ГОРОДУ С БОГАТОЙ ИСТОРИЕЙ – ИСТОРИЧЕСКИЙ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТ.

  • 20
    авг
    2013

    журнал РОБТ№6/7 2013 стр.28-39 Скачать PDF

    Автор статьи:

    Иван Александрович Шелков

    Заместитель генерального директора

    Главный инженер ООО «СП ВИС-МОС»

     

    ГОРОДУ С БОГАТОЙ ИСТОРИЕЙ – ИСТОРИЧЕСКИЙ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТ.

     

    МЕТОД ГНБ ОКАЗАЛСЯ ВНЕ КОНКУРЕНЦИИ

     

    28 июня 2013 года компания «СП ВИС-МОС» успешно завершила строительство подводного перехода, с использованием технологии ГНБ,  в историческом центре Санкт-Петербурга.

     Работы велись в рамках масштабного и значимого для обеспечения нормальной жизнедеятельности города проекта «Строительство системы подачи воды в западную часть Васильевского острова, включая ПИР, в т.ч. строительство водовода от ГВС до ТЭЦ-7 и Морской набережной Васильевского острова методом наклонно-направленного бурения. 2-ой этап – Береговой створ».

     

    Каждому строителю подземных коммуникаций, работающему и в малом, и, тем более в большом городе хорошо известна дилемма: новые коммуникации прокладывать надо, – да старые мешают.

    Вопрос водоснабжения Васильевского острова долгие годы оставался одной из самых сложных городских проблем, что во многом объясняет пристальное внимание со стороны городских властей к этой проблеме и желание скорейшей модернизации существующей системы.

    В настоящее время водоводы  проходят  по  набережным обоих берегов р. Невы и посредством дюкерных переходов через её рукава подают воду к Василеостровской насосной станции. Кроме того, порядка 15000 м3/сут. воды их этих водоводов поступают непосредственно в резервуары ТЭЦ-7, минуя станцию.

    Необходимость реконструкции существующей системы подачи воды была вызвана, требованием увеличения объема в связи с застройкой западной части острова, а также требованием Роспотребнадзора об использовании на нужды горячего водоснабжения от ТЭЦ-7 воды только питьевого качества.

    Определяющим фактором при выборе места заложения трассы нового водовода стало место предстоящего строительства – центр г. Санкт-Петербурга, где высокая плотность застройки воспринимается как само собой разумеющееся обстоятельство, а положение дел сильно усугубляется наличием большого количества зданий и сооружений, представляющих историческую, культурную и архитектурную ценность. Это в полной мере касается гранитных набережных на обоих берегах р. Невы, где воздействие строительства на сформировавшийся внешний облик данной части города были недопустимы.

    Первоначально, для решения задач водоснабжения Васильевского острова  ГУП «Ленгипроинжпроект» разработал проект прокладки 2-х ниток водопровода Ø 1000 ПЭ от Петровской набережной до Арсенальной набережной для водоснабжения о. Васильевский. Понятно, что тащить по набережным почти 1,5 км две  трубы диаметром 1000 мм каждая не предполагалось. Поэтому, естественным образом, напрашивалось решение уложить трубы траншейным способом по дну реки Нева вдоль правого берега: от Петровской набережной, через Малую Неву, мимо Финляндского вокзала, под Литейным мостом, до Арсенальной набережной в районе «Крестов».

    Но, при дальнейшем рассмотрении проекта, стало очевидным, что есть две серьезные проблемы. Первая заключалась в том, что это место в акватории р. Невы является одним из самых оживленных, с точки зрения судоходства. Поэтому работа флота по разработке траншеи непременно будет создавать помехи для судов речного и маломерного флота. А они, в свою очередь, будут ограничивать деятельность техники на траншее. Таким образом эта проблема была объективно трудной, но решаемой.

    Но вторая проблема – пересечение множества всевозможных коммуникаций разного назначения траншеей по дну р. Нева на участке
    1350 м казалась практически неразрешимой. В связи с этим, ООО «Петроком» -  генподрядчик этого проекта -  принял решение об использовании технологии ГНБ. В качестве субподрядчика было решено привлечь компанию «СП ВИС-МОС», опыт которой, а также имеющиеся технические и кадровые ресурсы могли гарантировать Заказчику, что работы будут выполнены качественно и в полном объеме.
        

