Przewiert sterowany HDD — jak to działa

Na czym polega przewiert sterowany

Przewiert sterowany to bezwykopowa metoda układania rur pod ziemią. Wiertnica ustawiona na powierzchni wprowadza w grunt żerdzie zakończone głowicą wiercącą, którą operator może sterować — prowadzić ją w górę, w dół i na boki po zaplanowanej trajektorii. Po dotarciu do punktu wyjścia otwór jest poszerzany, a następnie wciąga się do niego rury osłonowe, w których później prowadzi się kable.

Cały proces składa się z trzech głównych etapów:

1. wykonania otworu pilotażowego,
2. poszerzania otworu do wymaganej średnicy,
3. przeciągania rur osłonowych.

Zanim wiertnica ruszy, przewiert trzeba starannie przygotować. Na podstawie mapy do celów projektowych i projektu ustala się punkty wejścia i wyjścia, głębokość pod przeszkodą i przebieg trajektorii. Sprawdza się położenie istniejącego uzbrojenia — w razie wątpliwości wykonuje się ręczne odkrywki — oraz rodzaj gruntu, który ma wpływ na dobór narzędzi i składu płuczki. Uzgadnia się też z zarządcą przeszkody (drogi, cieku, linii kolejowej) warunki prowadzenia prac, np. minimalne przykrycie czy odległości od obiektów.

Na powierzchni potrzebne są jedynie niewielkie miejsca na ustawienie wiertnicy oraz punkt wyjścia, a często także małe wykopy startowe i odbiorcze. Droga, tory czy ciek pozostają nienaruszone.

Etap 1: otwór pilotażowy

Pierwszy etap to wykonanie stosunkowo wąskiego otworu pilotażowego. Głowica wiercąca ma ściętą (skośną) płytkę czołową. Gdy żerdzie są obracane, głowica wierci prosto; gdy obrót zostanie zatrzymany w określonym położeniu, a żerdzie są wpychane, skośna płytka odchyla głowicę w wybranym kierunku. W ten sposób operator steruje trajektorią.

W głowicy znajduje się nadajnik (sonda), który wysyła sygnał odbierany na powierzchni przez lokalizator. Pracownik z lokalizatorem idzie nad trasą przewiertu i na bieżąco odczytuje głębokość, nachylenie i położenie kątowe głowicy, przekazując informacje operatorowi wiertnicy. Pozwala to utrzymać zaprojektowaną głębokość pod przeszkodą i wyprowadzić głowicę dokładnie w zaplanowanym punkcie wyjścia.

Trajektoria przewiertu ma zwykle kształt łagodnego łuku: od punktu wejścia głowica schodzi pod kątem w dół, biegnie na wymaganej głębokości pod przeszkodą, a następnie wznosi się do punktu wyjścia. Promienie łuków muszą uwzględniać dopuszczalne gięcie żerdzi oraz wciąganych rur.

Na bieżąco prowadzi się zapis przebiegu wiercenia — głębokości i położenia głowicy w kolejnych punktach. Te dane są później przydatne przy inwentaryzacji powykonawczej, bo pozwalają odtworzyć rzeczywisty przebieg rur pod przeszkodą, a nie tylko położenie punktów wejścia i wyjścia.

Etap 2: poszerzanie otworu

Otwór pilotażowy jest zbyt wąski, by wciągnąć do niego rury osłonowe. Dlatego po wyjściu głowicy na powierzchnię odkręca się ją, a w jej miejsce montuje rozwiertak (poszerzacz) — narzędzie o większej średnicy, przeciągane z powrotem w kierunku wiertnicy przy jednoczesnym obrocie.

W zależności od wymaganej średnicy końcowej i rodzaju gruntu poszerzanie wykonuje się w jednym lub kilku przejściach, stopniowo zwiększając średnicę narzędzia. Otwór poszerza się zwykle do średnicy nieco większej niż średnica wciąganej rury lub wiązki rur, aby zmniejszyć tarcie i siłę potrzebną do przeciągania.

