Význam výplachových směsí pro úspěch řízeného horizontálního vrtání

Řízené horizontální vrtání je velmi sofistikovaná činnost. Bylo by chybou si myslet, že stačí mít stroj s dostatečným výkonem a můžeme s ním dosáhnout jakéhokoliv cíle, který se na obchodním trhu objeví. Mnohem důležitější než stroje jsou totiž lidé, kteří je obsluhují, jejich dovednosti a znalosti.

Význam výplachových směsí pro úspěch řízeného horizontálního vrtání

Každý vrt je prováděn v jiných podmínkách. O jeho úspěšnosti rozhoduje schopnost obsluhy těmto změnám přizpůsobit technologii provádění. Základem je výběr vhodného výplachu a parametrů vrtání.

Technologie řízeného horizontálního vrtání je dle mého názoru mezi stavaři dostatečně známá, při výstavbě infrastruktury se s ní setkáváme každodenně a dalo by se tedy předpokládat, že její principy není nutné zvláště podrobně prezentovat. Proto mne občas překvapí dotaz, který ukazuje, že míra znalostí u odborné veřejnosti není příliš hluboká. Pracovníci technického úseku jedné vodárenské společnosti se mne zeptali, jestli je v pořádku, že vrtaři, kteří jim provádějí bezvýkopovou pokládku vodovodního řadu v obci, nepoužívají bentonitový výplach a vrtají pouze s použitím čisté vody. Ve většině případů se dá tento postup označit jako hazard, který může vést k nevratnému poškození vtahovaného plastového potrubí nebo dokonce k jeho utržení. Skrytá vada může po čase způsobit poruchu vodovodu se všemi důsledky.



Vrtný výplach

Řízené horizontální vrtání je postaveno na provedení řízeného pilotního vrtu, který je veden v požadované trase mezi startovací a cílovou jámou. Tento vrt je obvykle malého průměru a pro vtažení potrubí musí být nejprve rozšířen. Během tohoto rozšiřování je nezbytné z vrtu vymístit dostatečný objem zemin nebo jiných materiálů tvořících okolí vrtu tak, aby bylo možné vtáhnout potrubí. Podmínkou je provedení otvoru o 20 až 50 procent většího, než je průměr vtahovaného potrubí. Pokud to neuděláme, vrtné nářadí pouze rozvolní vrtanou zeminu a při vtahování potrubí pak přebytečný materiál ve formě husté kaše částečně tlačíme před sebou, částečně odchází dozadu kolem vtahované trubky a ve velké míře je vtlačován do stran. Vyplývá z toho, že potrubí je podstatně více namáhané a stroj musí vynaložit mnohem větší sílu pro dokončení operace vtažení potrubí do vrtu. U malých profilů potrubí může velmi snadno dojít k překročení maximálních tahových sil a poškození potrubí, rovněž dochází k významnému prodloužení doby vtahování. Může dojít i ke zdvižení povrchu vozovky.



Hlavní úkoly vrtného výplachu

Hlavním úkolem vrtného výplachu je vynést odvrtanou zeminu z vrtu do jam. Musí být tedy schopen udržet částečky ve vznosu, zamezit jejich sedimentaci. Zároveň zajišťuje stabilitu vrtaného otvoru zpevněním a udržováním stěn tunelu, zajišťuje chlazení vrtných nástrojů, snižuje tření během vrtných prací i během vtahovaní potrubí do vrtu a vytváří ve vrtu hydrostatický tlak, který napomáhá stabilizaci stěn vrtu a omezuje přítoky vody do vrtu.
Výplach je tvořen suspenzí bentonitu ve vodě, jeho vlastnosti jsou často doplňovány polymery. Bentonit je jílovitá hornina, vzniklá zvětráváním třetihorních čedičů v alkalickém prostředí. Hlavními vlastnostmi jsou sorpční schopnost, bobtnavost a vysoká plasticita. Smísením s vodou vznikne silně viskózní tekutina, která je schopna udržet ve vznosu částečky odvrtané zeminy a vynést je do jam. Zároveň blokuje únik výplachu stěnami vrtu stejně jako pronikání okolních vod do vrtu. Pro různé geologické podmínky můžeme měnit viskozitu a další vlastnosti výplachu, dále rychlost proudění výplachu ve vrtu. Cílem tohoto ovlivňování je docílit vypláchnutí vrtu, tedy transport odvrtaných částeček do jam a uvolnění prostoru ve vrtu pro vtažení potrubí.
Komplikací při výběru správné receptury výplachu je skutečnost, že neexistuje univerzální složení vhodné pro všechny situace. Podmínky dané geologií se pro jednotlivé vrty mohou diametrálně lišit, pro dosažení optimálních vlastností výplachu musí být použity různé receptury. Často se podmínky mění i během jednoho vrtu v takovém rozsahu, že pro každou část vrtu musí být použita jiná výplachová směs.