           

                         КАКОВ ПЕРЕХОД  – ТАКОВ И ПОДХОД!


    Когда технология ГНБ нашла свое реальное отображение в проекте, стали отчетливо видны особенности её применения относительно к условиям работы  в Санкт-Петербурге: все работы надо было выполнять «с воды», включая места расположения буровых установок.

     

                         Характеристика дюкеров.

    Конечной целью проекта являлась прокладка двух параллельных ниток водовода из п/э труб диаметром 1000 мм., SDR 13,6. Протяженность трассы основной («Береговой») и резервной («Речной») нитки составляла 1350 м каждая и должна была пройти по кровле маренных отложений на глубине около 20 м ниже уровня дна, в плане между 1-й и 2-й опорами Литейного моста на расстоянии 10 м друг от друга.

    Принципиальной особенностью, в данном случае, стала большая протяженность трассы и значительный диаметр трубопровода, сваренного из полиэтиленовых труб. С учетом материала трубы процесс затяжки на конечном этапе должен был осуществляться в максимально «щадящем» режиме при минимальных значениях тягового усилия установки ГНБ.

    Это обстоятельство, в свою очередь, требовало идеального качества выполнения и обеспечения устойчивости готовой скважины без каких-либо отклонений от проектной трассы. Все технологические операции также должны были быть выполнены безупречно.

     

    Организация производства подготовительных работ 

    Необходимость ведения работ на воде, наряду с крайне жесткими экологическими требованиями исторического центра Санк-Петербурга, заставила специалистов компании «СП ВИС-МОС» принять дополнительные меры по обеспечению безопасного и эффективного бурения. Они вылились в ряд, организационно-технических мероприятий, реализованных на месте.

    Необходимо было определиться со стройплощадками, где можно было разместить оборудование, в первую очередь, установку ГНБ. Причем,  не просто установить машину в требуемом месте, а обеспечить в полном объеме организацию процесса бурения, с учетом ситуации.

    Принимая во внимание масштабы стоящей задачи,  а также невозможность оборудования площадок для расположения  бурового комплекса и для монтажа дюкера на набережных, было решено построить две искусственные площадки в русловой прибрежной части Петровской и Арсенальной набережных. Для обслуживания площадок и их обеспечения задействовали речной флот (плавкраны, катера-буксиры, баржи). Для запуска и подъема расширителей и предотвращения попадания бурового раствора в реку, были оборудованы рабочие камеры с установкой в них кондукторов ? 1420 мм, по два на каждой площадке.

    Сложные искусственные сооружения, которые должны были выдержать огромные нагрузки, передаваемые буровой техникой в процессе установки кондукторов, были построены генподрядчиком – ООО «Петроком» на основании проекта и расчетов специалистов компании ООО «СП ВИС-МОС» под руководством В.В. Крупченко и И.А. Шелкова.

    Возведение обеих площадок, у Арсенальной и Петровской набережных, началось заблаговременно, а сам процесс оказался ответственным и трудоёмким.

    В соответствии с проектными решениями по строительству площадок, набивались  шпунтовые стенки в два ряда, которые изнутри и снаружи связывалось поясом из двутавровых балок. Грунт, оказавшийся внутри шпунтового ограждения, тщательно выравнивался и уплотнялся. Затем  производился «стандартный» в таких случаях набор операций по окончательному укреплению площадки: устраивалось щебеночное основание, монтировались ж/б плиты. Важно отметить, что рабочая поверхность площадки имела уклон, полностью соответствующий геометрии проектной трассы на участках входа либо выхода.

    Принятая конструкция рабочей площадки также выполняла важную экологическую функцию – исключала попадание бурового раствора в Неву.

    Кроме того, шпунтовое ограждение по периметру площадок препятствовало размыванию грунтового основания водами реки.

    Для осуществления в дальнейшем погрузочно-разгрузочных операций, с внешней стороны к шпунтовому ограждению могли, в случае необходимости, швартоваться плавкраны, баржи.

