Ak-montazh.ru

Интернет-энциклопедия по ремонту
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вопросы по специфике бурения скважины шнеком

Шнековое бурение скважины

Автор: Благодатов Константин
Инженер-строитель, стаж — 27 лет

Шнековое бурение скважины

Конструкция шнека для ручного бурения скважин. Типовой набор приспособлений для выполнения работы. Технология бурения шахты в различных типах почвы.

Конструкция и виды шнеков для бурения скважины

Шнековые буры

Шнек применяется для создания неглубоких скважин для добычи воды. Чаще всего таким способом удается добраться до безнапорных водоносных слоев, расположенных на глубине 5-20 м. Обычно эту жидкость пить не рекомендуется, но решение о ее использовании окончательно принимается после проведения анализа в санэпидстанции.

Шнек представляет собой винтообразное изделие, которое ввинчивается в землю и поднимает на поверхность раздробленную почву. Приспособление состоит из оси с лопастями и наконечником. Существуют шнеки для ручного и машинного бурения.

Типы ручных инструментов и их предназначение приведены в таблице:

Тип шнекаОсобенности использования
С одним рядом лопастей, которые наклонены под углом 30-60 градусовДля бурения скважины в мягких и рыхлых почвах. Лопасти крошат грунт и поднимают наверх.
С одним рядом лопастей, которые наклонены под углом 90 градусовДля бурения скважины в плотных и гравийно-галечных пластах. Лопасти нарезают грунт и поднимают его без дробления. При извлечении из ствола земля с них не падает.
С двойной спиральюВторая ветка уменьшает отклонение инструмента в сторону при вращении.
С трубчатой центральной частьюПозволяет подавать воду в шахту во время бурения.

Пользователи выбирают шнековый метод бурения скважин из-за высокой скорости проходки и небольшой стоимости работы. Из недостатков можно выделить необходимость часто поднимать инструмент для его очистки и падение земли с приспособления обратно в шахту при выемке.

Вращать изделие тяжело, поэтому требуется участие двух помощников. Для бурения в скалистых грунтах рекомендуется приобрести сборно-разборное компактное устройство, работающее от электрической сети или бензинового двигателя. Если работа разовая, его лучше взять в аренду. Рабочий инструмент продается в строительных магазинах. При наличии достаточного опыта работы с металлом шнек можно изготовить самостоятельно из труб и металлических листов.

При шнековом бурении в скважину обязательно устанавливают обсадные трубы, выполняющие такие функции:

    Предотвращают осыпание стенок ствола;

    Для защиты ствола рекомендуется использовать металлические нержавеющие или пластиковые изделия. Срок их службы превышает 50 лет.

Подготовительные работы перед бурением скважины

Тренога для бурения скважины

Перед работой необходимо приобрести основные и вспомогательные приспособления, а также расходные материалы. Часть оснастки и составных частей для скважины легко сделать самостоятельно по нашим рекомендациям.

Для бурения понадобится тренога, состоящая из трех деревянных брусьев диаметром 15-20 см длиной 3-4 м или металлических труб (если есть лишние). Высота конструкции должна быть на 1,5-2 м больше того, что будет подниматься и опускаться.

Выполните сборку треноги в такой последовательности:

    Положите на землю 2 бруса в виде треугольника.

Установите изделие над местом будущей скважины и закрепите от перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого опоры вкопайте на 0,7-0,8 м в грунт, а под них подложите метровые брусья. Не рекомендуется фиксировать ноги на поверхности земли вбитыми вертикально ломами.

В нижней части шахты, в водоприемном участке, должен быть установлен фильтр. Его несложно сделать из куска обсадной трубы, который первым устанавливается в скважину.

Работа выполняется таким образом:

    Просверлите в колене на длине 100-110 см отверстия диаметром 5-8 мм в шахматном порядке. Между рядами оставьте зазоры 5 см. Чаще отверстия не сверите, они ослабят изделие. Вместо них можно выполнить прорези длиной 2,5 см и шириной 1-1,5 мм через 2 см.

Технология бурения скважины шнеком

Существуют различные технологии шнекового бурения скважин. Выбор методики зависит в основном от состава грунта над водоносным слоем. Если почва твердая на всей глубине шахты, обсадную трубу устанавливают после выполнения скважины. Однако в большинстве случаев она осаживается параллельно с опусканием инструмента или после его заглубления на 0,5-1 м.

Бурение скважины в твердой почве

Бурение скважины в твердом грунте

Бурить скважину шнеком рекомендуется в зимний период — все пространство рядом свободно, и нет проблем с размещением огромного количества грязи, которая поднимается наружу.

Такой способ бурения скважины в твердой почве наиболее простой в исполнении:

    Соберите треногу, как описано выше.

Закрепите к фильтру хомут с ручками, установите его в отверстие и опустите до упора. Сверху к фильтру прикрутите следующее колено и закрепите к нему в верхней части второй хомут с ручками. Демонтируйте ограничитель с нижнего колена и опустите конструкции до упора в верхний хомут. Повторяйте операцию до тех пор, пока фильтр и обсадные трубы не опустятся на дно. Если конструкция тяжелая, используйте треногу и лебедку для ее перемещения.

