Horizontalus kryptinis gręžimas

Horizontalus kryptinis gręžimas (angl. Horizontal Directional Drilling, HDD) yra pažangi betranšėjė technologija, leidžianti tiesti įvairias komunikacijas po žeme be tradicinio griovių kasimo. A&R paslaugos įmonė atlieka betranšėjinį gręžimą naudodama nuosavą specializuotą gręžimo įrangą, kas leidžia greitai ir tiksliai tiesti vamzdynus po keliais, šaligatviais ar kitais objektais, be kasimo ir be trikdžių aplinkai. Ši technologija iš esmės pakeitė komunalinių tinklų tiesimo būdus ir tapo neatsiejama šiuolaikinės infrastruktūros projektų dalimi, ypač miesto teritorijose, kur tradicinis kasimas yra sunkiai įgyvendinamas ar ekonomiškai nenaudingas.

Technologijos esmė ir principas

Horizontalaus kryptinio gręžimo procesas prasideda nuo tikslaus planuojamo maršruto nustatymo. Specialioje įrangoje įmontuota gręžimo galvutė, kuri gali būti valdoma ir keisti kryptį realiuoju laiku, pradeda gręžti požeminio tunelio pradžios taške. Gręžimas vyksta pagal iš anksto suprojektuotą trajektoriją, kuri gali aplenkti kliūtis, keisti gylį ir kryptį pagal poreikį.

Gręžimo metu naudojamas specialus bentonito molis arba kiti gręžimo skysčiai, kurie atlieka kelias funkcijas - atvėsina gręžimo galvutę, stabilizuoja išgręžtą tunelį, išneša išgręžtą gruntą į paviršių ir sumažina trinties jėgas tarp gręžimo įrangos bei grunto. Šis skystis cirkuliuoja uždarame cikle, todėl procesas yra santykinai švarus ir kontroliuojamas.

Kai gręžimo galvutė pasiekia galutinį tašką ir išeina iš žemės, prie jos pritvirtinamos specialios išplėtimo galvutės, kurios grįždamos atgal praplatina tunelį iki reikiamo dydžio. Galiausiai prie plėtimo galvutės pritvirtinamas tiesiamas vamzdis ar kabelis, kuris yra įtraukiamas į paruoštą tunelį. Visas procesas gali užtrukti nuo kelių valandų iki kelių dienų, priklausomai nuo atstumo, grunto sąlygų ir tiesiamos komunikacijos dydžio.

Navigacijos ir valdymo sistemos

Šiuolaikinis horizontalus kryptinis gręžimas naudoja pažangias navigacijos sistemas, kurios leidžia tiksliai stebėti gręžimo galvutės poziciją realiuoju laiku. Gręžimo galvutėje įmontuoti siųstuvai, kurie perduoda signalus apie jos buvimo vietą, gylį, kampą ir kitas parametrus. Paviršiuje operatorius su specialiu imtuvu seka šiuos signalus ir tiksliai žino, kur šiuo metu yra gręžimo galvutė po žeme.

Moderniausios sistemos naudoja elektromagnetinius laukus ir gali tiksliai nustatyti gręžimo galvutės koordinates kelių centimetrų tikslumu net 20-30 metrų gylyje. Tai leidžia saugiai gręžti šalia esamų požeminių komunikacijų, pastatų pamatų ar kitų kritinių objektų. Operatorius realiu laiku gali koreguoti trajektoriją, apeiti netikėtas kliūtis ar patikslinti maršrutą.

Taikymo sritys ir galimybės

Vandentiekio ir nuotekų tinklai yra viena dažniausių horizontalaus kryptinio gręžimo taikymo sričių. Technologija leidžia tiesti vamzdynus skersmeniu nuo 50 mm iki 1200 mm ir daugiau, atsižvelgiant į įrangos galimybes. Tai ypač patogu miestų centruose, kur reikia tiesti naujus vamzdynus po esamomis gatvėmis, šaligatviais ar pastatais be eismo ar pėsčiųjų judėjimo sutrikdymo.

