PL198325B1 - Sposób wykonania kanału w technologii bezwykopowej - Google Patents

Abstract

1. Sposób wykonania kana lu w technologii bezwykopowej, znamienny tym, ze sposób ten obejmuje nast epuj ace etapy: wykonanie pierw- szego oraz drugiego otworu rewizyjnego wzd lu z scie zki liniowej, rozmieszczenie maszy- ny do wiercenia kierunkowego na powierzchni ziemi, przy czym maszyna do wiercenia kierun- kowego wyposa zona jest w zerd z wiertnicz a, wywiercenie pierwszej cz esci otworu pilotowe- go od powierzchni ziemi do pierwszego otworu rewizyjnego, okre slenie k ata nachylenia narz e- dzia wiertniczego w pierwszym otworze rewi- zyjnym, regulacja po lo zenia narz edzia w pierw- szym otworze rewizyjnym w zale zno sci od po- zadanej g leboko sci, wywiercenie drugiej cz esci otworu pilotowego od pierwszego otworu rewi- zyjnego do drugiego otworu rewizyjnego, okre- slenie k ata nachylenia narz edzia w drugim otworze rewizyjnym, regulacja po lo zenia na- rz edzia wiertniczego w zale zno sci od drugiej warto sci po zadanej g leboko sci. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest zasadniczo sposób wykonania kanału, a w szczególności sposób wiercenia kierunkowego kanału w technologii bezwykopowej z zastosowaniem otworów rewizyjnych w celu ustalenia właściwego kąta nachylenia oraz osi rurociągu, jak również przeciwdziałania wzrostowi ciśnienia wokół rury z chwilą, gdy umieszczana jest ona w otworze wiertniczym.

Właściwa instalacja podziemnych sieci komunalnych, takich jak kanały burzowe oraz kanały ściekowe, wymaga wywiercenia kanałów liniowych. Pożądane jest, a często również konieczne, by rurociągi instalowane były z zachowaniem stałego nachylenia między jednym, a drugim jego końcem. Zgodnie z wzorcowym rozwiązaniem po zakończeniu budowy kanału po jednej jego stronie umieszczana jest lampa. W sytuacji, gdy jest ona w pełni widoczna na drugim końcu kanału, wskazuje to, że zachowano zasadniczo stałe nachylenie wzdłuż całej długości kanału i będzie on w skuteczny sposób odprowadzać ciecz we właściwym kierunku.

W przeszłości stosowano różne sposoby instalacji rur w kanałach. Podstawowy sposób przewidywał wykonanie wykopu otwartego lub rowu. W celu wykonania kanału wzdłuż całej jego długości wykopywany jest obszerny rów. Zwykle wewnątrz rowu umieszczana jest osłona, stanowiąca zabezpieczenie dla pracujących w rowie robotników. Osłona tego rodzaju przemieszczana jest stopniowo wzdłuż ścieżki instalacji w trakcie postępu prac budowlanych. W celu ustalenia położenia rury wokół niej umieszczany jest żwir oraz ziemia, zaś wykopany rów jest zasypywany wraz z przesuwaniem osłony wzdłuż ścieżki budowy kanału.

Sposób wykorzystujący wykopy otwarte wiąże się z szeregiem istotnych niedogodności. Przykładowo, wykopane rowy oznaczać mogą zagrożenie dla robotników je wykonujących. Do wnętrza rowu wpaść też mogą urządzenia oraz inne przedmioty, raniąc przy tym robotników. Powszechnym zjawiskiem jest również osuwanie się ogromnych mas ziemi do wnętrza otwartej części rowu, nie zabezpieczonej przez osłonę. Jako że masa ziemi wynosi zwykle powyżej 1600 kg/m³, nawet niewielka jej ilość spowodować może poważne uszkodzenie ciała lub śmierć, zwłaszcza na głębokości, na jakiej budowanych jest wiele kanałów. Z podobnych względów otwarte rowy stanowią oczywiste zagrożenie dla dzieci i postronnych obserwatorów.

Rozmiar rowu, jaki wymagany jest w trakcie wykonywania wykopów otwartych, również wiąże się z licznymi trudnościami. Zarówno wykopywanie, jak i powtórne zasypywanie każdego rowu wymaga znacznego nakładu czasu i pracy. Co więcej, w wielu miejscach, w których miałyby być prowadzone roboty tego rodzaju, przykładowo w otoczeniu śródmiejskim, brak miejsca na kopanie rowów. Wreszcie rozwiązania tego rodzaju oznaczają konieczność wywożenia znacznych ilości materiału z rowu na koszt wykonawcy robót lub właściciela instalowanej sieci.

