NL2014728B1 - Leiding intrekken bij horizontaal gestuurd boren. - Google Patents

Abstract

Werkwijze van installeren van een buis in de ondergrond door middel van boortechniek, in het bijzonder HDD techniek, met toepassing van een ondergronds boorgat welke met bovengronds in verbinding staat via een ingangsgat aan zijn ene en een uitgangsgat aan zijn andere uiteinde, welk boorgat gevuld is met steunvloeistof en in het gerede boorgat de buis wordt ingebracht door deze axiaal in het boorgat voort te bewegen vanaf het ingangsgat naar het uitgangsgat, waarbij tijdens het installeren materiaal wordt gedoseerd in de buis via een zich door het boorgat en buiten de buis zich uitstrekkend toevoerkanaal dat is afgedicht ten opzichte van het boorgat.

Description

Leiding intrekken bij horizontaal gestuurd boren.

Deze uitvinding heeft betrekking op het intrekken van de buis in het boorgat van een horizontaal gestuurde boring of met andere boortechniek gemaakte boring in de ondergrond.

Horizontaal gestuurd boren (HDD boren) is bijvoorbeeld bekend uit US5242026. Ten behoeve van bijvoorbeeld het aanleggen van een ondergrondse nutsvoorziening zoals een leiding voor water, gas, elektra of communicatie, kan met boortechniek een weg of waterlichaam of ander obstakel onderlangs worden gepasseerd zonder dat een open sleuf hoeft worden gegraven.

In de regel is het ondergrondse boorgat gevuld met een steunvloeistof terwijl de buis erin wordt getrokken. Vooral bij een kunststof buis die neigt tot drijven in de zich in het boorgat bevindende steunvloeistof, wordt deze buis gevuld met ballast om wrijven van de voortbewegende buis langs de wand van het boorgat te verminderen of vermijden. Zie bijvoorbeeld RU2384673. Meestal is de ballast de in het boorgat aanwezige steunvloeistof die vanuit het boorgat via daarvoor aanwezige openingen in de trekkop aan het voorste einde van de buis naar binnen in de buis stroomt. Via die weg komt echter ook zand of ander materiaal van de wand van het boorgat binnenin de ingetrokken buis terecht die daardoor verontreinigd raakt. Deze verontreinigingen bemoeilijken het latere gebruik van de buis, bijvoorbeeld de installatie binnenin de buis van kabels od. of het door de buis heen stromen van medium, nadat de buis geheel is ingetrokken, en zijn lastig tot niet te verwijderen. Een ander nadeel is dat het met deze ballast vullen van de buis niet goed kan worden beheerst en de buis zich steeds trager vult met deze ballast naarmate de buis dieper in het boorgat is getrokken.

Een bekend alternatief voor het ballasten van de buis tijdens het intrekken is het ballastmateriaal vanaf het achterste, zich buiten het boorgat bevindende einde van de buis, door de buis heen, bijvoorbeeld via een vanaf bovengronds axiaal in het achterste einde van de buis gestoken toevoerleiding, binnenin het zich in het boorgat bevindende deel van de buis te doseren. Dit is een complexe oplossing.

Met "voorste einde van de buis" wordt het axiale uiteinde van de buis bedoeld dat als eerste in het ingangsgat van de boring in de grond wordt getrokken en tijdens het intrekken zich over de gehele lengte van het boorgat daardoorheen voortbeweegt en uiteindelijk bij het uitgangsgat van de boring weer uit de grond komt. In de regel is dit voorste einde via een trekkop aan de trekstang bevestigd. Met "achterste einde van de buis" wordt het andere axiale uiteinde van de buis bedoeld. Met "ingangsgat van de boring" wordt het axiale toegangsgat tot het boorgat bedoeld via welke, in de beginfase van het intrekken, vanaf het maaiveld resp. bovengronds het voorste einde van de in te trekken buis het boorgat binnen gaat en met "uitgangsgat van de boring" wordt het, tegenover het ingangsgat gelegen, axiale toegangsgat tot het boorgat bedoeld via welke, in de eindfase van het intrekken, het voorste einde van de in te trekken buis het boorgat verlaat en weer op het maaiveld resp. bovengronds arriveert. Met "intrekbuis" wordt de in te trekken buis bedoeld.