    С целью осуществления трехступенчатой  очистки бурового раствора на каждой площадке были размещены регенерационные установки.

    По окончании работ по прокладке обеих ниток дюкеров и их соединения с линейной частью строящегося нового водовода предполагался демонтаж площадок.

     

              Технология ГНБ.

    С учетом характеристики грунтов, вмещающих трассы прокладки обоих дюкеров (текучие суглинки, глины с включением гравия, гравий, прослойки неустойчивых супесей), а также протяженности и диаметра протягиваемых трубопроводов, специалистами ООО «СП ВИС-МОС» было принято решение относительно технологической компоновки оборудования на объекте. Оно заключалось в одновременной совместной работе двух установок ГНБ, расположенных на противоположных площадках, с единой колонной штанг, при расширении пилотной скважины до проектного   диаметра.   Речь   идет о машинах 3000.9 (HRB-1030D) «Hulte Bohrtechnik» тяговым усилием 300 т и DD-160 «American Angers», тяговым усилием 80 т.

    Пилотное бурение и затяжка трубопровода в скважину выполнялось более мощной  установкой ГНБ.

    Расширение скважины до окончательного диаметра 1350 мм проводилось в пять этапов. Принцип «две машины с одной буровой колонной» был выбран в качестве подстраховки, с целью получить возможность маневра для достижения требуемых значений тягового усилия, крутящего момента и темпов расширения скважины на отдельных участках трассы, следовательно, минимизации вероятных рисков снижения качества строящейся скважины.

    С учетом специфики инженерных условий строительства – необходимости проводить работу на открытой воде, подготовленный к протяжке в скважину трубопровод размещался вдоль берега реки в безопасном положении относительно действующей системы организации судоходства на Неве.

    Мы намеренно не упомянули особенности пилотирования при выполнении буровых работ в рамках данного проекта. Они заслуживают более детального представления, что будет сделано далее.

     

    Прессо-шнековое бурение

    Специфика бурения с искусственных платформ, находящихся в воде, не ограничивается влиянием представленных выше факторов.

    В нашем случае участки трассы, расположенные вблизи точки входа на одной платформе и точки выхода на противоположной, неизбежно попадали  в «зону риска», применительно к имеющимся грунтовым условиям. В процессе пилотного бурения и последующего расширения скважины пришлось работать, в том числе, в намытом уплотненном грунте и в донных отложениях реки, в непосредственной близости от площадок.

    В наибольшей степени незащищенным оказалось место прохождения трассы сквозь металлическое шпунтовое ограждение.

    Если учесть, что глубина заложения трассы в этих местах была незначительна, то возникли обоснованные опасения возможности проявления негативных технических и экологических факторов:

    ·        в первом случае вода могла поступать в больших количествах в проходимую скважину и оказывать негативное влияние на качество бурового раствора со всеми вытекающими последствиями;

    ·        в другом случае был возможен обратный эффект – попадание бурового раствора в реку, что также было недопустимо.

    Кроме того, работа в насыпном и несвязном донном грунте препятствовала удержанию стенок скважины, а также не позволяла организовывать процесс эффективной очистки бурового раствора.

    Решение задачи, предложенное специалистами ООО «СП ВИС–МОС»  для инженерных условий прокладки двух ниток дюкеров в Санкт-Петербурге (наличие искусственных стройплощадок, значительная протяженность трассы и внушительный диаметр рабочего трубопровода), можно считать уникальным для отечественной практики.

    Его суть заключалась  в задавливании на начальном этапе, до старта пилотного бурения, кондукторов (кожухов) из металлических труб диаметром 1420 мм.

    Трубы должны были задавливаться на каждой площадке до пересечения с плотными слоями коренного грунта, в полном соответствии с заданным направлением проектной трассы бурения. Такой грунт можно квалифицировать с большой долей достоверности как «водоупор».

    Следовательно, участки скважины в зоне входа и выхода оказывались полностью изолированными от внешнего негативного воздействия стенками стальной трубы-кондуктора, а все последующие буровые работы методом ГНБ  выполнялись в устойчивых грунтах.