Z metodą wykopów otwartych wiąże się wiele innych trudności. Jedną z nich jest przykładowo przywrócenie miejsca robót do stanu sprzed budowy kanału. Szczególną trudność sprawia wówczas uzupełnienie braków nawierzchni lub zadbanie o warunki podłoża na miejscu prowadzonych robót. Znaczące są również koszty wypełniania granulatem przestrzeni wokół rury celem zabezpieczenia jej położenia. Problemem jest również prowadzenie robót tego rodzaju w niesprzyjających warunkach pogodowych, niekorzystny wpływ robót przy wykopach otwartych na środowisko, kosztowne usuwanie wody z gruntu przed przystąpieniem do robót, wysoki koszt paliwa wykorzystywanego w trakcie obsługi urządzeń stosowanych podczas prac towarzyszących wykopom otwartym.

Co więcej, roboty tego rodzaju mają istotny wpływ na lokalną gospodarkę, środowisko oraz komfort życia. Z uwagi na te niedogodności na potrzeby wykonania kanału stosowane są inne sposoby, takie jak drążenie tunelu oraz przecisk hydrauliczny z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym. W celu wykonania kanału metodą drążenia tunelu w miejscu startowym i docelowym wykonywane są ogromne wykopy, po czym w wykopie startowym umieszczana jest aparatura robocza. Może być ona obsługiwana wewnętrznie lub zdalnie, z powierzchni ziemi. W przypadku drążenia tunelu rura umieszczana jest na miejscu w otworze z wykorzystaniem tarana hydraulicznego, zaś za wykonanie wykopu odpowiadają urządzenia do drążenia tunelu. Po zakończeniu robót aparatura do drążenia tunelu oddzielana jest od rury i usuwana przez wykop docelowy.

Choć sposób drążenia tunelu pozwala wyeliminować wybrane trudności związane z wykonaniem wykopu otwartego, także i on wiąże się ze znacznymi niedogodnościami. Jako że urządzenia do drążenia tunelu, jaka wymagana jest przy instalacji osłon o mniejszej średnicy, charakteryzuje się skomplikowaną budową, będąc przy tym kosztowna, rzadko dochodzi do konstruowania tuneli w przypadku otworów wiertniczych o średnicy poniżej trzech stóp (około 90 cm), a wysokie koszty niejednoPL 198 325 B1 krotnie uniemożliwiają wykonywanie otworów wiertniczych o średnicy poniżej dwóch stóp (około 60 cm). Co więcej, urządzenia do drążenia tunelu są wielkogabarytowe i ciężkie, przy czym do ich opuszczania na właściwe miejsce stosowane być muszą dźwigi. Co więcej, na powierzchni gruntu zapewnić należy znaczący obszar, na którym umieszczona zostaje aparatura do sterowania maszyną do drążenia tunelu oraz do odprowadzania płynów w trakcie robót nad drążeniem tunelu. Rura, jaka stosowana jest w trakcie drążenia tunelu, winna się ponadto charakteryzować dostateczną wytrzymałością, by przeciwdziałać siłom dźwigników hydraulicznych. Stal oraz inne materiały, z jakich wytwarzane są rury, i jakie charakteryzują się odpowiednią wytrzymałością wobec wymienionych sił, łatwo ulegają korozji w razie ich zastosowania w kwaśnej glebie lub na potrzeby odprowadzania ścieków lub opadów atmosferycznych. Czasem jest więc konieczne umieszczenie rury nośnej wewnątrz rury instalowanej w procesie drążenia tunelu. Rozwiązanie takie wiąże się z dodatkowymi kosztami zarówno w trakcie instalacji, jak i konserwacji kanału.

Jak już wspomniano, alternatywnym rozwiązaniem wobec wykopów otwartych jest również przecisk hydrauliczny z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym. Podobnie jak w przypadku drążenia tunelu również i tu wykonywany jest wykop startowy i docelowy po obu stronach planowanego kanału, po czym w jednym z wykopów umieszczane jest urządzenie stosowane w procesie przecisku hydraulicznego z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym. Do świdrów ślimakowych mocowana jest głowica tnąca, po czym świdry przepychane są przez instalowaną rurę. Następnie dodawane są dodatkowe elementy świdra, po czym przepychane są one naprzód z wykorzystaniem metody przecisku. Po wykonaniu otworu materiał z jego wnętrza usuwany jest przez świdry ślimakowe.