Het doel van de uitvinding is het ballasten van de buis tijdens het intrekken te verbeteren. Daartoe wordt voorgesteld het ballastmateriaal, of een alternatief materiaal, toe te voeren aan de trekkop of het voorste einde van de buis, via een zich vanaf bovengronds naar binnen in het ondergrondse boorgat en buiten de in te trekken buis uitstrekkend, ten opzichte van het boorgat afgedicht, ballasttoevoerkanaal dat uitmondt in de trekkop of in het voorste einde van de buis of het deel van de buis in de nabijheid van het voorste einde. Bij voorkeur strekt dit ballasttoevoerkanaal zich vanaf bovengronds uit door het uitgangsgat en het deel van het boorgat stroomopwaarts van het voorste einde van de intrekbuis, in de fase van het intrekken dat het voorste einde van de buis zich in het boorgat bevindt. Bij voorkeur omvat dit ballasttoevoerkanaal één of meer van de trekstang, de swivel en de trekkop.

Zodoende wordt in een voorkeursuitvoering de ballast via de trekstang toegevoerd aan de buis terwijl die wordt ingetrokken.

Tijdens het intrekken stroomt, in een voorkeursuitvoering, de ballastvloeistof via een eigen, mediumdichte leiding naar de intrekbuis in de richting tegengesteld aan de richting waarin de buis door het boorgat heen wordt getrokken.

Bij voorkeur wordt via het ballasttoevoerkanaal al het materiaal toegevoerd zodat het zich in het boorgat bevindende deel van de intrekbuis geheel is gevuld, bij voorkeur zodat dat deel langs zijn gehele lengte in de steunvloeistof in het boorgat zweeft, met andere woorden nergens langs zijn lengte steunt tegen de wand van het boorgat.

In plaats van ballast, zoals vloeistof, is het aan de intrekbuis toevoeren van een ander materiaal denkbaar. In plaats van het via deze route toevoeren aan de intrekbuis van een materiaal, is het afvoeren van een materiaal uit de intrekbuis denkbaar. In plaats van intrekken van de buis is induwen, of een combinatie van intrekken en induwen, van de buis denkbaar. Bij intrekken wordt aan de buis getrokken vanaf het uitgangsgat, bij induwen wordt tegen de buis geduwd vanaf het ingangsgat. Het moet duidelijk zijn dat de buis radiaal dicht is zodat via zijn wand geen vloeistof vanuit het boorgat in de intrekbuis kan binnendringen.

Een ander voordeel van de uitvinding is dat de buis die wordt ingetrokken kan worden gebruikt voor het verwerken van steunvloeistof die tijdens het intrekken vrijkomt uit het uitgangsgat, zodat bij dat uiteinde van het boorgat weinig tot geen uit het boorgat vrijkomende steunvloeistof hoeft te worden opgeslagen in bijvoorbeeld een reservoir. Dit is gunstig bijvoorbeeld wanneer aan die zijde er ruimtegebrek is, bijvoorbeeld in geval van een kunstmatig werkeiland. Deze steunvloeistof kan in de in te trekken buis worden opgeslagen en via die buis naar het ingangsgat van het boorgat worden getransporteerd.

Door de uitvinding is het mogelijk de intrekbuis en/of de trekkop geheel af te dichten ten opzichte van het boorgat.

Tussen de trekstang en de trekkop wordt in de regel een trekvaste zgn. swivel toegepast, die vrij axiaal draaien van de trekkop ten opzichte van de trekstang toelaat, terwijl de swivel de trekkracht uit de trekstang aan de trekkop doorgeeft. Zie bijvoorbeeld US6637969. Uit US3405980 is voor verticaal boren een swivel bekend die een doorgaand axiaal kanaal heeft. Nu wordt voor het eerst bij HDD boren een swivel toegepast die zodanig is geconstrueerd dat ballast vanuit de trekstang door de swivel heen in de trekkop en/of de in te trekken buis kan stromen.

