Ryzyko w zaawansowanych technologiach bezwykopowych



Pobieranie 21,03 Kb.
Data12.01.2018
Rozmiar21,03 Kb.

Warszawa 30.01.2005 r.


RYZYKO W ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGIACH BEZWYKOPOWYCH


Mija właśnie dziesiąty rok od rozpoczęcia stosowania w Polsce zaawansowanych bezwykopowych technologii wiertniczych w budownictwie. Pierwszą metodą która wtedy pojawiła się i relatywnie szybko rozpowszechniła, był horyzontalny przewiert sterowany ( HDD – horizontal directional drilling ). Polega ona w skrócie na wierceniu żerdziami otworu, zasadniczo z powierzchni terenu, ukośnie łukami pod przeszkodą aż do punktu wyjścia, również na poziomie gruntu, ustabilizowaniu go płuczką wiertniczą, poszerzeniu a następnie na instalacji w nim rury sprefabrykowanej w jednym odcinku poprzez wciągnięcie jej za pomocą żerdzi wiertniczych. Technologia HDD stosowana jest powszechnie do posadowienia dowolnego rurociągu średnicy nawet ponad metr, pod praktycznie każdą przeszkodą na dystansie nawet kilku kilometrów i na głębokościach w zasadzie dowolnych z punktu widzenia możliwości technicznych.


Drugą metodą, której inauguracja w naszym kraju miała miejsce 1998 roku, jest mikrotuneling. Technologia ta zasadniczo przewiduje wiercenie otworu najczęściej po prostej z nieznacznymi spadkami z komory startowej głębokości adekwatnej do zamierzonego poziomu wiercenia, do podobnej komory odbiorczej. Sam proces wiercenia odbywa się przy zastosowaniu głowicy mikrotunelowej o średnicy praktycznie takiej samej jak instalowana rura, dopychanej siłownikami, przekazującymi siłę nacisku poprzez cyklicznie dokładane rury w komorze startowej. Metoda służy głównie do instalowania pod przeszkodami prostych kolektorów, składających się ze specjalnych kilkumetrowej długości rur przeciskowych o średnicach, łączonych w komorze startowej, na dystansach najczęściej kilkuset metrów, na głębokościach ograniczonych możliwościami budowy komór.
Obie te wiodące techniki wciąż ewoluują, rozwijają się i łączą niektóre elementy obu technologii w coraz ciekawszych i bardziej wyspecjalizowanych zastosowaniach. Obie też metody posiadają swoje charakterystyczne ograniczenia i zagrożenia z tym związane, dlatego też ich wzajemne porównanie dostarcza ciekawych wniosków.
Wielokrotnie o ostatecznym wyborze zastosowanej metody wykonania przekroczenia pod przeszkodą, decydują argumenty i uwarunkowania związane z oceną skali ryzyka, ściśle powiązane z najważniejszą z punktu widzenia inwestora, sferą kosztów realizacji przedsięwzięcia.

Podstawowy problem z wyborem technologii wiercenia jest oczywiście aktualny w zakresie średnic lub sumarycznych przepływów docelowego rurociągu, możliwego do wykonania w obu technikach.


Najważniejsze ograniczenia i zagrożenia pierwszej metody ( HDD ), w odróżnieniu od mikrotunelingu, to konieczność scalenia rury przeznaczonej do instalacji w jednym odcinku a zatem występują tu wszystkie zagrożenia związane z zajęciem na kilkutygodniowy okres dużego obszaru np. w terenie zurbanizowanym, a także niebezpieczeństwo niepowodzenia finalnej instalacji, chociażby z tytułu potencjalnej awarii którejś z kilkudziesięciu rolek podporowych, zawiesi rolkowych, boczniaków, systemu balastowania rury. Wciąganie rury w otwór, z reguły o średnicy 1,5 krotnie wiekszej od rury, jest newralgiczną operacją, głównie z powodu bardzo ograniczonej czasowo stabilizacji przygotowanego otworu, którego żywotność szybko maleje wraz z przyrostem średnicy. Zasadniczo operacja ta jest często procesem nieodwracalnym i choć znanych jest wiele przypadków pomyślnego wyinstalowania zakleszczonej z różnych przyczyn rurociągów, to można przytoczyć nie mniej projektów zakończonych utratą rury, mimo zastosowania ogromnej ilości sprzętu i użycia sił rzędu 500 ton w przypadku rury stalowej DN 800. Mając to na uwadze, należy zawsze przeanalizować wszelkie potencjalne organizacyjne, administracyjne i finansowe skutki nieudanej instalacji, aczkolwiek przy tej metodzie, stosowanej najczęściej przy budowie rurociągów tłocznych, z uwagi na nieporównanie większe możliwości krzywienia trajektorii wierconego otworu, często można wykonać nowy otwór z zachowaniem tych samych punktów wejścia i wyjścia
Większości tego typu zagrożeń nie spotkamy przy zastosowaniu głowicy mikrotunelowej. Rura dokładana w stosunkowo krótkich odcinkach w komorze startowej powoduje nieporównywalnie mniejsze zapotrzebowanie na teren niezbędny do zajęcia i ogranicza się to do podobnej wielkości, co w przypadku HDD, placu maszynowego. Ryzyko polega na ewentualnym braku rytmicznych dostaw, rozładunku i opuszczaniu do komory kolejnych rur przeciskowych, których brak może spowodować nadmierną przerwę w prowadzeniu robót wiertniczych i w efekcie niebezpieczny przyrost sił niezbędnych do kontynuowania drążenia. Jakkolwiek w tej metodzie wiercony otwór jest tylko nieznacznie większy od średnicy kolektora, to jednak cały czas podparty i ustabilizowany mechanicznie głowicą mikrotunelową i popychającymi ją rurami, a kilkucentymetrowa szczelina pomiędzy otworem a rurą powinna być wypełniona smarującą warstwą bentonitu, to z praktyki wynika poważne zagrożenie zakleszczenia zestawu. Możliwości uwolnienia i uratowania głowicy jest kilka, jednakże nie zawsze są one skuteczne lub nie ma możliwości zastosowania ich w danym przypadku.