Najistotniejszą niedogodnością towarzyszącą przeciskowi hydraulicznemu z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym jest brak systemu kierowania. Przed ustawieniem maszyny wiertniczej należy dołożyć szczególnych starań, by zapewnić jej właściwe nachylenie. W przypadku przecisku hydraulicznego z transportem urobku przenośnikiem ślimakowym z dwóch powodów konieczne jest zastosowanie rury nośnej. Po pierwsze, rura taka umieszczana jest we wnętrzu odwiertu z zastosowaniem metody przecisku podobnej do tej, jaka stosowana jest w trakcie drążenia tunelu, przy czym musi ona wytrzymać działanie sił przecisku. Po drugie, kąt nachylenia i linia przebiegu otworu wiertniczego są niejednokrotnie niewłaściwe i dlatego w celu uzyskania właściwego nachylenia we wnętrzu rury zewnętrznej instalowana jest rura nośna. Co więcej, instalacje znaczącej długości wymagają nadzoru wykwalifikowanych pracowników obsługi, a ich przeprowadzenie w odpowiednim czasie w przewidziany sposób wiąże się z licznymi trudnościami.

Przeciwdziałać wymienionym trudnościom miały maszyny do wiercenia kierunkowego, takie jak dostępne na rynku urządzenia DITCHWITCH, VERMEER oraz CASE, umożliwiające wiercenie kierunkowe kanałów. W ich przypadku maszyna wiertnicza umieszczana jest na powierzchni ziemi w pewnej odległości od punktu, w którym zaczynać się ma otwór wiertniczy. Do żerdzi wiertniczej mocowana jest głowica wiercąca, po czym wykonywany jest odwiert w ziemi wzdłuż otworu pilotowego od powierzchni ziemi do przewidywanego miejsca startowego, a następnie wzdłuż ścieżki rozmieszczenia kanału. Do żerdzi wiertniczej w miarę postępu robót nad otworem pilotowym dodawane są kolejne żerdzie. W maszynie tego typu oraz w głowicy wiercącej rozmieszczone są elektroniczne czujniki pomiarowe, odpowiadające za sterowanie głowicą tego typu w miarę postępu robót nad otworem pilotowym. Po wykonaniu otworu pilotowego w maszynie umieszczane jest urządzenie do rozwiercania otworów, takie jak głowica rozwiercająca, po czym otwór pilotowy jest rozwiercany w celu uzyskania otworu pożądanej wielkości, przy czym jednocześnie rura wciągana jest na właściwe miejsce.

Choć zastosowanie maszyn do wiercenia kierunkowego pozwala na wyeliminowanie wielu spośród trudności towarzyszących wykopom otwartym, wiąże się ono również z pewnymi istotnymi niedogodnościami. I tak, elektroniczne czujniki pomiarowe nie są wystarczająco dokładne, by otwory wiertnicze wykonywane były w linii prostej i przy nachyleniu wymaganym w przypadku kanałów. Z tego powodu maszyny do wiercenia kierunkowego stosowane są zwykle na potrzeby wykonania sieci, które nie wymagają bardzo rozmieszczenia w linii prostej i określonego nachylenia, tak jak w przypadku kabli telefonicznych i systemów ciśnieniowych. Do tej pory przeprowadzono niewiele prób wykonania otworów o określonej linii i nachyleniu, zaś wskaźnik skuteczności odbiegał od wysokiego. W przypadku stosowanych obecnie sposobów, w sytuacji gdy kanały wiercone są na znacznej głębokości i/lub przy stosunkowo niewielkim nachyleniu, elektroniczne czujniki pomiarowe nie są w stanie kontrolować działania urządzeń z wymaganą precyzją.