Затем рекомендовано выполнить промывку скважины, для чего установите в нее трубы и подайте воду под давлением. Жидкость вымоет грязь, которую удалите вместе с водой центробежным насосом. Процедуру повторяйте в течение 1-1,5 недель. После появления чистой воды образцы следует отнести в лабораторию для анализа.

Зазор между обсадными трубами и грунтом заполните цементным раствором, чтобы дождевая вода не загрязняла источник. Установите в скважину глубинный насос, после чего ее можно начинать эксплуатировать.

Для прохождения различных типов почв (сыпучих, вязких, каменистых) используйте другие инструменты, такие как бур-ложка, желонка, бур-стакан, бур-долото.

Читайте так же:
Почему на задней стенке холодильника собирается конденсат?

Бурение скважин в сыпучем или вязком грунте

Бурение скважины в сыпучем грунте

В отличие от предыдущего варианта стенки шахты укрепляют обсадными трубами одновременно с вращением шнека.

Работа выполняется в следующей последовательности:

    Пробурите в земле отверстие глубиной 1 м так же, как и в предыдущем разделе, и вытяните шнек из ствола.

Во время шнекового бурения скважин на воду воспользуйтесь нашими рекомендациями:

    Маркируйте обсадные трубы, чтобы быстро определять глубину скважины.



В статье приведены проверенные способы шнекового бурения скважины. Чтобы получить хороший результат, проанализируйте все сведения о подземных слоях грунта и по результатам подберите необходимый для вашего случая инструмент. Если придерживаться правил работы со шнеком, то через небольшой промежуток времени вы решите проблему водоснабжения участка.
Как сделать террасирование участкаКак сделать террасирование участка
Как сделать вентиляцию канализации своими рукамиКак сделать вентиляцию канализации своими руками
Очистка скважины от илаОчистка скважины от ила
Какую ванну выбратьКакую ванну выбрать
Утепление чердака глинойУтепление чердака глиной
Бани из вагончика: технология строительстваБани из вагончика: технология строительства
Пол в бане из плитки: пошаговая инструкцияПол в бане из плитки: пошаговая инструкция
Японская баня: технология строительстваЯпонская баня: технология строительства

© 2012-2020 Женский журнал TutKnow: здоровье, мода, красота, отношения, дети и кулинария (профессиональные рецепты и любительские)

Содержащиеся в журнале материалы и статьи могут включать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона №436-ФЗ от 29.12.2010 года «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию». 18+.

Какой метод выбрать для бурения скважины на воду?

На приусадебных участках, удаленных от центрального водопровода единственным выходом получить воду для питьевых и бытовых нужд является обустройство автономного источника. Вариантов такого водозабора существует немного. Это колодец и скважина. Для загородного дома второй вариант предпочтительнее, так как позволяет получить относительно чистую воду в достаточном объеме. Выбор способа бурения скважины зависит от глубины залегания водоносного пласта, его ресурса и геологических условий.

Какой вид источника выбрать?

Как правило, скважины бурят на три основных водоносных горизонта, отличающихся качеством воды, глубиной залегания и мощностью источника.

  1. Первый горизонт – верховодка. Располагается на небольших глубинах до 10 метров. По своему качеству вода годится только для технических нужд из-за недостаточной очистки. Степень загрязнения зависит от сезона, находящихся поблизости сельхозугодий и промышленных предприятий. Мощность пласта небольшая. Максимальный дебет не превышает 0,5 м 3 /ч. Годится для бурения абиссинской скважины или устройства колодца. Проходку ствола можно осуществить своими руками посредством несложных инструментов и оснастки.
  2. Второй водоносный пласт – песчаный. Глубина залегания от 10 до 50 м. Качество воды приемлемое, на глубоких горизонтах пригодна для питьевых нужд. Водоотдача такого источника стабильна и составляет от 1 до 2 м 3 /ч. Вскрывают месторождение механизированным способом бурения. Диаметр скважин на песок составляет от 5 до 10 см.
  3. Третий горизонт – артезианский. Располагается водоносный слой на известняках, залегающих на глубинах от 50 метров. Вода характеризуется высокой степенью очистки и представляет собой стратегический ресурс. Для вскрытия пласта и добычи воды требуется разрешение. Потенциал водоотдачи высокий – от 3 до 5 м 3 /ч. Объем воды стабильный. Бурение скважины осуществляется с применением специальной техники. Традиционно используют ударно канатный способ. Диаметр ствола такого водозабора в среднем составляет 12…14 см.

Классификация способов

Способы вскрытия водоносных горизонтов классифицируют по двум основным критериям.

  1. По виду применяемых механизмов и приспособлений:
  • Ручной;
  • Механический.
  1. По типу использования бурового механизма:
  • Роторный;
  • Ударно-канатный;
  • Шнековый;
  • Колонковый.

Особенности ручного бурения

Способ ручного бурения требует больших затрат физической силы, но позволяет сэкономить на оборудовании. Применяется при монтаже скважин глубиной не более 25 метров и проводится до тех пор, пока бур не дойдёт до водоупорного слоя.

