Jak funguje horizontální směrové vrtání?

Ve stavebnictví, v průmyslových a výrobních odvětvích, je často potřeba vytvářet studny, jejichž osa se odchyluje od vertikály. Mohou to být jak zcela horizontální studny, tak otvory procházející pod úhlem. Zejména pro takové případy se používá metoda HDD – vodorovně směrové nebo vodorovně šikmé vrtání. Je použitelný pro vytváření podzemních otvorů, kde je vertikální odchylka větší než 2 stupně.

Samozřejmě s konvenčními vrtnými soupravami jsou takové operace nemožné nebo obtížně realizovatelné. Proto vyžadují speciální zařízení, ve kterém je vrtací tyč namontována na pohyblivém mechanismu. Flexibilní spojení umožňuje během provozu měnit směr otvoru a prorážet v libovolném úhlu.

Obsah

1. Výhody metody horizontálního vrtání
2. Co je to HDD v konstrukci?
3. Vrtání HDD má mnoho výhod:
4. Sada zařízení pro HDD
5. Technologie HDD: fáze práce
6. Fáze vrtání studny
7. Využití betonitu při vrtání
8. Omezení techniky HDD:

Výhody metody horizontálního vrtání

Odchylné vrty jsou široce používány při těžbě ropy, plynu a jakýchkoli nerostů – umožňují dosáhnout cíle nejkratší možnou cestou, šetří čas a zdroje. Pomocí šikmých a vodorovných průrazů se také pokládají podzemní potrubí a kabelová vedení pro napájení průmyslových zařízení. Tato metoda bude neméně užitečná ve stavebnictví a mluvíme jak o výstavbě výškových budov, tak o soukromých stavebních pracích.

Co je to HDD v konstrukci?

Tato technologie umožňuje bezvýkopové pokládání podzemních inženýrských sítí, což je zvláště výhodné, pokud jsou na místě nějaké překážky – například potřebujete položit potrubí pod asfaltovou cestu nebo budovu. V tomto případě kopání příkopu nejen zabere více času, ale také to znamená, že budete muset buď obejít překážku, nebo pak dát místo do pořádku.

Vrtání HDD má mnoho výhod:

• Práce lze zvládnout za 1 den, zabere to až 3-5 lidí.
• Můžete udělat defekt pod překážkami, které je obtížné obejít (například pod dálnicí).
• Nejsou narušeny terénní úpravy přilehlého prostoru – povrch komunikace, záhony atp.
• Je také možné položit komunikace v místech, kde jsou zemní práce zakázány nebo nemožné.

Technologie horizontálního vrtání je tedy nejekonomičtějším řešením z hlediska časových i finančních nákladů.

Sada zařízení pro HDD

K vytvoření nakloněných nebo vodorovných jamek budete potřebovat:

• vrtná souprava;
• lokalizační zařízení;
• další nástroje: tyče, obratlíky, adaptéry, držáky atd.

Nyní se podívejme na každý z těchto nástrojů podrobněji, abychom zjistili, jakou roli hrají v technologii vrtání HDD.

Vrtná souprava – existují jak vysoce výkonné průmyslové stroje pro horizontální vrtání, tak kompaktnější mini-výstroje, které lze použít při stavbě soukromého domu. Všechny běží na motorovou naftu a sestávají z těla, zařízení pro přívod vody do vrtné zóny, pojezdového ústrojí a ovládacího panelu.

Hlavní vlastnosti tohoto zařízení:

• maximální tažná síla (udává se v tunách);
• průměr a maximální délka vpichu (závisí na parametrech vrtací tyče);
• průměrná spotřeba betonitu (kolik litrů spotřebovaných za minutu);
• úhel natočení vrtací tyče (určuje, pod jakým úhlem lze udělat vychýlený otvor).

Z nich jsou nejdůležitější první dvě vlastnosti – na ty byste si při výběru auta měli dát pozor především.

Mini soupravy, které se používají k výrobě relativně malých horizontálních směrových vrtných otvorů, jsou nejen menší, ale také jednodušší v konstrukci. Zahrnují pouze motor a pracovní část s vrtací tyčí. Naučit se takový stroj ovládat není těžké a zvládne to i 1 člověk.

Geolokační systém – je sonda a zařízení pro záznam dat, pomocí kterého může operátor řídit proces vrtání. Protože není možné pozorovat činnost samotné vrtačky, sonda poskytuje informace o přítomnosti pevných inkluzí nebo důležitých objektů v pracovní oblasti (například stávající komunikace). Použití lokalizačního systému činí proražení HDD kontrolovatelné a zcela bezpečné a také minimalizuje riziko poruchy zařízení.