Co więcej, w przypadku sposobu stosowanego obecnie w procesie wiercenia kierunkowego szlam pozostający w otworze po jego rozwiercaniu powrotnym nie zawsze jest w pełni wypychany

PL 198 325 B1 przez zakończenia odwiertu w czasie, gdy do jego wnętrza wciągana jest rura. W rezultacie między zewnętrzną powierzchnią rury a ścianami otworu wiertniczego wytwarza się znaczące ciśnienie. Ciśnienie takie doprowadzić może do zapadnięć w rurze, jej rozerwania lub odchyleń od pożądanej linii i nachylenia. Gdy wielkość odwiertu zwiększana jest względem średnicy rury w celu zminimalizowania wzrostu ciśnienia, rura taka może się nieznacznie przemieszczać lub ulegać odchyleniom względem osi odwiertu, a przy tym nie zostanie uzyskane pożądane nachylenie rury. W sytuacji gdy dochodzi do przemieszczeń lub odkształceń, uzyskany otwór prawdopodobnie nie pozwoli na uzyskanie pożądanego wyniku w trakcie testu z lampą, odznaczać się będzie nierównościami, a wreszcie nie będzie spełniać wymogów określonych przepisami lokalnego prawa dotyczącymi prawidłowej budowy rurociągów.

Niniejszy wynalazek stanowi ulepszony sposób budowy kanałów pod powierzchnią ziemi z wykorzystaniem sposobu wiercenia kierunkowego. Sposób według wynalazku obejmuje etapy wykonania pierwszego oraz drugiego otworu rewizyjnego wzdłuż ścieżki liniowej, rozmieszczenia maszyny do wiercenia kierunkowego na powierzchni ziemi, wywiercenia pierwszej części otworu pilotowego od powierzchni do pierwszego otworu rewizyjnego, określenie kąta nachylenia narzędzia wiertniczego i regulacja narzędzia wiertniczego w zależności od pożądanego nachylenia, wywiercenia drugiej części otworu pilotowego do drugiego otworu rewizyjnego, określenie kąta nachylenia narzędzia wiertniczego i regulacja narzędzia wiertniczego w zależności od pożądanego nachylenia.

Zgodnie z kolejnym przykładem wykonania niniejszego wynalazku jego przedmiot stanowi sposób wiercenia kierunkowego kanału. Sposób ten obejmuje etapy wykonania pewnej liczby otworów rewizyjnych wzdłuż planowanej ścieżki przebiegu otworu wiertniczego, wywiercenia kierunkowego otworu pilotowego, rozwiercania materiału wokół otworu pilotowego w celu wyznaczenia rozmiarów otworu wiertniczego - przy czym otwór wiertniczy jest częściowo wypełniony szlamem powstałym w trakcie rozwiercania - a ponadto etap wciągania rury do wnętrza otworu wiertniczego, przy czym część szlamu przenoszona jest wówczas do wnętrza otworów rewizyjnych, dzięki czemu wokół rury nie wzrasta ciśnienie.

Dzięki sposobowi będącemu przedmiotem niniejszego wynalazku uzyskać można szereg korzyści. I tak, przykładowo, kanały rozmieścić można z dużą dokładnością na głębokości, na jakiej do tej pory maszyny były dotąd bezużyteczne. Przeszkody na miejscu budowy zostają wyeliminowane, jako że rozwiązanie to wymaga wykonania mniejszej liczby wykopów, charakteryzujących się przy tym mniejszym rozmiarem, a przy tym stosowana tu aparatura zajmuje znacznie mniej miejsca. Co więcej, sposób według wynalazku pociąga za sobą niższe zużycie paliwa, ograniczone zostają również ogólne koszty robocizny. Co ma szczególne znaczenie, warunki pracy stały się tu znacznie bezpieczniejsze, zarówno dla robotników, jak i dla obserwatorów postronnych ze względu na ograniczenie, czy niemal wyeliminowanie obszaru wykopów otwartych. Otwory rewizyjne zapobiegają wzrostowi ciśnienia wokół rur, co pozwala na wiercenie otworu kanału o średnicy jedynie nieznacznie większej od średnicy rury. To z kolei umożliwia wciągnięcie rury na ściśle określone miejsce wewnątrz otworu wiertniczego. Tym samym wyeliminować można problemy związane z przemieszczaniem lub odkształcaniem rur, przy czym rury rozmieszczone być mogą na znacznej głębokości z zachowaniem bardzo niewielkiego kąta nachylenia.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny odwiertu kierunkowego zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, fig. 2 - w powiększeniu przekrój poprzeczny z uwzględnieniem żerdzi wiertniczej znajdującej się w ziemi w trakcie pierwszego etapu sposobu według wynalazku, fig. 3 w powiększeniu przekrój poprzeczny rozwierconego otworu wiertniczego po przeprowadzeniu drugiego etapu sposobu według niniejszego wynalazku, fig. 4 - w powiększeniu przekrój rury odwadniającej, wciąganej do wnętrza rozwiercanego otworu w ostatnim etapie sposobu według wynalazku.