    Однако, данный технологический вариант имел «побочный эффект» в виде необходимости поиска решений для ответа на два дополнительных вопроса в ходе реализации бурения на практике: во-первых, задавливание трубы-кондуктора должно было быть выполнено с предельной точностью, практически без отклонений от оси трассы бурения: во-вторых, требовалось иметь представление, каким образом наличие на трассе кондукторов скажется на трудоемкости пилотного бурения.

    В первом случае решение задачи было возложено на применение технологии прессо-шнекового бурения с использованием машины Perforator PBA-320.

    Первоначально прессо-шнековая машина ООО «СП ВИС-МОС» была поставлена на проталкивание кондукторов у  Петровской набережной, а затем, после успешного завершения этого этапа, бурошнековая машина по воде была перевезена на площадку у Арсенальной набережной.

    Сложная инженерная конструкция обеих площадок прошла, таким образом, испытание на прочность. Долговременные нагрузки при толкании составляли 400 тонн, и, если у Петровской набережной глубина реки по внешней стороне достигала 2,5 м, то у Арсенальной до 12 м.

    Перед тем, как перейти к описанию особенностей пилотного бурения, напомним, что безоговорочным приоритетом данного проекта являлось высокое качество итогового результата. Рабочие трубопроводы протяженностью 1350 м и диаметром 1000 мм должны были быть затянуты в скважину с минимальным тяговым усилием установки ГНБ.

    В этой связи, сама скважина должна была быть выполнена идеально, в полном соответствии с конфигурацией трассы, заложенной в условиях проекта.

    Это обстоятельство предъявляло дополнительные требования к пилотному бурению – технологической операции, во многом определяющей итоговое качество.

    Положение дел усугублялось наличием в точках входа и выхода буровой головки кондукторов (главным образом, в точке выхода). Теперь условия задачи менялись в сравнении с традиционной практикой: буровая головка должна была идеально пройти расстояние 1350 м и точно попасть в центр основания выходного кондуктора – стальной трубы диаметром 1420 мм! Причем, в нашем случае, никакие узаконенные допуски по возможному отклонению буровой головки от намеченной точки выхода или надежды на пересогласование трассы с Заказчиком не имели права на жизнь.

    Даже «попадание» буровой головки в край поперечного сечения выходного кондуктора с отклонением в несколько десятков сантиметров от центра, через который условно проходит проектная ось скважины, в итоге могла привести к образованию «ступеньки» в зоне сопряжения трассы с основанием кожуха. Это, в свою очередь, могло бы стать причиной роста тягового усилия буровой установки при протяжке трубопроводов, что было совершенно недопустимо.

    В решении этой сложной задачи ставка была сделана на применение современных систем локации и квалификацию специалистов ООО «СП ВИС-МОС».

    Забегая вперед, следует отметить, что, в процессе бурения пилотных скважин на объекте, такой подход полностью себя оправдал

     

                   САНКТ-ПЕТЕРБУРГ:  ПОДВОДИМ  ИТОГИ

    Завершением строительства двух дюкеров нового водовода в Санкт-Петербурге следует считать дату 28 июня 2013 г., когда оголовок протягиваемого в скважину трубопровода «Речной» нитки вышел на поверхность и был зафиксирован на площадке вблизи Арсенальной набережной р. Невы. Работы по прокладке первого дюкера «Береговой» нитки были завершены ранее  - 4 февраля 2013 г.

             К основной сложности проекта в инженерном плане – необходимости ведения буровых работ на воде можно добавить климатическую – реализацию первого этапа (дюкер «Береговой») в зимнее время, в период ледостава на реке. Так, в покрытой слоем льда Неве была сделана майна вдоль набережной, в которую была помещена плеть протягиваемого трубопровода. Кроме того, работа осложнялась коротким световым днем, сильными штормовыми ветрами, движением льда и т.д. Иногда эти факторы становились причинами вынужденных простоев.

    Прокладка второй («Речной») нитки дюкера проходила в более комфортных условиях, чему способствовал как опыт, полученный при бурении «Береговой» нитки, так и наступившие во время строительства белые ночи в Санкт-Петербург.