Dujotiekių ir šilumotiekių tiesimas po upėmis, keliais, geležinkeliais ar kitomis kliūtimis tampa paprastas su šia technologija. Galima tiesti vamzdynus net kelių šimtų metrų atstumu po vandens telkiniais, kur tradicinis kasimas būtų neįmanomas ar reikalautų brangių laikinų konstrukcijų.

Elektros kabelių ir telekomunikacijų linijų tiesimas požeminiu būdu tampa vis populiaresnis siekiant paprastumo ir patikimumo. Horizontalus kryptinis gręžimas leidžia tiesti kabelių kanalus ar tiesiai kabelių pluoštus bet kokioje teritorijoje. Tai ypač svarbu optinio ryšio tinklų plėtrai, kai reikia greitai ir su minimaliais aplinkos pažeidimais nutiesti modernią infrastruktūrą.

Melioracijos sistemos ir drenažo vamzdynų tiesimas žemės ūkio paskirties žemėse gali būti atliekamas nenaikinant derlingojo sluoksnio ir nesutrikdant žemės ūkio darbų. Horizontalaus kryptinio gręžimo technologija leidžia tiesti melioracijos vamzdynus net dirbamuose laukuose be reikšmingos žalos pasėliams.

Apsauginių vamzdynų įrengimas esamiems kabeliams ar vamzdynams, kurie kerta kelius ar geležinkelius, yra dažna praktika. Tai padidina esamų komunikacijų saugumą ir leidžia vėliau lengvai atnaujinti kabelius ar vamzdynus be pakartotinio kasimo.

Privalumai lyginant su tradiciniu kasimu

Minimalus paviršiaus pažeidimas yra vienas svarbiausių technologijos privalumų. Reikia tik dviejų nedidelių aikštelių, vienos gręžimo pradžios taške ir kitos pabaigos taške. Visa tarp jų esanti teritorija lieka nepaliesta. Tai reiškia, kad nereikia ardyti kelių dangos, šaligatvių, tvorų ar kitų konstrukcijų visame maršruto ruože.

Eismo sutrikdymų išvengimas urbanizuotose teritorijose yra svarbus aspektas. Miestų gatvėse kasimas gali sukelti didžiulius eismo trikdžius, sutrikdyti viešąjį transportą ir verslo veiklą. Ši technologija leidžia atlikti darbus beveik nepastebimai aplinkiniams. Žmonės ir transportas gali judėti įprastai, o po žeme tuo metu tiesiamos naujos komunikacijos.

Greitas darbo atlikimas yra ir ekonominis privalumas. Horizontalus kryptinis gręžimas gali būti atliktas iki 5-10 kartų greičiau nei tradicinis kasimas tuo pačiu atstumu. Tai reiškia mažesnes darbo sąnaudas, trumpesnius projekto įgyvendinimo terminus ir greitesnį investicijų atsipirkimą.

Galimybė kirsti natūralius barjerus be specialių konstrukcijų yra unikalus technologinis pranašumas. Upės, ežerai, pelkės, gilūs grioviai - visi šie barjerai gali būti pereiti po žeme be tiltų, vamzdynų, suspendavimo ar kitų brangių konstrukcijų. Tai ne tik sutaupo lėšas, bet ir sumažina poveikį aplinkai.

Mažesnis poveikis aplinkai ir ekosistemoms yra ekologinis privalumas. Nereikia kirsti medžių, naikinti žemės dangos, ardyti natūralių želdinių. Požeminis gręžimas nepažeidžia šaknų sistemų, nemažina biologinės įvairovės ir nesukelia erozijos problemų.

Ilgalaikis ekonominis efektyvumas pasireiškia tuo, kad po įrengimo darbų nereikia atkurti kelio dangos, šaligatvių, apželdinimo. Tradicinis kasimas dažnai sukelia problemas atkūrimo etape. Naujai užkasti grioviai gali sėsti, danga gali sutrūkinėti, todėl gali prireikti pakartotinių remonto darbų.