Zkušenost z praxe

Praktický význam správného výběru výplachových směsí se projeví nejlépe při srovnání dvou vrtů v jedné lokalitě. S takovýmto případem jsme se setkali v srpnu u moravské obce Uhříčice při bezvýkopovém křížení Mlýnského náhonu v délce 130 m a řeky Moravy v délce 220 m. V obou případech bylo vtahováno ocelové potrubí dimenze DN300 mm s obetonováním pro vysokotlaký plynovod. Geologický průzkum v místě realizace určil v podloží toků štěrkopísky s kusovitostí do 25 mm, na březích překryté jíly a sprašovými půdami. Během vtahování potrubí pod Mlýnský náhon došlo k poruše vrtné soupravy a k prostoji cca půl hodiny. Po odstranění poruchy vtahování pokračovalo dále, ve vzdálenosti cca 40 m před cílem došlo k prudkému nárůstu tahových sil až na hodnotu 18 tun, postup byl zastaven. Potrubí muselo být vytaženo z vrtu ven a bylo zkoumáno množství a vlastnosti zemin vynesených z vrtu. Ukázalo se, že kusovitost štěrku přesahuje 30 mm s výskytem kusů až 50 mm velkých. Dá se tedy předpokládat, že během poruchy stroje došlo k zastavení výnosu štěrku do jam, štěrk začal rychle sedimentovat na dno vrtu a po obnovení prací potrubí jako buldozer před sebou tlačilo tyto štěrky až po okamžik, kdy došlo k ucpání tunelu a nárůstu tahových sil. Proto byla upravena receptura vrtného výplachu pro hrubé štěrky a potrubí bylo vtaženo se standardním tahem cca 11 tun. Zkušeností s přípravou optimálního výplachu bylo pak využito během prací na vtažení 220 metrů dlouhého potrubí pod řeku Moravu, kde i přes mnohem delší vzdálenost a váhu potrubí nepřesáhla maximální tahová síla 11 tun.
Závěrem se tedy dá jednoznačně konstatovat, že výběr vhodné receptury vrtného výplachu a volba optimálních parametrů vrtání má zásadní vliv na úspěšnost řízeného horizontálního vrtání. Nepochopení důležitosti těchto parametrů může vést v některých případech k tendenci využití mnohem větších strojů, než je potřeba a v jiných případech k tomu, že vysokými tahovými silami může být poškozeno potrubí.  Pokud při přípravě vrtu dojde k chybě v odhadu skutečných hydrogeologických podmínek, většinou je šance v průběhu prací provést korekci. Pokud však někdo tuto problematiku ignoruje z důvodů ryze ekonomických a snaží se u investora prosadit nízkou cenou, pak následky na kvalitě díla mohou být fatální. A to je i odpověď na otázku, zda je možné připustit řízené horizontální vrtání bez použití vrtného výplachu.

Ing. Ivan Demjan
TALPA-RPF, s.r.o.

TALPA - RPF, s. r. o.
Holvekova 36
718 00 Ostrava – Kunčičky
tel.: 596 237 019
e-mail: demjan@talparpf.cz
www.talparpf.cz

Vyhledávač stavebních pojmů

Nechte si zasílat měsíční newsletter

Na facebooku

NAŠI PARTNEŘI Další partneři