Bij voorkeur sluit de trekstang via een axiaal in hoekstand en/of lengte variabel leidingdeel aan op de in te trekken buis, welk leidingdeel bij voorkeur trekvast is omdat via dit leidingdeel bij voorkeur de trekkracht uit de trekstang op de in te trekken buis wordt over gedragen. Dit leidingdeel bevat een ballastleiding en stelt daarmee de trekstang en de in te trekken buis wederzijds in mediumverbinding. Bijvoorbeeld omvat dit leidingdeel één of meer van: middelen voor het toelaten van een beperkte variatie van de axiale hoekstand en/of lengte, bijvoorbeeld minimaal 2 of 5 en/of maximaal 5 of 10 of 20 graden voor de hoekstand respectievelijk minimaal 1 of 2 en/of maximaal 2 of 5 of 10 mm voor de lengte, bijvoorbeeld met toepassing van zgn. Dywidag staven of draadstangen; een trekontlasting die bij voorkeur de ballastleiding overbrugt; een buigzame ballastleiding, bijvoorbeeld hydraulische slang; een flensmontage met ruime speling.

De trekkop is ingericht om één of meer van het volgende te bieden: het voorste einde van de in te trekken buis af te dichten van de omgeving; om dit einde in mediumverbinding te stellen met de trekstang of andere ballastleiding; om de trekkracht uit de trekstang op de in te trekken buis over te dragen.

Het toepassingsgebied van de uitvinding is bijvoorbeeld een boorgat met een diameter van minimaal 200 mm en/of maximaal 1000 of 1500 mm (bijvoorbeeld 600 mm) of een intrekbuis met een diameter van minimaal 100 mm en/of maximaal 1000 of 1500 mm (bijvoorbeeld 450 mm). De intrekbuis is bijvoorbeeld van polymeer materiaal, zoals PE, of metaal. De lengte van het boorgat is bijvoorbeeld minimaal 100 of 1000 meter.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een de beschermingsomvang niet beperkend voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de bijgaande tekening. Daarin toont:

Fig. 1-4 het principe van HDD boren;

Fig. 5 in zijaanzicht een leidingdeel;

Fig. 6 de doorsnede langs lijn A-A in fig. 5; en

Fig. 7 het onderdeel van fig. 6 in een andere stand.

Fig. 1-4 toont het principe van HDD boren, waarbij een boorgat met een ingang en een uitgang bovengronds wordt gemaakt (pilotboring, Fig.l), vervolgens wordt, in tegengestelde richting van voortbewegen door de grond, de diameter van het boorgat vergroot met een ruimer (ruimen, Fig.2), daarna wordt de buis ingetrokken, in dezelfde richting van voortbewegen door de grond als tijdens het ruimen (Fig.3). Het ruimen kan eventueel ontbreken. Fig.4 toont de voltooide situatie.

Fig. 5-7 tonen het in hoekstand variabele leidingdeel met rechts daarvan de trekkop en de in te trekken buis, en links daarvan de swivel en trekstang (beide niet zichtbaar). Dit leidingdeel bevat een zich tussen de montageflenzen uitstrekkende hydraulische slang die de trekkop en de trekstang wederzijds in mediumverbinding stelt. De hydraulische slang wordt tegen axiaal gerichte trekkrachten beschermd door een trekontlasting die een aantal rondom de hydraulische slang geplaatste axiale trekstangen omvat die de montageflenzen op de gewenste afstand houden. In het samenstel van montageflenzen en trekstangen zit een speling van enkele mm zodat de flenzen wederzijds beperkt in afstand kunnen variëren (enkele mm) en wederzijds beperkt niet parallel kunnen staan (maximaal 14 graden, zie fig. 7 die weergeeft dat de beide uiteinden ieder over 7 graden zijn gezwenkt ten opzichte van fig. 6). De hydraulische slang heeft een overlengte die rekening houdt met deze speling tussen de montageflenzen. Deze overlengte is door een slingerend verloop van de slang getoond in fig. 6.

Tijdens het intrekken wordt ballastvloeistof, bij voorkeur bovengronds, in de trekstang gedoseerd, stroomt door de trekstang en door de swivel heen, stroomt vervolgens door het in hoekstand variabele leidingdeel heen en stroomt vervolgens door de trekkop heen om tenslotte naar binnen in het voorste einde van de intrekbuis te stromen. Gezorgd wordt dat het zich in het boorgat bevindende deel van de buis geheel gevuld is met ballastvloeistof die afkomstig is uit de trekstang, zodat dit deel van de buis zo goed mogelijk zwevend in de zich in het boorgat bevindende steunvloeistof voortbeweegt.