Iššūkiai ir apribojimai

Grunto sąlygų įtaka yra vienas didžiausių iššūkių. Skirtingi gruntai turi skirtingą atsparumą gręžimui. Molis gręžiamas lengvai, smėlis reikalauja gero stabilizavimo gręžimo skysčiais, o uolienos ar rieduliai gali būti labai sudėtingi ar net neįmanomi įprastai betranšėjo gręžimo įrangai. Prieš pradedant darbus būtina atlikti geotechninius tyrimus, kad būtų žinoma tikra grunto sudėtis maršruto ruože.

Esamos požeminės komunikacijos kelia saugumo rizikas. Nors navigacijos sistemos yra tikslios, visada yra rizika pažeisti esamus vamzdynus ar kabelius. Todėl prieš darbus būtina atlikti išsamų esamų komunikacijų žymėjimą ir tiksliai planuoti maršrutą, užtikrinant saugius atstumus.

Atstumų ir gylio ribojimai priklauso nuo įrangos galimybių. Mažos mobilios įrangos gali gręžti iki 100-200 metrų atstumu ir iki 10 metrų gylyje, o didžiausios stacionarios įrangos gali pasiekti 2000 metrų atstumą ir 50 metrų gylį. Tačiau kuo didesnis atstumas ir gylis, tuo sudėtingesnė navigacija ir didesni tikslumo nuokrypiai.

Kvalifikuotų specialistų poreikis yra būtinas sėkmingam projektui. Horizontalaus gręžimo įrangos operatoriai turi įsisavinti specialius mokymus, suprasti geotechnines sąlygas, mokėti valdyti sudėtingą įrangą ir greitai priimti sprendimus netikėtose situacijose.

Įrangos tipai

Mobilios kompaktiškos įrangos yra skirtos nedideliems projektams – pavienių paslaugų prijungimams, mažo skersmens vamzdynų tiesimui. Jos gali būti gabenamos lengvuoju automobiliu ir operuojamos vieno ar dviejų žmonių. Tokia įranga tinka gręžti iki 100-150 metrų atstumu ir iki 100 mm skersmens komunikacijoms.

Vidutinės klasės įrangos yra universalios ir dažniausiai naudojamos komunalinių tinklų tiesimui. Jos gali gręžti 200-500 metrų atstumu ir tiesti vamzdynus iki 400-600 mm skersmens. Tokia įranga montuojama ant specialių vilkikų ir reikalauja profesionalios komandos.

Pritaikymas Lietuvoje

Lietuvoje horizontalus kryptinis gręžimas tampa vis populiaresniu, ypač didžiųjų miestų infrastruktūros atnaujinimo projektuose. Technologija naudojama tiesiant naujus vandentiekio ir nuotekų tinklus miestų istoriniuose centruose, kur tradicinis kasimas būtų nepriimtinas dėl architektūrinio paveldo apsaugos reikalavimų.

Elektros ir telekomunikacijų bendrovės aktyviai naudoja horizontalų gręžimą plėsdamos optinio ryšio tinklus, tiesdamos naujus kabelius po magistraliniais keliais, geležinkeliais. Dujų tiekimo įmonės naudoja šią technologiją naujoms dujotiekių atšakoms ar renovacijai.

Privačiame sektoriuje technologija naudojama įvairiems individualiems projektams, pvz. nuotekų, vandentiekio prijungimams, požeminiam apšvietimo kabelių tiesimui, baseino įrangos prijungimams. Tai leidžia išsaugoti kiemo aplinką, išvengti brangių želdinių persodinimų ar dangos ardymo.

Horizontalus kryptinis gręžimas tai šiuolaikinio infrastruktūros vystymo būtinybė, leidžianti derinti technologinę pažangą su aplinkos išsaugojimu ir ekonominiu efektyvumu. Su nuolat tobulėjančiomis technologijomis ir augančia specialistų patirtimi ši metodika tampa standartine praktika daugelyje infrastruktūros projektų.