Rodzaj rozwiertaka dobiera się do warunków gruntowych — inne narzędzia sprawdzają się w miękkich glinach, inne w zagęszczonych piaskach czy gruntach z domieszką żwiru. Podczas poszerzania operator obserwuje parametry pracy wiertnicy, m.in. moment obrotowy, siłę uciągu i ciśnienie płuczki. Nagły wzrost oporów może sygnalizować przeszkodę lub niewystarczające oczyszczanie otworu z urobku i wymaga korekty prędkości lub parametrów płuczki.

Etap 3: przeciąganie rur osłonowych

W ostatnim etapie do rozwiertaka mocuje się przez krętlik (który nie przenosi obrotu) głowicę ciągnącą z rurami osłonowymi. Wiertnica przeciąga je przez otwór aż do punktu wejścia. Przy liniach kablowych SN przeciąga się najczęściej rury z polietylenu (PE), pojedynczo lub w wiązce — np. trzy rury na trzy kable jednożyłowe albo dodatkową rurę na kabel światłowodowy.

Rury przed przeciągnięciem zgrzewa się lub łączy na pełną długość przewiertu i układa na powierzchni wzdłuż trasy po stronie wyjścia. Po zakończeniu przeciągania końce rur zabezpiecza się przed zanieczyszczeniem, a później — gdy reszta trasy jest gotowa — wciąga się do nich kable.

Przy doborze rur liczy się nie tylko średnica wewnętrzna, która musi pozwalać na swobodne wciągnięcie kabla, ale też grubość ścianki i wytrzymałość na rozciąganie. Rura podczas przeciągania jest poddawana dużym siłom, a później musi przenosić nacisk gruntu i ewentualne obciążenia od ruchu nad przeszkodą. Dlatego do przewiertów stosuje się rury przeznaczone do technologii bezwykopowych, zgodnie z projektem.

Rola płuczki bentonitowej

Przez cały czas wiercenia i poszerzania przez żerdzie tłoczona jest płuczka wiertnicza — najczęściej mieszanina wody z bentonitem, a w trudniejszych gruntach również z dodatkami polimerowymi. Wydostaje się ona przez dysze w głowicy i rozwiertaku. Płuczka pełni kilka funkcji:

• stabilizuje ściany otworu, tworząc na nich cienką warstwę uszczelniającą i zapobiegając obsypywaniu się gruntu;
• wynosi urobek, czyli zwierciny, z otworu na powierzchnię;
• chłodzi i smaruje głowicę, rozwiertak i żerdzie;
• zmniejsza tarcie podczas przeciągania rur.

Skład i ilość płuczki dobiera się do rodzaju gruntu. Zużytą płuczkę z urobkiem zbiera się w wykopach lub zbiornikach przy punktach wejścia i wyjścia, a następnie wywozi i zagospodarowuje zgodnie z przepisami. Ważne jest też kontrolowanie ciśnienia płuczki, by nie doszło do jej niekontrolowanego wypływu na powierzchnię, np. w dnie cieku.

Kiedy stosuje się przewiert sterowany

Przy budowie sieci elektroenergetycznych i telekomunikacyjnych przewierty sterowane wykonuje się przede wszystkim:

• pod drogami — zwłaszcza tam, gdzie zarządca nie zgadza się na przekop albo przekop wymagałby zamknięcia ruchu;
• pod torami kolejowymi i tramwajowymi;
• pod rzekami, kanałami i rowami melioracyjnymi;
• pod zjazdami, chodnikami i placami o utwardzonej nawierzchni, gdy odtworzenie byłoby kosztowne;
• w terenach zadrzewionych i w pobliżu cennych drzew, by nie uszkodzić systemów korzeniowych;
• w miejscach gęstego uzbrojenia, gdzie wykop otwarty byłby ryzykowny dla istniejących sieci.

Ze względu na to, że nawierzchnia pozostaje nienaruszona, przewiert pozwala zwykle uniknąć zamykania pasa ruchu na długi czas i kosztownego odtwarzania konstrukcji jezdni. Dla zarządcy drogi oznacza to mniejsze ryzyko późniejszych osiadań w miejscu dawnego przekopu, a dla mieszkańców — krótsze utrudnienia.