Zgodnie z tym, co przedstawiono na fig. 1, miejsce, w którym wykonany ma być odwiert kierunkowy, oznaczono ogólnie numerem 10. Na początku ustalana jest linia środkowa podziemnego odwiertu względem powierzchni 12. Liniowe rozmieszczenie otworu wiertniczego oznaczono na powierzchni ziemi, zaś głębokość (nachylenie), na jakiej wiercony ma być otwór, oznaczono w każdym z wielu punktów. Zgodnie z korzystnym sposobem na powierzchni 12 umieszczany jest teodolit z lunetą przekładaną lub laser 13, wycelowany wzdłuż linii 15 w obu kierunkach wzdłuż linii środkowej otworu w wybranych punktach. Nachylenie otworu wiertniczego odczytywane jest na podstawie oznaczenia głębokości linii środkowej otworu wiertniczego względem poziomu linii 15. Poprawka dotycząca obniżenia rury uwzględniana jest przy ustalaniu położenia linii środkowej w oparciu o wielkość rury oraz

PL 198 325 B1 materiał, z jakiego ją wykonano. Zastosować można tu również i inne typowe sposoby ustalania kierunku i głębokości rozmieszczenia linii środkowej otworu wiertniczego, takie jak oznaczenia na palikach lub malowanie stosownych informacji bezpośrednio na powierzchni ziemi w każdym z wybranych punktów.

Następnie, począwszy od powierzchni 12 w wybranym punkcie startowym otworu wiertniczego, wykopywana jest pierwsza studnia 14. Druga studnia 16 kopana jest od powierzchni powyżej pożądanego punktu docelowego odwiertu. Między pierwszą a drugą studnią wzdłuż linii zaznaczonej na powierzchni ziemi drążona jest pewna liczba otworów rewizyjnych, korzystnie w wybranych punktach, w których głębokość otworu wiertniczego oznaczono na powierzchni. I tak pierwszy otwór rewizyjny 18 wykopywany jest w odległości D1 od środka pierwszego otworu 14, zaś każdy kolejny otwór rewizyjny 20 drążony jest w odległości D2, D3, . . . , Df od poprzedzającego go otworu. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem odległości między otworami rewizyjnymi są równe, zaś odległość Df między ostatnim otworem rewizyjnym a drugą studnią 16 jest mniejsza niż odległość między kolejnymi otworami rewizyjnymi. Rzeczywista odległość między otworami rewizyjnymi różni się dla każdej budowy w zależności od wymaganego nachylenia budowanego kanału. Zwykle w przypadku mniejszego nachylenia otwory rewizyjne rozmieszczone są gęściej. Przykładowo, typowa odległość między otworami rewizyjnymi w przypadku kanału o nachyleniu 0,5% wynosi między 15,25-30,50 m. W przypadku gdy planowane nachylenie jest znacznie większe odległość między otworami rewizyjnymi można zwiększyć, przy czym jednakowe odległości między otworami rewizyjnymi stanowią korzystne rozwiązanie niniejszego wynalazku, choć otwory te można również rozmieścić w nieregularny sposób. Przykładowo wówczas, gdy kanał budowany jest przy pokonywaniu określonych przeszkód, takich jak droga lub budynek, otwory rewizyjne rozmieścić można z jednej strony przeszkody, odbiegając przy tym od planu rozmieszczenia otworów, który nie uwzględniał przeszkód.

Każdy z otworów rewizyjnych wykonywany jest poprzez wiercenie, kopanie lub w inny sposób w celu uzyskania wykopu o głębokości około 30,5 cm poniżej planowanej linii środkowej rury, choć w pewnych przypadkach możliwe jest również wykonanie wykopu na mniejszą lub większą głębokość. Przykładowo w sytuacji, gdy rura umieszczona ma być w wybranym punkcie na głębokości 7,60 m, otwór rewizyjny w tym punkcie drążony jest na głębokość około 7,90 m. Średnica otworów rewizyjnych ustalana jest na podstawie warunków glebowych w miejscu 10. Wówczas, gdy w otworze kierunkowym umieszczona ma być rura o średnicy około 30,5 cm, otwory rewizyjne zwykle charakteryzują się średnicą od około 30,5-40,5 cm, choć możliwy jest również wybór innego rozmiaru. Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem po wykonaniu otworów rewizyjnych wewnątrz otworów umieszczana jest rura z miękkiego materiału, nie dopuszczając do ich blokady w czasie, gdy wiercony jest otwór kanału w sposób opisany poniżej. Zgodnie z alternatywnym rozwiązaniem w otworach rewizyjnych umieścić można rurę z twardego materiału, kierując się warunkami glebowymi lub innymi względami typowymi dla danej lokalizacji. Typowe materiały, z jakich wytwarzane są miękkie rury, obejmują polichlorek winylu (VC), polietylen wysokiej gęstości (HDPE), polietylen niskiej gęstości (LDPE) lub karton. Z kolei typowym materiałem, z jakiego wytwarzane są rury twarde, jest stal oraz beton.

