Como é feita a instalação de tubos pelo método de perfuração: regras técnicas e dicas de especialistas

Se as comunicações subterrâneas cruzam uma rodovia ou ferrovia, a desmontagem desses objetos pode ser extremamente difícil e muitas vezes impossível. A instalação de tubos pelo método de perfuração pode resolver o problema. Este método é muito mais simples e barato de implementar.

Para quem deseja saber como os tubos são instalados no solo sem danificar as coberturas superficiais, demolir construções ou mover objetos móveis, revelaremos os detalhes da tecnologia. Aqui você aprenderá quais equipamentos são utilizados e como as perfurações são realizadas.

Além do método principal, descrevemos opções alternativas de instalação de tubos no solo por tecnologia sem vala, anexando diagramas, coleções de fotos e materiais de vídeo.

O que é o método de perfuração?

O método de perfuração é uma tecnologia que permite obter um furo sem escavação e remoção de solo, compactando-o.

Esse método é adequado para a instalação de estruturas de aço. O diâmetro pode variar de 100 a 500 mm, e o comprimento do furo, de 30 a 50 m. A perfuração sob uma estrada – é um dos métodos mais procurados de instalação de comunicações sem vala.

Dessa forma, são instaladas ramificações subterrâneas de abastecimento de água, esgoto e levam gás de rede ao terreno.

A perfuração direcionada é usada para instalar:

• comunicações de metal e plástico;
• revestimentos nos quais são posteriormente colocados tubos de gás e água;
• revestimentos para cabos de energia, telefone, etc.

A perfuração não é usada apenas nos casos em que é necessário cruzar uma estrada ou ferrovia sem danos.

O método é adequado para fazer furos em poços (desde que o diâmetro do poço seja de pelo menos um metro e meio), porão de casa, quando for necessário passar fios sob algum objeto relativamente pequeno, etc.

Na maioria das vezes, a perfuração direcional é realizada em solo argiloso sob diversas estradas, por exemplo, sob uma rodovia ou linha férrea. Para isso, utiliza-se uma unidade de pressão com bomba e macaco, como a Ditch Witch P80.

Além disso, será necessário um conjunto de alargadores, hastes, cabeças e outras ferramentas com as quais o trabalho de perfuração é realizado.

Uma central hidráulica é obrigatória. A força necessária é fornecida por um cilindro hidráulico, a potência aceitável da unidade é de cerca de 36 toneladas. O funcionamento da central deve ser garantido por um motor de combustão interna. Para monitorar o andamento dos trabalhos na profundidade do solo, são utilizados meios de localização sem fio.

Como exemplo, pode-se considerar o procedimento de operação do dispositivo de localização Eclipse. Uma sonda é colocada na cabeça de perfuração, que transmite informações sobre o andamento da perfuração.

Perfuração direcional – é um dos métodos menos dispendiosos de instalação de utilidades sem vala sob uma estrada ou outros objetos similares (+)

A informação chega ao localizador. Aqui os dados são analisados, resultando na determinação da localização exata da ferramenta de perfuração no solo, do ângulo da cabeça de perfuração e da conformidade do seu movimento com o plano de trabalho previamente elaborado. Simultaneamente, o estado da bateria da sonda da qual as informações são recebidas é monitorado.

A cabeça de perfuração é projetada de modo que parte de sua superfície seja chanfrada. Isso melhora a produtividade, mas afeta a qualidade do trabalho.

Devido ao chanfro, ao avançar no solo, a posição da cabeça se desviará constantemente do vetor de ação. O operador deve ajustar constantemente a trajetória da cabeça, conferindo com os resultados da localização.

Para que a ferramenta se mova estritamente em linha reta, é necessário girá-la a uma velocidade constante. A primeira etapa da execução da perfuração começa na vala de partida e termina na vala de recepção. Aqui, em vez da cabeça de perfuração, fixa-se um alargador cônico no equipamento.

Este dispositivo percorre o furo horizontal formado na direção inversa, o que permite alargá-lo e compactar as paredes.

Para realizar a colocação de tubos sem vala pelo método de perfuração, é necessário fazer previamente duas valas: a de partida e a de chegada (ou de recepção).

Depois disso, insere-se no orifício longo resultante um tubo do diâmetro necessário ou uma bainha para a colocação das utilidades. Dependendo da situação, pode-se colocar não um, mas vários tubos. As ações subsequentes consistem em instalar essas utilidades e conectá-las ao sistema geral.

Durante os trabalhos preparatórios, também é necessário planejar o local de armazenamento dos tubos, que devem estar próximos ao local da perfuração.

Normalmente, a área para os tubos é prevista perto da vala de partida. As dimensões da área de armazenamento dependem do comprimento dos tubos, que pode chegar a seis metros. É desejável que os tubos selecionados para colocação sejam armazenados na posição horizontal. Isso simplificará a montagem e reduzirá a probabilidade de danos à estrutura.

