Przewiert sterowany (HDD) — jak to działa

Na czym polega przewiert sterowany

HDD to bezwykopowa metoda układania rur pod ziemią. Wiertnica na powierzchni wprowadza w grunt żerdzie z głowicą wiercącą, którą operator może sterować — prowadzić ją w górę, w dół i na boki zaplanowaną trajektorią. Gdy głowica dotrze do punktu wyjścia, otwór rozwierca się i wciąga w niego rury osłonowe, w które później wciąga się kable.

Proces składa się z trzech głównych etapów:

1. wiercenie otworu pilotażowego;
2. rozwiercanie otworu do wymaganej średnicy;
3. przeciąganie rur osłonowych.

Zanim wiertnica ruszy, przejście starannie się przygotowuje. Na podstawie mapy do celów projektowych i projektu wyznacza się punkty wejścia i wyjścia, głębokość pod przeszkodą i trajektorię. Uściśla się położenie istniejącego uzbrojenia — w razie potrzeby ręcznymi przekopami kontrolnymi — oraz rodzaj gruntu, od którego zależą dobór narzędzi i skład płuczki. Z właścicielem przeszkody (drogi, cieku, linii kolejowej) uzgadnia się warunki prac, m.in. minimalne zagłębienie i odległości od budowli.

Na powierzchni potrzebne są tylko niewielkie place pod wiertnicę i punkt wyjścia, czasem małe dołki. Droga, tory czy rzeka pozostają nienaruszone.

Etap 1: otwór pilotażowy

Najpierw wierci się stosunkowo wąski otwór pilotażowy. Głowica wiercąca ma ściętą łopatkę. Gdy żerdzie się obracają, głowica idzie prosto; gdy obrót zatrzyma się w określonym położeniu i żerdzie są wpychane, ścięta łopatka odchyla głowicę w wybranym kierunku. Tak operator steruje trajektorią.

W głowicy umieszczona jest sonda (nadajnik), której sygnał na powierzchni odbiera lokalizator. Operator systemu lokalizacji idzie nad trasą i na bieżąco odczytuje głębokość, nachylenie i położenie głowicy, przekazując dane operatorowi wiertnicy. Pozwala to utrzymać projektowaną głębokość i wyprowadzić głowicę dokładnie w punkcie wyjścia.

Trajektoria HDD ma zwykle kształt łagodnego łuku: od punktu wejścia głowica idzie skośnie w dół, przechodzi na wymaganej głębokości pod przeszkodą i wznosi się do punktu wyjścia. Promienie łuku muszą uwzględniać dopuszczalne gięcie żerdzi i rur.

Przebieg wiercenia jest rejestrowany — głębokość i położenie głowicy w kolejnych punktach. Dane te są potrzebne do dokumentacji powykonawczej, bo pokazują rzeczywiste położenie rur pod przeszkodą, a nie tylko punkty wejścia i wyjścia.

Etap 2: rozwiercanie otworu

Otwór pilotażowy jest za wąski dla rur. Po wyjściu głowicy na powierzchnię zdejmuje się ją i montuje rozwiertak — narzędzie o większej średnicy, które przeciąga się z powrotem do wiertnicy przy jednoczesnym obrocie.

W zależności od średnicy końcowej i gruntu rozwiercanie wykonuje się w jednym lub kilku przejściach. Otwór zwykle rozwierca się do średnicy nieco większej od rury lub wiązki rur, by zmniejszyć tarcie i siłę przeciągania.

Typ rozwiertaka dobiera się do gruntu — jedne narzędzia lepiej pracują w glinach, inne w zagęszczonych piaskach czy gruntach ze żwirem. Podczas rozwiercania operator obserwuje moment obrotowy, siłę uciągu i ciśnienie płuczki; gwałtowny wzrost oporu świadczy o przeszkodzie lub niedostatecznym oczyszczeniu otworu z urobku.

Etap 3: przeciąganie rur osłonowych

Na ostatnim etapie do rozwiertaka przez krętlik (który nie przenosi obrotu) mocuje się głowicę z rurami, a wiertnica przeciąga je przez otwór. Dla linii kablowych SN najczęściej przeciąga się rury polietylenowe — pojedynczo lub w wiązce, np. trzy rury na trzy kable jednożyłowe i dodatkową rurę na kabel światłowodowy.

Przed przeciąganiem rury zgrzewa się lub łączy na pełną długość przejścia i rozkłada na powierzchni od strony wyjścia. Po przeciągnięciu końce rur zabezpiecza się przed zanieczyszczeniem, a później wciąga się w nie kable.

Przy doborze rur liczy się nie tylko średnica wewnętrzna, ale też grubość ścianki i wytrzymałość na rozciąganie: podczas przeciągania rura podlega dużym siłom, a potem musi wytrzymać nacisk gruntu i obciążenia od ruchu. Dlatego do HDD stosuje się rury przeznaczone do technologii bezwykopowych, o parametrach według projektu.