Przed lub po wykonaniu otworów rewizyjnych na powierzchni 12 ustawiana jest maszyna do wiercenia kierunkowego 22. Maszyna tego typu dysponuje elektronicznymi czujnikami pomiarowymi odpowiadającymi za kontrolę położenia żerdzi wiertniczej pod powierzchnią gruntu. Maszyna ta lokowana jest w dostatecznej odległości od pierwszej studni 14, dzięki czemu głowica wiercąca znajdująca się na żerdzi wiertniczej (lub głowica wiercąca) może wykonać odwiert na pożądaną głębokość, na której mają się rozpocząć roboty nad odwiertem kierunkowym. Na początku wiercony jest otwór pilotowy wzdłuż linii oznaczonej schematycznie z pomocą linii 24. Z chwilą, gdy żerdź wiertnicza maszyny wiertniczej 22 dotrze do punktu startowego 26 w studni 14, sprawdzane jest położenie żerdzi wiertniczej. Głębokość oraz droga żerdzi wiertniczej mierzona jest względem wiązki lasera 28, emitowanej przez teodolit 13. W sytuacji gdy elektroniczne czujniki pomiarowe maszyny do wiercenia kierunkowego 22 wskazują na niedokładność położenia żerdzi wiertniczej, dokonywane są poprawki, mające na celu ustalenie położenia żerdzi na właściwej głębokości, wzdłuż linii środkowej. Podobnie kontrolowane i regulowane jest nachylenie głowicy wiercącej, co pozwala na uzyskanie pożądanego nachylenia budowanego kanału.

Następnie głowica wiercąca przymocowana do żerdzi wiertniczej maszyny wiertniczej 22 przemieszcza się wzdłuż ścieżki oznaczonej numerem 30 do momentu, gdy dotrze ona do pierwszego otworu rewizyjnego 18. Średnica tego otworu wynosi korzystnie około 10 cm. Z chwilą, gdy żerdź wiertnicza dotrze do otworu rewizyjnego 18, w otworze tym umieszczana jest tyczka 32 z oznacze6

PL 198 325 B1 niami lub podziałką 33. Tyczka taka stosowana jest w celu oznaczenia nachylenia głowicy wiercącej oraz żerdzi wiertniczej. Tyczka tego rodzaju stosowana jest korzystnie do pomiarów odległości między głowicą wiercącą żerdzi wiertniczej a wiązką 15 w celu zapewnienia prawidłowego nachylenia kanału. W sytuacji, gdy żerdź wiertnicza nie znajduje się na właściwej głębokości i we właściwej linii, z pomocą urządzeń kontrolnych maszyny wprowadzane są odpowiednie poprawki. W ich wyniku linia środkowa żerdzi wiertniczej umieszczana jest na właściwej głębokości i wzdłuż wybranej linii, co pozwala na precyzyjne rozmieszczenie otworu pilotowego (a w konsekwencji otworu wiertniczego budowanego kanału).

Sposób ten stosowany jest w przypadku każdego kolejnego otworu rewizyjnego 20, co pozwala na ukierunkowanie żerdzi wiertniczej wzdłuż właściwych ścieżek, oznaczonych na fig. 1 liniami 34, 36 oraz 38. Jako że linia oraz głębokość rozmieszczenia żerdzi wiertniczej są starannie korygowane dla każdego kolejnego otworu rewizyjnego, nie dochodzi do kumulowania nieznacznych przesunięć żerdzi wiertniczej, jakie mają miejsce między otworami rewizyjnymi, co pozwala na uzyskanie bardzo precyzyjnego przebiegu ścieżki. Wreszcie żerdź wiertnicza kierowana jest wzdłuż ścieżki oznaczonej linią 40, wiodącej od ostatniego otworu rewizyjnego do studni docelowej 16.

