут раздельными или совмещенными:
– при раздельном способе сначала выполняется скважина, буровой инструмент извлекают, заменяют его риммером (расширителем) и протаскивают трубопровод обратным ходом;
– при совмещенном способе трубопровод прокладывают одновременно с продвижением бурового инструмента. 

Размеры стартового и приемного котлованов определяются габаритами применяемого оборудования и размером звена прокладываемого трубопровода, проектной глубиной заложения трубопровода.

В соответствии с «Положением о санации водопроводных и водоотводящих сетей», санация трубопроводов ‒ полное восстановление трубопровода путем устранения всех видов дефектов по длине труб и в местах их стыковки путем нанесения защитных покрытий (облицовок) при соблюдении (поддержании) исходных гидравлических характеристик течения потока транспортируемой воды. И может выполняться бестраншейным способом. При этом, существующий поврежденный трубопровод чаще всего не извлекается. Перед проведением ремонтно-восстановительных работ проводится обследование трубопроводов с помощью телеинспекции и подготовительные работы (очистка стенок существующего поврежденного трубопровода от отложений и продуктов коррозии, промывка, просушка).

Бестраншейные способы санации

Рассмотрим несколько бестраншейных способов санации (ремонта, восстановления) трубопроводов, используя материалы книги «Технологии бестраншейной прокладки и ремонта трубопроводов водоснабжения и водоотведения» авторов Ю. В. Аникин, Н. С. Царев, Л. И. Ушакова, О. Б. Насчетникова.

Способ «труба в трубе» предполагает протаскивание новой, как правило, полимерной (ПЭ, ПНД) трубы в старую. Старая труба не разрушается в процессе проведения работ. Пространство между стенками существующего трубопровода и нового может быть затампонировано, например, цементным раствором.
При этом, существующий трубопровод продолжает воспринимать нагрузки от давления грунта, новый же – от давления транспортируемой жидкости. Несмотря на некоторое уменьшение диаметра нового трубопровода, его пропускная способность сохраняется благодаря гладкой внутренней поверхности новой полимерной трубы. Этот же способ может быть реализован и с разрушением старой трубы, когда требуется сохранить существующий диаметр или увеличить его. Старые чугунные, бетонные, керамические, асбестоцементные трубы разрушаются и вдавливаются в грунт. Стальные и полимерные – разрезаются и развальцовываются специальным инструментом. Этот способ применяется на прямых участках; новые полимерные трубы должны иметь защитное внешнее покрытие (защита от воздействия обломков старой трубы).

Метод выдавливания и протягивания, реализуемый с помощью труб из ВЧШГ. Старая труба выдавливается из грунта с помощью специального механизма, оснащенного толкающей головкой и расширителем. Новая труба одновременно затягивается в ту же трассу. Впервые данная технология была применена в Германии. 

Использование полимерного рукава (чулка) предполагает протягивание в существующий поврежденный трубопровод полимерного рукава и последующую фиксацию рукава к его стенкам. Этот способ уменьшает гидравлическое сопротивление за счет гладкой поверхности; материал стоек к истиранию. Важное значение при данном способе имеют подготовительные работы по очистке и просушиванию внутренней поверхности старого трубопровода для обеспечения прилегания рукава и хорошей адгезии фиксирующего клеевого состава. Полимерный рукав пропитан эпоксидной смолой и намотан на бобину. Начало рукава заводится в трубу, подается сжатый воздух и рукав выворачивается таким образом, что клеевой слой оказывается снаружи и прилегает к старой трубе. А гладкий полимерный слой внутри. Для отверждения клеевого состава трубу прогревают паром или используя инфракрасный обогрев. Вариант способа‒ гибкие рукава Saniline, которые представляет собой гибкие пластиковые трубы, армированные тканью (URL: https://linertec.ru/tehnologiya-sanivar-saniline/). Как сказано на сайте, рукав Saniline будет работать как герметичный вкладыш внутри основных труб. Гибкий рукав Saniline ‒это неструктурная санация труб. Соединение между трубой и рукавом отсутствует, поэтому рукав работает независимо от основной трубы. Рукав прочный и сохраняет свою круглую форму внутри основных труб даже без внутреннего давления или при небольшом давлении снаружи.

Нанесение защитного покрытия (аналог футеровки) на внутреннюю поверхность старого трубопровода. Совершенно очевидно, что внутренняя поверхность старого трубопровода должна быть предварительно очищена; должны отсутствовать смещения в стыках труб, раскрытие стыков, а также ответвления. Защитное покрытие может быть цементно-песчаным, полимерцементным, полимерным. Для нанесения цементно-песчаного покрытия применяется центрифугирование или центробежный набрызг (аналог торкретирования), а для разглаживания коническая деталь, закрепленная к облицовочной машине. Напыление полимерного покрытия производится с использованием центробежной вращающейся головки с воздушным приводом. Недостатком цементно-песчаного покрытия является его разрушение при длительной эксплуатации по причине перепадов температуры, высокой скорости движения жидкости, агрессивности компонентов сточных вод.

Технология Swagelining (обжима) состоит в протаскивании в старый трубопровод нового полимерного (из ПЭ), предварительно сжатого по сечению. Уменьшение сечения достигается за счет протягивания через штамп для обжима. Затем концы новой трубы заглушаются и трубу заполняют водой. В конечном итоге новая труба плотно прилегает к стенкам старой. По похожей технологии U‑liner, полимерный рукав U‑образной или С‑образной формы изготавливается в заводских или построечных условиях методом термомеханического формования. Впоследствии такой рукав может быть легко вставлен в санируемый старый трубопровод и возвращен в исходное состояние, с круглым поперечным сечением, при помощи прогрева паром. При последующем охлаждении используется сжатый воздух, что позволяет обеспечить плотный контакт новой и старой труб. 

Резюмируя, можно отметить, что вышеописанные способы имеют свою специфику применения. Выбор конкретного способа зависит как от топографо-геодезических, геологических, природно-климатических условий местности, так и от особенностей существующих инженерных сетей (при проведении санации в частности). Также выбор способа определяется технической и экономической целесообразностью.

Другие материалы автора:
➜ Подготовка к отопительному сезону по новым правилам (+шаблон плана на 2025/2026 год)
➜ Как предотвратить разрушение перегородок: анализ причин и рекомендации
➜ Выветривание наружных ограждающих конструкций зданий: что это такое и как с ним бороться

Сообщение Бестраншейная прокладка и санация трубопроводов появились сначала на ЖКХ Ньюс.