Podstawowym działaniem ratowniczym jest zmniejszenie sił pchania przez odtworzenie zewnętrznej warstwy smarnej poprzez odpowiednio dozowane iniekcje bentonitu. Uwarunkowane jest to jednak dostateczną ilością odpowiednio rozmieszczonych otworów w płaszczach rur przeznaczonych do tego celu, poważne zagrożenie powodzenia takiej operacji stanowi także brak dostatecznej ilości osprzętu, zdalnie sterowanych zaworów, odpowiednio rozmieszczonych stacji siłowników pośrednich i doświadczenia. Ogromne ryzyko niepowodzenia uwolnienia zestawu mikrotunelowego niesie ze sobą także niekorzystny układ warstw geologicznych, szczególnie jeśli mamy do czynienia z iłami pęczniejącymi w kontakcie z wodą. Nie sposób także pominąć kwestii rodzaju użytych rur przeciskowych. Praktyka wielokrotnie dowiodła, że najbezpieczniej wykonuje się kolektory używając elementów żelbetowych lub polimerobetonowych, które w odróżnieniu do znacznie od nich droższych rur GRP, są w stanie przenosić zwykle ponad dwukrotnie większe siły osiowe, rzędu 1000 ton przy średnicy 2000 mm.

Kolejną metoda ratowniczą jest wykonanie dodatkowej komory ratowniczej w miejscu zakleszczenia głowicy i uratowanie tego najcenniejszego elementu zestawu, lub kontynuowanie dalszego drążenia z nowej komory. Trudno jednak wyobrazić sobie tego typu operacje przy przekraczaniu przeszkód wodnych czy płyty lotniska, bądź zabytkowego terenu na którego rozkopanie nie pozwoli żaden urzędnik, ceniący swoje miejsce pracy w obliczu kolejnych wyborów. Dlatego też ryzyko utraty głowicy , rur a także zablokowanie lokalizacji naprawczej inwestycji, musi być zawsze starannie rozważone.

Kolejnym związanym nierozłącznie z oboma technologiami potencjalnym źródłem problemów jest rzetelne przeprowadzenie badań geologicznych. W tym przypadku bezpieczniejszą metodą zwykle bywa HDD, z uwagi na fakt, że wiercąc otwór mamy możliwość wielokrotnej zmiany stosowanych narzędzi i doboru ich do aktualnych potrzeb, pod warunkiem że dysponujemy pełną gamą takiego osprzętu lub jesteśmy w stanie sprowadzić go na tyle sprawnie, że nie zakłóci to procesu wiercenia. Ponadto używając zestawu żerdzi wiertniczych dobranych na zasadzie rura w rurze, jesteśmy w stanie zapuścić do otworu przewód pilotowy a potem obwiercić go za pomocą rur płuczkowych i odtworzyć otwór po dowolnie długim okresie czasu. Jest to cenna cecha zmniejszająca ryzyko utraty otworu w wyniku np. poważnej awarii wiertni, której usunięcie potrwało kilka dni czy tygodni. Nawet przypadki spadania do uformowanego otworu kilku sztuk metrowej średnicy otoczaków podczas instalacji rurociągu, nie skutkowały niepowodzeniem całego projektu. Mimo konieczności dwukrotnego wyinstalowania rurociągu, dodatkowych marszów z zastosowaniem specjalnego łapacza kamieni, ostatecznie instalacja ropociągu DN 800 o długości 650 m powiodła się za trzecim razem.