Coraz częściej przewiertem wykonuje się też dłuższe odcinki trasy wzdłuż dróg, bo pozwala to ograniczyć zakres odtworzeń i utrudnień dla mieszkańców.

Przewiert czy przecisk — czym się różnią

W dokumentacji i referencjach często pojawia się sformułowanie „przewierty sterowane/przeciski”. To dwie różne metody bezwykopowe:

Cecha	Przewiert sterowany (HDD)	Przecisk
Sterowanie trajektorią	tak, w trakcie wiercenia	nie — kierunek ustala się przy starcie
Typowa długość	od kilkunastu do kilkuset metrów, zależnie od wiertnicy i gruntu	zwykle krótkie odcinki, np. pod jezdnią
Kształt trasy	łuk, możliwe omijanie przeszkód	linia prosta
Wymagane wykopy	często niewielkie, wiertnica może wchodzić z powierzchni	komora startowa i odbiorcza
Płuczka	tak, bentonitowa	zależnie od technologii, często bez płuczki

Przecisk — wykonywany np. przebijakiem pneumatycznym lub urządzeniem hydraulicznym — sprawdza się na krótkich, prostych przejściach, np. pod drogą gminną. Przewiert sterowany jest bardziej uniwersalny i pozwala pokonywać dłuższe i głębiej położone przeszkody.

Ograniczenia i ryzyka

Przewiert sterowany nie jest rozwiązaniem na każdą sytuację. Przed decyzją o jego zastosowaniu bierze się pod uwagę:

• Rodzaj gruntu — najlepiej sprawdzają się grunty spoiste i piaski. Żwiry z otoczakami, kamienie, gruz i skały znacznie utrudniają wiercenie, a niekiedy je wykluczają lub wymagają specjalistycznych narzędzi.
• Istniejące uzbrojenie — przed wierceniem trzeba dokładnie zidentyfikować kolidujące sieci na podstawie mapy i, w razie potrzeby, wykonać odkrywki. Głowica musi przejść w bezpiecznej odległości od innych przewodów i rurociągów.
• Długość i średnica — maksymalna długość przewiertu i średnica wciąganych rur zależą od siły uciągu wiertnicy, rodzaju gruntu i geometrii trasy.
• Miejsce na powierzchni — potrzebna jest przestrzeń na wiertnicę, zaplecze płuczki i ułożenie rur na całą długość przewiertu po stronie wyjścia.
• Głębokość i odprowadzanie ciepła — kabel w rurze, głęboko pod przeszkodą, ma gorsze warunki chłodzenia niż w wykopie. Projektant uwzględnia to przy doborze przekroju i średnicy rur.

Dlatego przewierty projektuje się i wykonuje na podstawie aktualnej mapy, uzgodnień z zarządcami przeszkód i rozpoznania gruntu, a ich przebieg dokumentuje w inwentaryzacji powykonawczej.

Przewierty w naszej praktyce

Przewierty sterowane wykonujemy własną wiertnicą GRUNDODRILL 15 XPT firmy Tracto Technik. W zadaniach potwierdzonych referencjami wykonaliśmy łącznie około 1,5 km przewiertów sterowanych i przecisków: ok. 600 m przy skablowaniu linii SN-15 kV w Toruniu, ok. 550 m (w tym przeciski SRS fi 160) przy przebudowie sieci SN i nn w 8 miejscowościach oraz ok. 350 m przy budowie zasilania RS Maliniec w Koninie.

Wiertnica, minikoparka do wykonywania wykopów startowych i odbiorczych oraz samochód z HDS do transportu rur i sprzętu tworzą zestaw, który pozwala nam wykonywać przewierty bez angażowania zewnętrznych firm — co ułatwia planowanie i koordynację z pozostałymi robotami na trasie.

Wykonujemy przewierty zarówno jako część własnych zadań budowy linii kablowych, jak i jako usługę dla innych wykonawców — sieci elektroenergetycznych i kanalizacji światłowodowej. Szczegóły znajdziesz na stronie Przewierty sterowane HDD.