    Скважины для протяжки обеих ниток дюкеров были подготовлены идеально, что позволило обойтись на завершающей стадии минимальными тяговыми усилиями буровой установки и избежать возникновения технических сложностей. Это обстоятельство подтверждает как правильность расчетов, выполненных специалистами компании «СП ВИС-МОС» на всех этапах подготовки к строительству, так и безупречное выполнение задач, сформулированных в условиях проектной документации, в процессе выполнения буровых работ.

    Важнейшим вкладом в общий успех следует считать квалификацию рабочего и инженерного персонала компании ООО «СП ВИС-МОС», наличие в арсенале парка современной техники и оборудования и умение всех подразделений, задействованных в реализации проекта работать единой командой, в том числе и во всех вопросах, связанных со взаимодействием с Заказчиком.

    Сегодня, когда «питерский проект» стал историей, можно сделать ряд обобщающих выводов применительно к возможностям технологии ГНБ в  формировании современной инфраструктуры коммуникаций в контексте перспектив развития отечественного рынка бестраншейных технологий.

    В настоящее время сложные проекты, выполняемые с помощью технологии горизонтального направленного бурения, находят все более широкое применение в городских условиях.

    Постепенно уходят в прошлое атрибуты модернизации инженерных сетей, казавшиеся ранее незыблемыми, такие как вскрытый асфальт проезжих дорог и пешеходных тротуаров, разобранные рельсовые пути, перекрытое движение улиц, бесконечный дефицит средств на перекладку действующих подземных коммуникаций и восстановление ландшафта.

    Город с богатой историей предложил   ООО    «СП ВИС-МОС» выполнить исторический для ГНБ проект. Санкт-Петербургу его успешная реализация позволяла с наименьшими потерями и в кратчайшие сроки ликвидировать последнее препятствие в выполнении программы по обеспечению водоснабжения исторического центра города – Васильевского острова.

    Для компании «СП ВИС-МОС» это был новый вызов. Требовалось доказать, что с помощью технологии ГНБ можно решать уникальные задачи, с точки зрения сложности инженерных условий, уровня социальной ответственности, жесткости экологических требований, а также качества выполняемых работ.

    Конечный результат показал, что для Санкт-Петербурга – мирового культурно-исторического и архитектурного центра, применение технологии ГНБ стало единственно правильным, обоснованным решением. Именно это решение в итоге позволило завершить строительство  в короткие сроки без вмешательства в привычный жизненный ритм мегаполиса.

    В дополнение к сказанному следует отметить, что выполнение данного проекта носило взаимовыгодный характер. Город решил наболевшую проблему строительства инженерных коммуникаций и одновременно получил возможность оценить преимущества современной технологии строительства. В свою очередь компания ООО «СП ВИС-МОС» в очередной раз сумела справиться со сложной задачей, успешно выполнив сооружение нестандартного и потребовавшего применения разнообразных технических инноваций перехода, в условиях мегаполиса.

    Сегодня наши Заказчики, а это крупнейшие нефтегазовые компании России, а также муниципальные службы городов нашей страны переводят формат своих отношений с ООО «СП ВИС-МОС» на постоянную основу. Такое сотрудничество дает им возможность не только сокращать сроки строительства и получать, в итоге, экономию вкладываемых средств, но и выполнять свои главные обязательства по отношению к конечным потребителям, а именно, максимально снижать негативную нагрузку на окружающую среду и гарантировать высокий уровень безопасности проложенных сетей на весь период эксплуатации.

    Успешное строительство уникального перехода в Санкт-Петербурге стало возможно благодаря наличию в активе компании «СП ВИС-МОС» положительного опыта выполнения целого ряда сложнейших ответственных проектов. А на берегах Невы был приобретен дополнительный опыт, который, несомненно, пригодится в будущем.

    В заключение хотелось бы выразить огромную благодарность специалистам ООО «Петроком» за качество построенных площадок и последущую организацию их технического обеспечения и обслуживания. За высокий профессионализм, компетентность и умение выстраивать партнерские отношения, делая сотрудничество взаимовыгодным и перспективным.

    ← Вернуться к списку публикаций