Na fig. 2 zaprezentowano otwór pilotowy u wlotu do studni docelowej 16. W tym punkcie na końcu żerdzi wiertniczej umieszczana jest typowa głowica do rozwiercania wstępnego. Zwykle głowica tego rodzaju jest nieznacznie większa niż średnica zewnętrzna rury, jaka umieszczona będzie wewnątrz otworu wiertniczego. Przykładowo rura kanału, jaka umieszczana jest wewnątrz otworu wiertniczego, charakteryzuje się średnicą około 30,5 cm, zaś głowica do rozwiercania wstępnego odznacza się typowo średnicą około 31,75 cm. Głowica do rozwiercania wstępnego przeciągana jest z powrotem przez otwór pilotowy w kierunku studni startowej 14 zgodnie ze wskazaniem strzałki widocznej na fig. 3, w wyniku czego powstaje otwór wiertniczy oznaczony schematycznie numerem 42. W trakcie rozwiercania wstępnego ziemia mieszana jest z uzyskaniem szlamu poprzez wstrzyknięcie roztworu wodnego (woda oraz płyny wiertnicze, koncentraty i/lub polimery) na wysokości głowicy rozwiercania wstępnego. Roztwór wodny obejmuje typowo wodę, płyny wiertnicze, koncentraty i/lub polimery zgodnie ze stanem techniki. Roztwór taki miesza się z ziemią, dzięki czemu staje się ona płynna i może wypełnić przestrzeń wokół rury. To z kolei pozwala na wciąganie rury przy niższym oporze oraz na uniknięcie pustych przestrzeni wokół rury w sposób opisany poniżej.

Narzędzia stosowane tu w połączeniu z maszynami do wiercenia kierunkowego stanowią typowe rozwiązanie, znane fachowcom. I tak, z chwilą, gdy żerdź wiertnicza dotrze do studni startowej 14 głowica rozwiercania wstępnego jest usuwana, a na żerdzi wiertniczej umieszczana jest głowica pchająca. Głowica ta przechodzi przez rozwiercony wstępnie otwór 42 między studnią startową 14 a studnią docelową 16. Wreszcie, zgodnie z tym, co zaprezentowano na fig. 4, do rury mocowana jest głowica wciągająca, po czym rura ta przeciągana jest przez otwór 42. Podczas gdy głowica wciągająca 46 (zaznaczona schematycznie na fig. 4) przeciągana jest przez otwór, szlam wpychany jest przez głowicę wciągającą oraz rurę 44 do wnętrza otworów rewizyjnych, co pozwala na zmniejszenie ciśnienia między ściankami bocznymi otworu wiertniczego a rurą. Po umieszczeniu rury na miejscu nie wypełniona część otworów rewizyjnych wypełniana jest żwirem i innym odpowiednim materiałem.

Przedstawiony tu sposób zapewnia wyższą dokładność niż zastosowanie samych tylko elektronicznych urządzeń kierunkowych w maszynie do wiercenia kierunkowego, pozwalając na wykonywanie kanałów o nachyleniu zaledwie 0,2%, jako że ścieżka otworu pilotowego kształtowana jest z wysoką precyzją. Trudności związanych z precyzyjną pracą maszyn na znaczących głębokościach uniknięto tu również dzięki zastosowaniu otworów rewizyjnych. Co więcej, w oparciu o sposób według niniejszego wynalazku układać można z wysoką precyzją rury o znaczącej średnicy, jako że z wykorzystaniem otworów rewizyjnych redukowane jest ciśnienie, w czasie gdy do wnętrza otworu wiertniczego wciągana jest rura. Jako że średnica otworu wiertniczego nie musi tu znacząco przewyższać średnicy rury, uniknięto również problemów towarzyszących przesunięciom układanych rur.

Tym samym kanały mogą być wiercone kierunkowo bez ryzyka napotkania problemów typowych dla otwartych prac ziemnych, a związanych z bezpieczeństwem, kosztami, zagrożeniem dla środowiska oraz brakiem dostępności, o czym wspominano wyżej.

Choć sposób ten omówiono na przykładzie kanałów burzowych oraz kanałów ściekowych, znajduje on także i inne zastosowania, gdzie wymagane jest wiercenie kierunkowe. Przykładowo sposób ten może być stosowany w trakcie układania okablowania sieci optycznych pod ziemią w miejscach, gdzie do tej pory szacowany koszt robót na to nie pozwalał, oraz w przypadku pojedynczych otworów większej długości.