Poważnym ryzykiem, związanym nieodłącznie z instalowaniem stalowych rurociągów w ciężkich warunkach geologicznych, jest niebezpieczeństwo uszkodzenia warstwy izolacyjnej ocierającej się w otworze o pokruszone i ostre krawędzie skał. Co prawda możliwe jest przejęcie ochrony antykorozyjnej stali przez system ochrony katodowej, ale wiąże się to ze zwiększonymi nakładami na koszty eksploatacji takiego systemu, co inwestor stara się zwykle przerzucić na wykonawcę.

Zupełnie inaczej sprawy się mają w przypadku użycia niewłaściwie dobranej do rzeczywistej geologii głowicy, a szczególnie jej najważniejszych elementów – tarczy tnącej i systemu dysz wysokiego ciśnienia. Znanych jest bardzo dużo przypadków kiedy to głowica zaprojektowana do wiercenia w piasku straciła nieliczne zęby na otoczaku i nie była w stanie kontynuować drążenia. Podobnie brak dysz wysokiego ciśnienia przy napotkaniu warstwy ilastej lub niewłaściwe ich usytuowanie najczęściej kończy się poważnymi komplikacjami.

Dopiero w ostatnich latach upowszechniają się tarcze tnące typu uniwersalnego, znacznie droższe od tradycyjnych ale dające szanse na wyjście a opresji w przypadku głazu umiarkowanej średnicy. Brak wiedzy o występowaniu kamieni powoduje wysokie co do dokładności wiercenia oczekiwania zarówno projektanta jak i inwestora. Niestety w praktyce nawet zwiercony otoczak napotkany w okolicach obrzeża tarczy tnącej, jest jednak w stanie na tyle skutecznie zepchnąć głowicę z toru wiercenia, że żadne wysiłki najlepszego nawet operatora nie uchronią przed wykonaniem kolektora z odchyłkami trudnymi do zaakceptowania przez zamawiającego. Niestety metoda mikrotunelowa nie pozwala w praktyce na bezwykopowe naprawy przebiegu wykonanych kolektorów. Skutki finansowe tego typu wymuszonych niedoskonałości, szczególnie kolektora grawitacyjnego bywają bardzo dotkliwe dla wykonawcy i musi on brać je poważnie pod uwagę przy kalkulowaniu ryzyka poniesienia dodatkowych kosztów.
Kolejnym istotnym ograniczeniem dotyczącym obu metod jest ryzyko związane z powstawaniem zapadlisk na trasie wiercenia.

W odniesieniu do HDD problem zwykle nie jest źródłem poważnych kłopotów. Przewierty kierunkowe dużych średnic wykonuje się najczęściej poza terenami zurbanizowanymi i nawet spore zapadliska wokół punktów wejścia i wyjścia nie stanowią dużego problemu, chyba że w ich zasięgu znajduje się np. jezdnia asfaltowa lub wał przeciwpowodziowy. Osiadanie gruntu występujące w HDD może być większe niż przy mikrotunelowaniu, jednakże z uwagi na zasadniczo znacznie większą głębokość posadowienia, zwykle nie stanowi problemu.



Metoda mikrotunelingu z kolei najczęściej stosowana jest w miastach i ryzyko powstawania kawern i w rezultacie zapadlisk ma zupełnie inny wydźwięk. Niebezpieczeństwo to jest szczególnie duże w przypadku stosowania płuczek o niedostatecznych parametrach reologicznych, niedoświadczonej obsłudze czy błędu operatora. W praktyce ryzyko powstania zapadlisk istnie zawsze, chociażby w przypadku natrafienia w trakcie wiercenia na pustkę czy nie zinwentaryzowany kanał.
Ciekawym przykładem swoistej rywalizacji obu technik jest projekt przekroczenia Martwej Wisły w Gdańsku rurociągiem stalowym dużej średnicy. Początkowo projekt zakładał wykonanie w technologii mikrotunelowej, jednakże po dokładnej analizie okazało się że wykonanie ponad dwudziestometrowej głębokości komór technologicznych na nabrzeżach stanowi poważny problem a i tak głębokość posadowienia kolektora osłonowego dla rurociągu skutkowałaby przykryciem w najgłębszym miejscu rzeki zaledwie niespełna 3- metrowym. Ryzyko przebicia się wody do wierconego otworu i w konsekwencji zalania komory startowej a nawet utraty głowicy sprawiło, że rozpatrywana jest koncepcja wykonania przekroczenia za pomocą 2-3 sterowanych przewiertów horyzontalnych wierconych kilka metrów jeden od drugiego
Podobne dylematy czekają na rozstrzygnięcie w odniesieniu do nowych planowanych przekroczeń głównie w zakresie przekroczeń rzek.

Mirosław Makuch



©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna