Технология ГНБ: пошаговое описание процесса бурения

Любой, кто хоть раз прокладывал коммуникации под дорогой или рекой, знает: копать траншею — значит остановить движение, разрушить асфальт, потратить недели на восстановление. Горизонтально-направленное бурение (ГНБ) решает эту проблему: труба или кабель уходят под землю по дуге, не трогая поверхность.

Но как именно устроен этот процесс? В этой статье разберём технологию ГНБ по этапам: от подготовки котлованов и приготовления бентонита до пилотной скважины, расширения, протяжки трубы и сдачи документации. Материал будет полезен и новичкам, и опытным специалистам, которые хотят систематизировать знания.

Что входит в технологию ГНБ

Технология ГНБ — это процесс управляемого бурения скважины по заданной траектории с последующим расширением и протяжкой трубопровода. Всё выполняется без вскрытия грунта на всём протяжении перехода, кроме двух небольших котлованов: рабочего (на старте) и приёмного (на выходе).

Классическая технология состоит из четырёх основных этапов:

1. Бурение пилотной скважины.
2. Расширение скважины.
3. Протягивание трубопровода.
4. Заключительный этап (сдача документации).

Но на практике добавляется ещё нулевой этап — подготовительные работы. Без него ни один из перечисленных этапов невозможен.

Этап 0. Подготовительные работы

Подготовка начинается задолго до выезда буровой установки на объект.

Что входит в подготовку:

• Инженерно-геологические изыскания — изучается состав грунта, глубина залегания вод, наличие валунов или скальных включений.
• Согласование трассы — проверка расположения существующих подземных коммуникаций (газ, вода, кабель), оформление разрешений в ГИБДД и у владельцев сетей.
• Разработка проектной документации — рассчитывается профиль: углы входа (обычно 8–20°), выхода, минимальный радиус изгиба трубы, глубина залегания.
• Подготовка котлованов — рабочий котлован и приёмный котлован. Их размеры зависят от длины штанги и угла входа.
• Приготовление бурового раствора — смешивается вода, сода (если необходимо) бентонит и полимеры (о составе и функциях — отдельный блок ниже).

Этап 1. Бурение пилотной скважины

Бурение пилотной скважины — особо ответственный этап работы, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента — буровой головки с лопаткой в передней части и встроенным установленным в буровую головку излучателем (зондом).

Буровая головка соединена со стартовой штангой (так называемое быстросъёмное соединение) или буровой колонной напрямую, что позволяет управлять процессом формирования пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки подземные препятствия в любом направлении в пределах допустимого изгиба буровой штанги.

Буровая головка имеет отверстия для подачи бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой инструмент, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает буровой инструмент, очищает скважину от перемешанного с буровым раствором грунта.

Как происходит управление траекторией:

• Вращение + подача — бурение по прямой.
• Остановка вращения + ориентация скосом + подача — изменение направления в нужную сторону.

Локационная система (локатор на поверхности + зонд в буровой головке + повторитель) передаёт оператору:

• глубину залегания головки,
• угол наклона,
• азимут,
• температуру зонда.

Контроль параметров: оператор буровой установки и локаторщик работают в связке. При отклонении от проектной трассы локаторщик передает команды оператору для корректировки направления. Пилотное бурение завершается, когда головка выходит в приёмном котловане в расчётной точке.

Этап 2. Расширение скважины

Расширение скважины осуществляется после завершения пилотного бурения. Буровая головка отсоединяется от буровых штанг, и вместо неё присоединяется расширитель. Приложением тягового усилия с одновременным вращением расширитель протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра.

Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину её диаметр на 20–50% (согласно пункту 8.6.5 СП 341.1325800.2017) превышает диаметр трубопровода. Например, для трубы 200 мм нужен расширитель минимум 240 мм, максимум 300 мм.

Сколько проходов нужно:
В мягких грунтах (песок, суглинок) достаточно одного-двух проходов. В плотных глинах или скале — до 5–7 проходов с постепенным минимальным увеличением диаметра расширителя на 100 мм (согласно пункту 8.6.11 СП 341.1325800.2017). Например, 150 → 200 → 250 → 300 мм.

Этап 3. Протягивание трубопровода

На противоположной от буровой установки стороне скважины (в приёмном котловане) располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. Её длина должна точно соответствовать длине перехода, плюс небольшой запас.

К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом. Вертлюг — это устройство, которое передаёт тяговое усилие от буровых штанг на трубу, но не передаёт вращательное движение на трубопровод — труба не должна скручиваться.

Иногда между вертлюгом и трубой ставят дополнительный расширитель (или обтекатель), чтобы окончательно сформировать скважину и снизить трение.

Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.

Контроль параметров на этапе протяжки:

• Тяговое усилие — не должно превышать допустимое для данного типа трубы (для ПЭ труб расчёт по SDR и диаметру).
• Скорость протяжки — плавная, без рывков.
• Давление бурового раствора — чтобы не было гидроударов по трубе.

После того как плеть полностью вышла в рабочий котлован, труба отстыковывается от бурового инструмента.

Этап 4. Заключительный этап

После окончания основных технологических этапов выполняются следующие работы:

1. Демонтаж оборудования — буровая установка, насосно-смесительный узел, штанги убираются с объекта.
2. Монтаж трубопроводов — стыковка труб, установка запорной арматуры, монтаж колодцев, крановых узлов и т.п.
3. Заделка котлованов — обратная засыпка, утрамбовка, восстановление благоустройства (асфальт, газон, плитка).
4. Испытания трубопровода (при необходимости) — гидравлические или пневматические испытания на герметичность.
5. Сдача документации — инженерно-технический персонал сдаёт заказчику исполнительную документацию, на которой указано фактическое положение уложенного трубопровода в различных плоскостях, с обязательным указанием «привязок» к ориентирам на местности.

Отдельно о буровом растворе (бентоните)

Буровой раствор — это не просто вода с глиной. Он выполняет 5 критически важных функций:

• удержание выбуренной породы во взвешенном состоянии;
• очистку ствола скважины от выбуренного грунта;
• предотвращение налипания на буровой инструмент и обжима буровой колонны за счет стабилизации активности связных грунтов (по ГОСТ 25100) при контакте с водой;
• предотвращение обрушения стенок скважины в несвязных грунтах (по ГОСТ 25100) за счет образования тонкой и прочной фильтрационной корки с низким уровнем водопроницаемости;
• охлаждение бурового инструмента;
• снижение коэффициента трения;
• передачу гидравлической энергии забойному двигателю (при использовании ВЗД).

Типовой состав:

• Вода — 94–98%
• Бентонит — 2–6%
• Специальные добавки (PHPA, Xanthan, PAC) — до 1%

Согласно пункту 9.1.5 СП 341.1325800.2017, у воды для бурового раствора должны быть следующие показатели:

• уровень кислотности (pH) от 8 до 10 ед.;
• уровень жёсткости (содержание ионов кальция) не более 5 °Ж (14 Dh);
• содержание хлоридов не более 1000 мг/л.

В зависимости от соответствия воды показателям кислотности и общей жесткости её регулируют до начала приготовления бурового раствора при помощи кальцинированной соды (если необходимо повысить показатель pH воды и снизить уровень жёсткости) или пищевой соды (если необходимо снизить показатель pH воды и удалить ионы кальция).

Порядок и время приготовления бурового раствора:

1. При необходимости через бункер приёма добавляются компоненты водоподготовки, доводящие значения параметров воды до необходимых значений. Последующие компоненты вводятся в подготовленную воду.
2. Через бункер приёма добавляется бентонит и выполняется перемешивание смеси в течение 5–20 мин.
3. Последовательно вводятся специальные добавки с перемешиванием смеси в течение 3–5 минут после каждой добавки.

Расход: от 3 до 10 литров раствора на 1 литр выбуренной породы, в зависимости от типа грунта.

Сравнение методов: ГНБ vs прокол vs ГШБ

Эта таблица поможет понять, почему в одних случаях выбирают ГНБ, а в других — более простые методы.

Характеристика	ГНБ (горизонтально-направленное бурение)	Прокол (продавливание)	ГШБ (горизонтально-шнековое бурение)
Управляемость трассы	✅ Да (полный контроль)	❌ Нет (только прямая)	❌ Нет (только прямая)
Максимальный диаметр трубы	До 1200 мм и более	До 200–300 мм	До 1000–1200 мм
Максимальная длина перехода	До 1000–1500 м	До 40–60 м	До 80–100 м
Тип грунта	Песок, глина, суглинок, скала (со спецоборудованием)	Только мягкие грунты	Глина, суглинок, песок
Буровой раствор	✅ Обязателен	❌ Не требуется	❌ Не требуется
Точность выхода в точку	± 0,5–1 м	± 1–2 м	± 1–2 м

Вывод: ГНБ — единственный управляемый метод для длинных переходов в сложных грунтах.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Как часто нужно менять буровые лопатки и расширители?
Зависит от грунта. В песке и суглинке ресурс лопаток — 500–1000 метров бурения. В скале — 50–100 метров. Расширители служат дольше, но их резцы (зубья) меняют каждые 100–300 метров в абразивных грунтах.

Вопрос 2: Что делать, если расширитель застрял?
Причины: слишком большой скачок диаметра, недостаточная промывка, попали валуны. Решения: увеличить давление бурового раствора, применить обратную прокрутку с частыми остановками; если не помогает — вызвать спайдер (вспомогательную лебёдку), применить опцию дополнительной тяги, если установка ею оборудована, или использовать более мощную установку ГНБ. Профилактика: плавное увеличение диаметра (не более чем на 100–150 мм за проход).

Вопрос 3: Какой максимальный угол входа в ГНБ?
Обычно 8–20 градусов. Меньше 8 градусов — слишком полого, больше 20 — риск повреждения штанг и трубы при изгибе.

Вопрос 4: Можно ли прокладывать самотечную канализацию методом ГНБ?
Да, но с осторожностью. Метод даёт погрешность по глубине 1–3 см на 100 м. Для напорных труб это неважно, для самотека — критично на длинных переходах (более 50–80 м). На коротких переходах (до 30 м) при точном профилировании — возможно.

Вопрос 5: Зачем в исполнительной документации указывать «привязки» к ориентирам?
Чтобы через 10 лет, когда будут копать рядом, можно было точно определить, где проходит труба, и не повредить её. Ориентиры — это постоянные объекты (углы зданий, столбы, люки).

Что делать после прочтения

Теперь вы знаете технологию ГНБ пошагово: от подготовки котлованов и бентонита до пилотной скважины, расширения, протяжки трубы и сдачи документации. Вы понимаете, почему пилотное бурение — самый ответственный этап, зачем нужен вертлюг, как выбирать диаметр расширителя и что делать, если инструмент застрял.

Если вы планируете прокладку коммуникаций под дорогами, реками или железнодорожными путями — метод ГНБ будет оптимальным решением. Дальше дело за проектом, правильным выбором установки и квалифицированной бригадой.