Além disso, é necessário garantir vias de acesso à vala de partida para transportar livremente os materiais e o equipamento necessário para os trabalhos.

O método de perfuração direcionada permite colocar com sucesso tubos de plástico e metálicos em um invólucro metálico. Primeiro, executa-se uma perfuração piloto, depois realiza-se a compactação no sentido inverso, a introdução do invólucro e, em seguida, a colocação dos tubos.

Primeiro, realiza-se uma inspeção preliminar do local dos trabalhos no terreno. Os especialistas utilizam a documentação do projeto, com base na qual, juntamente com os resultados da análise do objeto, é elaborado um plano para a execução da perfuração.

Se for necessário realizar uma perfuração sob um objeto que sofra cargas de transporte significativas (linhas de bonde, rodovia, ferrovia, metrô, etc.), os tubos são colocados em bainhas especiais.

Se for necessário colocar vários cabos sob a estrada, primeiro coloca-se um tubo ou uma bainha cujo diâmetro permita acomodar todas as utilidades necessárias.

Esse invólucro deve ter um diâmetro que exceda as dimensões dos tubos em cerca de 15-20 cm. Primeiro, coloca-se o invólucro, depois montam-se os tubos dentro dele, e o espaço entre essas comunicações é preenchido com argamassa, para a qual pode ser usado cimento M-100 de baixo custo. Os invólucros reduzem as cargas nas comunicações subterrâneas e diminuem o risco de danos.

Hidroperfuração, vibroperfuração e cravação

Distinguem-se a hidroperfuração e a vibroperfuração. No primeiro caso, utiliza-se como ferramenta para cravar o solo um jato de água, que jorra sob grande pressão de um bocal especial.

Este método é especialmente eficaz em solos arenosos não coesivos, facilmente erodidos pela ação do jato. Permite fazer um furo com cerca de 50 cm de diâmetro em um tempo mínimo. Porém, o comprimento máximo da perfuração na hidroperfuração é de 30 m.

A vibroperfuração, como o nome indica, é realizada com a ajuda de impacto vibratório. No dispositivo para realizar a perfuração, são utilizadas unidades de percussão-vibração-pressão com excitadores de oscilações longitudinalmente direcionadas.

A cravação estática é combinada com o impacto de impulsos do vibromartelo no solo. O método é aplicado em solos arenosos saturados e com baixa umidade, tanto para instalação de tubos quanto para sua extração. O diâmetro da perfuração pode atingir 50 cm, e seu comprimento, 60 m.

O método de cravação é realizado com a ajuda de macacos, assim como a perfuração. Mas, neste caso, o tubo é direcionado ao solo com a extremidade aberta. Durante o avanço da estrutura, forma-se dentro do tubo um tampão denso de solo, que é posteriormente removido.

Para a realização desse tipo de trabalho, são utilizados de dois a oito macacos hidráulicos potentes (de 200 a 400 toneladas), para cujo funcionamento é necessária a montagem de uma parede de apoio com estrutura e cabeçote.

Cravação do solo – é um método de instalação de tubos sem vala, realizado com a ajuda de unidades hidráulicas especiais de alta potência.

Em um turno, esse dispositivo pode percorrer até 10 metros de solo, e o comprimento total da perfuração geralmente não excede 80 metros. Se for necessário instalar uma rota mais longa, ela é dividida em trechos individuais de no máximo 80 metros.

Este método também requer a preparação de uma vala inicial e final, nas quais é instalada a hidráulica necessária.

A passagem de cada trecho é realizada duas vezes: no sentido direto e depois no sentido inverso. O controle do funcionamento dos mecanismos e da qualidade da cravação é feito pelo operador, que está na vala.

Tecnicamente, este método é mais complexo do que a perfuração comum, mas pode ser aplicado em praticamente qualquer tipo de solo. O diâmetro da estrutura pode atingir 172 cm. A extração do testemunho formado dentro do tubo pode ser feita manualmente ou por meios mecanizados.

Vantagens do método de perfuração

A demanda pelo método de perfuração é explicada por suas vantagens significativas em comparação com outras opções de execução de trabalhos deste tipo. Por exemplo, a perfuração está disponível em qualquer época do ano, a temperatura alta ou baixa do ar externo e do solo não tem grande importância.

Uma das vantagens do método de perfuração direcionada é que os trabalhos podem ser realizados também em áreas com nível elevado de água subterrânea

O funcionamento do equipamento não requer o uso de lama bentonítica, injeção de água ou fluido de perfuração no poço. É uma unidade compacta e potente, equipada com um sistema confiável de segurança elétrica. Não é difícil transportá-la até o local e instalá-la. Além disso, as dimensões compactas não impedem o dispositivo de operar com altos níveis de potência.

