Установки горизонтального буріння
Спосіб горизонтального буріння – один із найбільш механізованих. Він характеризується тим, що проводиться механічна розробка горизонтальної свердловини з одночасним або послідуючим вкладанням в неї труби-патрона. Існує безліч машин, що працюють на даному принципі. Це машини колонкового буріння з гідрозмивом і евакуацією грунтового керну, фрезерні– з евакуацією розробленого грунту ковшами, а також скребковими або шнековими транспортерами.
У сучасній практиці спорудження трубопроводів найбільш широке застосування одержали способи сухого розроблення і видалення грунту. Широке розповсюдження одержали шнекові машини горизонтального буріння, серед яких найбільш відомі установки типу ГБ і УГБ.
Машина горизонтального буріння типу ГБ (рис.1) складається із двох основних агрегатів: силової установки та шнекового транспортера з ріжучою головкою. Силова установка представляє собою зварну раму 6, на якій змонтовані двигун внутрішнього згорання 8 з коробкою передач 7 і коробкою відбору потужності, редуктори, тягова лебідка 11 та інші вузли трансмісії. Машина має підвіску 9, яка призначена для її закріплення на гак трубоукладача 10 при монтажі та роботі. Шнековий транспортер містить трубу-патрон і шнек. Шнек 4 вільно переміщується всередині труби-патрону, центруючись та опираючись на внутрішню поверхню труби зовнішньою поверхнею своїх витків. Така конструкція шнекового транспортера вимагає підвищеної витрати потужності на тертя взаємодіючих деталей, але спрощує його монтаж і демонтаж.
Відомі машини, в яких для зменшення сил тертя на зовнішній поверхні витків шнека монтують роликоопори (установка ГБ 1421). Шнек складається із окремих секцій, кожна з яких представляє собою зварну конструкцію, що складається із тонкостінної труби з привареними до неї гвинтовими лопастями.
Рис. 1. Схема роботи машини горизонтального буріння
Секції з'єднують між собою за допомогою шестигранної вкладки і з'єднувальних пальців. До головної секції шнеків кріпиться ріжуча головка 1, що представляє собою стальний диск з секторними вирізами. На крилах вирізів встановлюють ріжучі зуби, в центрі диску є забурник. На диску також змонтовані два відкидні різці для розбурювання свердловини, діаметр якої повинний бути більше діаметру труби-патрону. Для підвищення стійкості проти стирання зуби і відкидні різці армовані пластинками твердого сплаву.
Після збирання шнекового транспортеру остання секція з'єднується з привідним валом машини, який передає обертання від двигуна на шнеки. Труба-патрон кріпиться до машини за допомогою зчіпного пристрою 5 і встановлюється на дно траншеї за допомогою інвентарних роликових опор 3. Подача патрону на переході через дорогу здійснюється тяговою лебідкою через систему блоків 12 і спеціальний якірний пристрій 13. Частоту обертання шнеку і швидкість подачі можна змінювати за допомогою відповідних коробок передач і важелів управління. Серійно випускаються наступні модифікації машин горизонтального буріння: УГБ-4, ГБ-1021, ГБ-1421 та ГБ-1622, які охоплюють діапазон труб від 325 до 1720 мм. Принцип дії всіх машин однаковий і заснований на безперервній механічній розробці грунту спеціальною фрезою та його евакуацією із свердловини шнеком. Одночасно з розробкою грунту здійснюється подача в свердловину труби-патрону зусиллям лебідки, яка приводиться тим же двигуном, що і шнек з фрезою.
Підготовка будівництва переходу трубопроводу під дорогою і монтаж установки ГБ проводиться в наступній послідовності: по обох сторонах дороги відривають робочий та приймальний котловани. Робочий котлован представляє собою траншею, довжина якої на 8-12 м більше довжини запроектованої труби, а ширина в верхній частині на 1,5-2 м більше ширини машини і в нижній на 1-1,5 м більше зовнішнього діаметру труби. Котлован повинний бути на 0,7-1 м глибше проектної відмітки низу труби-патрона. В кінці робочого котловану відривається поперечна траншея шириною 1-1,5 м і довжиною 7-10 м під якір. Вона утворює з робочою траншеєю фігуру у вигляді букви Т. На дно робочого котловану встановлюють роликові якори на віддалі 6-10 м один від другого. Приймальний котлован для виходу ріжучої головки і демонтажу її та шнекового транспортеру має наступні габарити: довжину 6-8 м, ширину на 1-1,5 м більше діаметру труби-патрону, а глибину на 10-15 см більше нижньої проектної відмітки труби. На бровці робочого котловану викладають, стикують і зварюють труби. Довжина виготовленої таким чином труби повинна бути на 6-8 м більше необхідної довжини свердовини.
У готову трубу бульдозером і трубоукладачем вставляється шнек. Потім трубу-патрон з укладеним шнеком і закріпленому на її кінці ріжучою головкою опускають в робочий котлован за допомогою двох трубоукладачів і вкладають на роликові опори. На задній кінець труби встановлюють і закріплюють стяжними хомутами саму машину, одночасно з'єднавши кінець шнеку з валом приводу. В поперечну траншею вкладають якір у вигляді спеціального упорного брусу або двох труб діаметром 426-529 мм. До брусу кріплять кран-блок поліспасту і запасовують в систему блоків трос, що йде від лебідки.
При вмиканні установки шнек з ріжучою головкою починає обертатися. Зуби ріжучої головки, обладнані твердим сплавом руйнують грунт, який підхоплюється шнеком і транспортується до протилежного кінця труби-патрону, де висипається на дно траншеї. Ріжуча головка розробляє свердловину декілька більшого діаметру, ніж діаметр труби-патрону, виключаючи стискання труби грунтом і зменшуючи тим самим зусилля подачі труби-патрону. Виникаючий при роботі машини опір обертанню робочої головки і шнеку створюють реактивний момент, який намагається перевернути установку. Для запобігання цьому вона підтримується трубоукладачем протягом всього процесу буріння. Практика широкого застосування машин горизонтального буріння при спорудженні магістральних трубопроводів виявила їх більш високі експлуатаційні якості у порівнянні з іншими схожими механізмами. В останні роки зросли вимоги до надійності залізниичних та автомобільних магістралей, що привело до зміни