Claims (12)

1. Werkwijze van installeren van een vloeistofdichte buis in de ondergrond door middel van boortechniek, in het bijzonder HDD techniek, met toepassing van een ondergronds boorgat welke met bovengronds in verbinding staat via een ingangsgat aan zijn ene en een uitgangsgat aan zijn andere uiteinde, en welk boorgat gevuld is met steunvloeistof en in het gerede boorgat de buis wordt ingebracht door deze axiaal in het boorgat voort te bewegen vanaf het ingangsgat naar het uitgangsgat,

2. Werkwijze volgens conclusie 1, welk boorgat gemaakt is door vanaf het maaiveld een boor in de grond te brengen die het traject van het boorgat volgend door de grond heen boort om verderop op het maaiveld weer uit de grond te komen zodat de boor bij het ingangs- en uitgangsgat in en uit de grond gaat op maaiveld niveau.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij tijdens het installeren doseermateriaal wordt gedoseerd naar binnen in de buis via een zich door het boorgat en buiten de buis uitstrekkend toevoerkanaal dat is afgedicht ten opzichte van het boorgat.

4. Werkwijze volgens één van conclusies 1-3, waarbij het doseermateriaal doorheen het toevoerkanaal, dat zich bevindt in het boorgat, stroomt in de richting tegengesteld aan de richting waarin de buis door het boorgat heen voortbeweegt.

5. Werkwijze volgens één van conclusies 1-4, waarbij aan de buis een trekorgaan, zoals een trekstang, is gemonteerd, welk trekorgaan uitsteekt uit het uitgangsgat met zijn uiteinde waaraan wordt getrokken en waarbij het toevoerkanaal in het boorgat dit trekorgaan omvat en het doseermateriaal naar binnen in het trekorgaan wordt gedoseerd en vanuit dit trekorgaan naar binnen in de buis wordt gedoseerd.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij met het doseren van doseermateriaal gezorgd wordt dat de buis in het boorgat zweeft in de steunvloeistof doordat als doseermateriaal ballastmateriaal wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het doseermateriaal via een zich in de nabijheid van de buis bevindend axiaal flexibel tussenstuk naar binnen in de buis wordt gedoseerd.

8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de buis die wordt ingetrokken volledig vloeistofdicht is afgedicht ten opzichte van het boorgat.

9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met toepassing tussen de trekstang en de buis van een trekvaste zgn. swivel, die vrij axiaal draaien van de buis ten opzichte van de trekstang toelaat, terwijl de swivel de trekkracht uit de trekstang aan de buis doorgeeft, welke swivel zodanig is geconstrueerd dat ballast vanuit de trekstang door de swivel heen in de buis stroomt.

10. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de trekstang via een axiaal in hoekstand en lengte variabel leidingdeel aansluit op de in te trekken buis, welk leidingdeel trekvast is en via dit leidingdeel de trekkracht uit de trekstang op de in te trekken buis wordt over gedragen, en welk leidingdeel de trekstang en de in te trekken buis wederzijds in mediumverbinding stelt en het doseermateriaal uit de trekstang doorheen het leidingdeel in de buis stroomt.

11. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met één of meer van: het boorgat heeft een diameter van minimaal 200 mm en maximaal 1000 mm, de intrekbuis heeft een diameter van minimaal 100 mm en maximaal 1000 mm, de intrekbuis is van polymeer materiaal, de lengte van het boorgat is minimaal 1000 meter.

12. HDD inrichting voor het volgens de HDD techniek uitvoeren van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, die omvat de in te trekken buis, eventueel de trekstang, eventueel de swivel, het leidingdeel en een trekkop, zodanig geconfigureerd dat doseermateriaal doorheen de eventuele trekstang, de eventuele swivel en het leidingdeel naar de trekkop stroomt en doorheen de trekkop naar binnen in de buis stroomt, waarbij dit leidingdeel één of meer van het volgende omvat: - middelen voor het toelaten van een beperkte variatie van de axiale hoekstand en lengte, te weten minimaal 2 en maximaal 10 graden voor de hoekstand respectievelijk minimaal 2 en maximaal 10 mm voor de lengte; - een trekontlasting die de doseerleiding voor doseermateriaal overbrugt; - een buigzame doseerleiding die onderdeel is van de mediumverbinding tussen de trekstang en de buis; - een flensmontage met ruime speling.