Métodos de instalação de tubos sem abertura de vala, como a perfuração direcionada, podem ser aplicados com sucesso tanto no verão quanto no inverno

Os prazos de trabalho também são menores do que na aplicação de outros métodos. Mesmo que no local onde a perfuração é realizada haja um nível elevado de água subterrânea, não há necessidade de realizar medidas para drenagem da água do local.

Durante a passagem do cone alargador, é realizado também o compactação das paredes da vala, portanto não são necessários trabalhos adicionais nesse sentido.

Execução de perfuração em diferentes objetos

A complexidade e a velocidade dos trabalhos deste tipo dependem muito das condições, ou seja, do terreno e das características do objeto sob o qual a perfuração é realizada. Para perfuração sob a via férrea, geralmente é necessária uma documentação bastante séria. Primeiro, é necessário coordenar a perfuração com uma série de serviços ferroviários.

O uso do método de perfuração direcionada dentro dos limites da cidade permite preservar a integridade das vias rodoviárias, a fim de minimizar custos e não interromper o tráfego de veículos

Na Rússia, é necessário entrar em contato com as divisões ECh, ShCh, RTS NODG, PCh e outros serviços da OAO RZD. Obrigatoriamente, são celebrados contratos para supervisão técnica, bem como para instalação de pacotes de segurança. Toda a documentação executiva deve ser aprovada e fornecida às autoridades ferroviárias.

Para a distância da via é enviado um pacote de documentos ao final do ciclo de trabalho de instalação de tubos. Nas cidades, a perfuração sob a estrada é muito demandada na instalação de novas tubulações, especialmente em locais com pontos turísticos históricos.

O método permite não apenas manter o tráfego normal nas estradas, mas também evitar a destruição de pavimento antigo, quando é necessário instalar tubos sob tais trechos.

Restauração de um objeto semelhante pode ser complicada e, às vezes, impossível. Em condomínios de casas, a instalação de utilidades pelo método de perfuração permite realizar todos os trabalhos com danos mínimos aos objetos já existentes: estradas, cercas, etc.

Avaliação de alternativas

Além do método de perfuração direcionada, existem outras opções de instalação de utilidades no subsolo sem abertura de valas. Às vezes, a alternativa pode ser mais adequada do que a perfuração, tudo depende da situação específica.

Perfuração horizontal direcionada, também chamada de perfuração inclinada direcionada, é usada para instalação de tubulações pressurizadas e não pressurizadas. A perfuração por este método é realizada a partir da superfície do solo. O diâmetro do furo deve ser 30-50% maior do que o tamanho dos tubos a serem colocados.

O furo não é alargado de uma vez, mas em várias etapas. É utilizada uma solução de bentonita, que se mistura com o solo solto e facilita sua remoção do poço. Além disso, esse fluido de trabalho é usado para resfriar a ferramenta de perfuração e, posteriormente, forma uma camada nas paredes do poço que as protege contra destruição.

Para bombear a solução de bentonita usada, utiliza-se um caminhão de sucção. Após a sucção, a solução residual deve ser levada para um aterro para descarte posterior. Se o trabalho for feito corretamente, o resultado é um poço limpo com paredes resistentes.

As sondas de perfuração para este tipo de trabalho possuem características diferentes, como torque e força de tração. O comprimento dos tubos que serão instalados no subsolo depende disso, podendo chegar a 1000 metros.

O diâmetro permitido dos tubos é de 120 cm. Através da perfuração horizontal direcionada, é possível instalar tubos metálicos e plásticos.

A perfuração é realizada ao longo de uma trajetória previamente calculada; o movimento da ferramenta de perfuração é controlado por um sistema de localização. O ângulo de entrada pode variar entre 26 e 34 graus.

Outro indicador importante ao usar a perfuração horizontal direcionada é a curvatura das hastes, que pode ser de 6 a 12%, dependendo do tipo. Outra técnica popular de instalação de tubos sem valas é a perfuração com trado. Para sua execução, utiliza-se uma unidade hidráulica especial que atua como macaco.

Primeiro, são feitas as valas de início e de chegada. A profundidade de cada uma deve ser um metro mais profunda que o nível de instalação da tubulação. Na vala de início, é colocada uma unidade hidráulica que gira o trado e os tubos de cravação. Como resultado, parte do solo é removida e obtém-se um poço para o tubo.

Em seguida, são instalados tubos, revestimentos, etc. O comprimento máximo de instalação geralmente é de apenas 100 metros, mas o diâmetro das utilidades pode chegar a 172 cm; os números dependem muito do tipo de solo onde a perfuração é realizada.

O método de cravação de revestimentos de aço é frequentemente utilizado quando é necessário instalar tubos ou revestimentos de grande diâmetro usando métodos sem trincheiras.