PL 198 325 B1

Widać zatem, że niniejszy wynalazek pozwala zrealizować wszelkie postawione przed nim cele, oferując również inne korzyści, oczywiste i bezpośrednio wynikające z charakteru konstrukcji. Pewne właściwości i ich połączenia okazują się użyteczne i mogą być wykorzystywane niezależnie od innych. Informacje te zawarto w zastrzeżeniach patentowych, a poszczególne rozwiązania objęte są ich zakresem.

Jako że niniejszy wynalazek pozwala na wiele rozwiązań mieszczących się w jego zakresie, rozwiązania tu opisane lub zaprezentowane na załączonych rysunkach należy rozumieć jedynie jako ilustrację zastosowań zasad niniejszego wynalazku, a nie jego ograniczenie.

Claims (12)

1. Sposób wykonania kanału w technologii bezwykopowej, znamienny tym, że sposób ten obejmuje następujące etapy: wykonanie pierwszego oraz drugiego otworu rewizyjnego wzdłuż ścieżki liniowej, rozmieszczenie maszyny do wiercenia kierunkowego na powierzchni ziemi, przy czym maszyna do wiercenia kierunkowego wyposażona jest w żerdź wiertniczą, wywiercenie pierwszej części otworu pilotowego od powierzchni ziemi do pierwszego otworu rewizyjnego, określenie kąta nachylenia narzędzia wiertniczego w pierwszym otworze rewizyjnym, regulacja położenia narzędzia w pierwszym otworze rewizyjnym w zależności od pożądanej głębokości, wywiercenie drugiej części otworu pilotowego od pierwszego otworu rewizyjnego do drugiego otworu rewizyjnego, określenie kąta nachylenia narzędzia w drugim otworze rewizyjnym, regulacja położenia narzędzia wiertniczego w zależności od drugiej wartości pożądanej głębokości.

2. Sposób wedługzastrz. 1, znamiennytym, że ot^f^jrmue on również etaprozwiercaniaotworu pilotowego oraz rozmieszczania rury.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że położenie narzędzia wiertniczego ustalane jest poprzez umieszczenie urządzenia pomiarowego wewnątrz pierwszego lub drugiego otworu rewizyjnego oraz pomiar głębokości tego urządzenia.

4. Sposób według zast:rz. 3, znamienny tym, że głębokość narzędzia mierzona jess w odniesieniu do wiązki lasera, przy czym wiązka ta emitowana jest z teodolitu z lunetą przekładaną znajdującego się na powierzchni ziemi.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że każdy otwór rewizyjny jest zasadniczo pionowy.

6. Sposób według 1, znamienny tym. że obeemuje on ponadto: wykonanie otworu rewizyjnego, wywiercenie trzeciej części otworu pilotowego do trzeciego otworu rewizyjnego, określenie położenia narzędzia wiertniczego w trzecim otworze rewizyjnym, regulacja położenia narzędzia wiertniczego.

7. Sposób według zassrz. 6, znamienny tym, że dr^i^u^i otwór rewizyjny poł-ożony jesł w jednakowej odległości od pierwszego i trzeciego otworu rewizyjnego.

8. Sposób wieecenia kieeunkowegokanału, znamienny tym, że sposób ten jące etapy: wykonanie pewnej liczby otworów rewizyjnych wzdłuż planowanej ścieżki liniowej rozmieszczenia otworu wiertniczego, wywiercenie kierunkowe otworu pilotowego, rozwiercanie materiału wokół otworu pilotowego w celu ustalenia właściwych rozmiarów otworu wiertniczego, przy czym otwór wiertniczy jest przynajmniej częściowo wypełniony szlamem powstałym w trakcie rozwiercania materiału, wciąganie rury do wnętrza otworu wiertniczego, przy czym część szlamu przenoszona jest do wnętrza otworów rewizyjnych, dzięki czemu wokół rury nie wzrasta ciśnienie.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że otwory rewizyjne są zasadniczo pionowe.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że otwory rewizyjne położone są w jednakowej odległości od siebie.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że średnica każdego otworu rewizyjnego jest większa lub mniejsza od średnicy otworu wiertniczego.

12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że wiercenie kierunkowe otworu pilotowego obejmuje sprawdzenie głębokości otworu pilotowego w każdym z otworów rewizyjnych przed przystąpieniem do wiercenia w kierunku kolejnego otworu rewizyjnego wzdłuż ustalonej ścieżki liniowej.