Rola płuczki wiertniczej

Podczas wiercenia i rozwiercania przez żerdzie podawana jest płuczka wiertnicza — najczęściej mieszanina wody z bentonitem, w trudnych gruntach także z dodatkami polimerowymi. Wypływa ona przez dysze głowicy i rozwiertaka oraz:

• stabilizuje ściany otworu, tworząc na nich cienki film;
• wynosi urobek — zwiercony grunt — na powierzchnię;
• chłodzi i smaruje narzędzie i żerdzie;
• zmniejsza tarcie podczas przeciągania rur.

Zużytą płuczkę zbiera się w dołkach lub zbiornikach przy punktach wejścia i wyjścia, a następnie wywozi. Ważna jest kontrola ciśnienia płuczki, by nie dopuścić do jej wypływu na powierzchnię, np. w dnie zbiornika wodnego.

Kiedy stosuje się HDD

• pod drogami krajowymi i lokalnymi oraz ulicami — gdy zarządca nie zgadza się na rozkopanie nawierzchni lub wymagałoby to zamknięcia ruchu;
• pod torami kolejowymi i tramwajowymi;
• pod rzekami, kanałami i systemami melioracyjnymi;
• pod zjazdami, chodnikami i placami o nawierzchni utwardzonej;
• przy cennych drzewach i w terenach zielonych, by nie uszkodzić systemu korzeniowego;
• w miejscach gęstego uzbrojenia terenu, gdzie otwarty wykop byłby ryzykowny.

Ponieważ nawierzchnia pozostaje nienaruszona, HDD pozwala uniknąć długotrwałych ograniczeń ruchu i kosztownego odtwarzania konstrukcji jezdni. Dla zarządcy drogi to mniejsze ryzyko osiadania w miejscu dawnego wykopu, a dla mieszkańców — krótsze utrudnienia.

HDD czy przecisk — na czym polega różnica

Cecha	HDD	Przecisk (przewiert niesterowany)
Sterowanie trajektorią	tak, w trakcie wiercenia	nie — kierunek ustala się na starcie
Typowa długość	od kilkudziesięciu do kilkuset metrów, zależnie od wiertnicy i gruntu	krótkie odcinki, np. pod jezdnią
Kształt trasy	łuk, możliwe omijanie przeszkód	prosta
Wykopy	często tylko małe dołki, wiertnica wchodzi z powierzchni	wykop startowy i odbiorczy
Płuczka wiertnicza	tak	zależnie od technologii, często bez płuczki

Przecisk przebijakiem pneumatycznym lub urządzeniem hydraulicznym dobrze sprawdza się na krótkich prostych przejściach. HDD jest bardziej uniwersalny i pozwala pokonywać dłuższe i głębsze przeszkody.

Ograniczenia i ryzyka

• Grunt — najlepiej nadają się gliny, gliny piaszczyste i piaski. Żwir z głazami, gruz budowlany i skały utrudniają wiercenie lub wymagają specjalnych narzędzi.
• Istniejące uzbrojenie — jego położenie trzeba dokładnie ustalić na podstawie mapy i przekopów kontrolnych; głowica musi przejść w bezpiecznej odległości od innych kabli i rurociągów.
• Długość i średnica — wartości graniczne zależą od siły uciągu wiertnicy, gruntu i geometrii trasy.
• Miejsce na powierzchni — potrzebna jest przestrzeń na wiertnicę, urządzenia do płuczki i rozłożenie rur na całą długość przejścia.
• Odprowadzanie ciepła — kabel w rurze głęboko pod przeszkodą chłodzi się gorzej niż w wykopie; projektant uwzględnia to przy doborze przekroju kabla i średnicy rur.

Dlatego HDD projektuje się i wykonuje na podstawie aktualnej mapy, uzgodnień z właścicielami przeszkód i danych o gruncie, a rzeczywistą trajektorię utrwala się w dokumentacji powykonawczej.

HDD w naszej pracy

Przewierty HDD wykonujemy własną wiertnicą GRUNDODRILL 15 XPT (Tracto Technik). Razem z koparkami do dołków i samochodem z żurawiem HDS do przewozu rur i sprzętu tworzy ona zestaw, który pozwala wykonywać przejścia bez angażowania zewnętrznych firm wiertniczych i łatwiej koordynować je z innymi robotami na trasie.

Wykonujemy HDD jako część własnej budowy linii kablowych i jako osobną usługę dla innych wykonawców — również dla kanalizacji kablowej pod światłowody. Szczegóły — na stronie Przewierty sterowane (HDD), sprzęt — w dziale Park maszynowy.