Para controlar a execução dos trabalhos durante a perfuração com trado, utiliza-se um laser que garante o ângulo correto da broca e também permite rastrear a direção da perfuração com alta precisão. Após o trado atingir o poço final, ele é removido da perfuração resultante na ordem inversa.

Microtunelamento – é um método de alta precisão para instalação subterrânea de utilidades sem trincheiras, executado com um escudo de perfuração especial.

Para mover o dispositivo, utiliza-se uma estação de macacos de alta potência. Ela atua sobre uma coluna de tubos de concreto armado que estão conectados ao escudo. Gradualmente, o comprimento do furo aumenta, portanto o comprimento da coluna é aumentado adicionando estruturas de concreto armado.

Para a instalação de tubos de concreto armado e aço, utiliza-se o método de microtunelamento. Ele é executado com um escudo de perfuração especial que amolece o solo.

Este método também requer a preparação prévia de duas valas, a distância entre elas pode variar entre 50 e 500 metros. A estação de macacos deve ser baixada na vala inicial a uma profundidade que corresponda ao nível de instalação das utilidades. Se o comprimento do furo exceder 200 metros, geralmente é utilizada uma estação de macacos intermediária.

O escudo de perfuração amolece o solo, que é lavado com água ou solução de bentonita fornecida através de linhas de alimentação. O fluido residual, misturado com partículas de solo, é transferido para o tanque de decantação através de linhas de drenagem. Depois que o escudo de perfuração atinge a vala final, os trabalhos podem ser considerados concluídos.

Os métodos de instalação de utilidades sem trincheiras são executados com equipamentos especiais de alta potência. A observância precisa da tecnologia garantirá um furo confiável.

O equipamento é desmontado e removido. Com o método de microtunelamento, é possível instalar não apenas tubos de concreto armado, mas também tubos de aço. Para controlar a correta execução dos trabalhos, utiliza-se um sistema de navegação composto por um laser, um alvo e uma roda de medição.

Para trechos longos (mais de 200 m), um sistema laser eletrônico equipado com um nível hidrostático é considerado eficaz, fornecendo informações precisas sobre a profundidade de instalação dos tubos, independentemente da temperatura do ar dentro da estrutura.

Detalhes da escolha do método adequado

O método de instalação de comunicações por perfuração horizontal é escolhido ainda na fase de projeto do processo específico. Se a instalação de tubos sem vala for realizada no âmbito da construção de algum objeto, como uma casa residencial, os trabalhos podem se tornar parte do projeto geral de construção.

Ao projetar, são consideradas as seguintes informações:

• comprimento das comunicações que precisam ser instaladas pelo método sem vala;
• diâmetro do invólucro ou tubo;
• material do qual as comunicações são fabricadas;
• profundidade na qual os tubos precisam ser instalados;
• tipo de tubulação (pressurizada ou não pressurizada);
• possibilidade de montagem de poços de partida e chegada com profundidade adequada;
• vias de acesso ao local do trabalho;
• disponibilidade de uma área suficientemente espaçosa para armazenamento de materiais, equipamentos, etc.;
• nível do lençol freático;
• outras características geológicas do terreno;
• planta de localização das comunicações já existentes no terreno.

Durante a construção, às vezes é necessário alterar o projeto já elaborado. Isso pode ser motivado pelo desejo de reduzir custos, utilizando, por exemplo, tubos plásticos em vez de tubos de aço. Além disso, a planta de localização das comunicações subterrâneas no local nem sempre é suficientemente precisa.

O diâmetro do tubo – um dos indicadores considerados na escolha dos métodos de instalação sem vala das comunicações. O poço deve ser um pouco maior

Durante a execução dos trabalhos, podem ser encontrados tubos ou cabos não contabilizados. Todos esses aspectos podem exigir alterações no projeto, o que pode influenciar também na decisão sobre o método de perfuração.

Se a profundidade de instalação das comunicações for pequena, existe o risco de subsidência da camada superficial do solo, especialmente se foi utilizado fluido bentonítico durante a perfuração. Nesses casos, é melhor optar pela perfuração horizontal por rosca sem-fim.

Muitas vezes, o método de perfuração é determinado pelo equipamento disponível na organização que executa o pedido.

Por exemplo, se os construtores dispõem de macacos ou de uma plataforma de perfuração horizontal direcional, então esta será preferida ao método de perfuração por cravação. Na maioria das vezes, essas mudanças são motivadas por considerações de vantagem econômica.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O processo de operação da plataforma para execução de perfuração controlada é demonstrado no vídeo:

A perfuração controlada – um método de alta precisão e relativamente barato para instalar comunicações sob uma estrada ou outro objeto. É importante projetar corretamente todos os trabalhos e seguir rigorosamente a tecnologia.

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