Další nástroje – tato kategorie zahrnuje všechna zařízení a zařízení, která usnadňují proces vrtání a pokládání komunikací. Jedná se například o osvětlovací zařízení, spony pro opláštění potrubí, čerpadla pro čerpání betonitu z pracovního prostoru, držáky, adaptéry atd.

Technologie HDD: fáze práce

Celý proces vrtání lze podmíněně rozdělit na přípravné a vrtací operace. Přípravná část zahrnuje studium půdy a vlastností místa, přípravu místa pro instalaci vrtačky, plánování hloubky a trajektorie vpichu, přípravu potřebných nástrojů atd. Je obtížné přeceňovat význam těchto prací – úspěch a bezpečnost punkce do značné míry závisí na nich.

Přibližný seznam prací:

• Studie území na přítomnost podzemních zařízení, potrubí a jiných komunikací.
• Stanovení půdních charakteristik: půdní typ, nasycení vodou, přítomnost horninových inkluzí atd. V závislosti na těchto faktorech se může změnit technologie horizontálního směrového vrtání.
• Vytyčení optimální trajektorie vpichu – důležité jsou nejen vstupní a výstupní body, ale i samotná trasa s přihlédnutím k typu půdy, umístění podzemních překážek.
• Příprava místa pro instalaci vrtačky: je nutné vyrovnat a někdy také zhutnit místo, zajistit osvětlení, vytvořit podmínky pro odvod vody, přebytečného betonu atd.
• Umístění vrtné soupravy na místo startu, dodání potřebného nářadí a betonitu.

Fáze vrtání studny

Technologie horizontálního směrového vrtání, která se používá k získání tunelů pod úhlem, zahrnuje vytvoření pilotního vrtu. Jedná se o malý vpich do průměru 10 cm, který se obvykle provádí se sklonem 10 až 20 stupňů. Poté, co vpich dosáhne požadované hloubky, změní se úhel sklonu – až do horizontálního vrtání.

V závislosti na tvaru a trajektorii vrtu lze opakovaně měnit směr pohybu vrtáku ve všech rovinách. Pokud například potřebujete studnu ve tvaru oblouku, která vám umožní obejít jakoukoli překážku (nádrž, budova se základem), ihned za spodním bodem trajektorie je vrták postupně nasměrován nahoru. Blíže k cílovému bodu tak trať získá požadovaný úhel sklonu.

Důležité: Technologie propichování HDD zahrnuje sledování pohybu vrtačky pomocí lokační sondy. Sondování umožňuje nejen identifikovat neznámé překážky, ale také sledovat polohu vrtáku, směr jeho pohybu, teplotu atd. To pomáhá vyhnout se přehřátí, poruchám, odchylkám od dané trajektorie.

Po dokončení punkce musí být jamka rozšířena na daný průměr. K tomu se místo vrtací hlavy namontuje na instalaci HDD výstružník a zapne se zpětný zdvih. Výstružník se tedy pohybuje v opačném směru – z koncového bodu do výchozího bodu a rozšiřuje díru. Nejčastěji není možné dosáhnout požadovaného průměru tunelu jedním průchodem, pak jsou nutné 2-3 průchody. Pokaždé se použije větší výstružník. Toto je konečná fáze provádění vrtu pomocí metody horizontálního vrtání (HDD).

Využití betonitu při vrtání

Během vrtných operací se do tunelu přivádí roztok betonitu – usnadňuje pohyb vrtáku (funguje jako mazivo) a také usnadňuje těžbu zeminy. Betonit ve směsi s vodou vytváří gelovitou kompozici, která obaluje stěny jamky, činí půdu stabilnější a zabraňuje kolapsům.

Kvalita tohoto řešení hraje rozhodující roli a určuje efektivitu celého procesu. Složení betonitu se může lišit v závislosti na typu půdy na místě, ale v žádném případě by přídavek písku neměl překročit 1%.

Omezení techniky HDD:

• Vrtání, zvláště šikmé, nelze provádět na monolitických skalnatých plochách nebo v půdě s vysokou koncentrací pevných vměstků, stejně jako v půdě s vysokým nasycením vodou.
• Podzemní bariéry se mohou stát vážnou překážkou pro pokládku komunikací touto metodou.
• Pomocí horizontální vrtné soupravy je nemožné změnit směr tunelu dvakrát nebo vícekrát v jednom krátkém úseku (do 5 metrů). Prohnutí vrtací tyče je k tomu nedostatečné.

V ostatních případech je metoda HDD optimální a nejekonomičtější pro vytváření studní, tunelů, potrubí, pokládání podzemních inženýrských sítí, a to jak v domácím, tak průmyslovém měřítku.