В случае с ручным бурением используют:

  • комплект буровых головок (бур-долото, бур-ложка, змеевики, желонки);
  • штанги;
  • лебёдка или электрическая таль;
  • обсадные трубы;
  • для работы на большой глубине – бурильная вышка.

Процесс проходки ствола состоит из следующих этапов:

  1. Выкапывается небольшая яма глубиной в 40-50 см, в которой разместится бур.
  2. Затем один человек начинает вращение бура; когда он войдёт достаточно глубоко, вращать придётся вдвоём, потом – вчетвером.
  3. Через каждые 50-70 см вхождения в землю, бур необходимо вытаскивать и прочищать, чтобы грязь не залепила всю головку.
  4. Если грунт слишком жёсткий, получившееся отверстие нужно необходимо заливать водой.

В момент заполнения шахты водой изнутри, работа прекращается. Теперь остаётся только откачать грязную воду с примесями – примерно 5-7 литров. Для этого понадобится насос.

Главное преимущество ручного метода – низкая стоимость, однородная структура ствола на всей длине. Тем не менее, использовать его можно лишь на малой глубине. Дебит и срок эксплуатации такой скважины оставляют желать лучшего.

Специфика роторного бурения

Роторный способ применяют при бурении скважин различной глубины. Тут уже не обойтись без специального оборудования, а именно – самоходной буровой установки, габариты и оснащение которой зависят от условий работы.При походке ствола снаряд с долотом вращательным движением разрушает породу, постепенно углубляясь к пласту.

  • Для бурения в плотном каменистом грунте используется модель УРБ-2А2.
  • В условиях полной застройки – МБУ-2М.
  • Для проходки промышленных скважин глубиной до 500 метров – УРБ-3АМ.

Буровая установка снабжается полой мачтой, внутри которой размещается подвижный вал с долотом. При включении вал начинает вращаться, приводя в движение долото, острые края которого пробивают в породе ствол необходимого диаметра.

Читайте так же:
Предохранительный клапан в системе отопления: виды, назначение, схемы и монтаж

В процессе проходки производится промывка, в ходе которой скважина освобождается от слоя выработанного грунта. Промывка может осуществляться двумя способами:

  1. прямым;
  2. обратным.

В первом случае струя воды подаётся в скважину сверху; смешиваясь с грунтом, она заполняет её целиком, после чего выходит наружу в верхней части. Метод универсален, поскольку может использоваться на любой скважине и дополнительно расширяет её диаметр, что впоследствии обеспечит больший дебит.

Недостаток прямой промывки – повреждение структуры водоносного горизонта.

При обратной промывке вода поступает в скважину самотёком, после чего вместе с грунтом выкачивается при помощи насоса. Такой метод обеспечит ещё большее значение дебита, но потребует больших капиталовложений.

Ударно-канатное бурение

При таком способе, разрушение породы производится за счёт резкого механического воздействия, а именно – падения тяжёлого предмета с высоты. В качестве такого предмета выступает забойный стакан – кусок стальной трубы с буром на конце. В корпусе трубы делают несколько отверстий для быстрой очистки от грунта при вытаскивании. Освобождение стакана от породы производится через каждые 50 см проходки.

К задней части стакана крепится трос или канат, другой конец которого расположен в верхней части буровой вышки. Вышкой называют сборную конструкцию из брёвен, металлических балок или труб высотой от 2 м. Для бурения скважин глубиной от 20 м используются канатно-ударные бурильные установки.

Преимущества

Ударный метод обладает рядом преимуществ.

  • Его можно использовать для работы с прочными каменистыми грунтами
  • Стакан не портит водоносный слой и стенки скважины и легко очищается.
  • Способ можно использовать для изучения характеристик грунта на определённых слоях.
  • Монтаж скважины можно проводить сразу после окончания бурильных работ.

Недостатки

Из недостатков метода можно выделить следующие моменты:

  • Низкая скорость бурения.
  • Невозможность использования на песчаном грунте.
  • Метод годится только для вертикального бурения.

Шнековый метод

Основным инструментом, использующимся при данном методе, является шнек. Чтобы понять его устройство, представьте себе ледовый бур для зимней рыбалки, только больших размеров. Шнек работает аналогичным способом – его вставляют в подготовленную яму и вращают при помощи мобильной буровой установки.

Шнековый способ отличается высокой производительностью – при его использовании можно провести бурение в самые короткие сроки. Обуславливается такая скорость за счёт быстрой выемки породы из скважины – она выходит сама, перемещаясь вдоль сплошной винтовой поверхности шнека. Диаметр винта может доходить до 1500 мм.


Кроме того, шнековое бурение идеально подходит для работы на песчаном и болотистом грунте и не предполагает никаких физических усилий либо серьёзных затрат на оборудование.

Из недостатков можно выделить невозможность его использования на каменистой почве, а также ограниченную глубину – не более 50 метров.

Колонковый метод

В основном, применяется при бурении промышленных скважин, а также для исследовательских работ. Порода разрушается при помощи специального долота – пустотелой трубы, оборудованной резцами. Проникая вглубь грунта, она отсекает его от основной структуры, после чего не составляет труда вымыть его наружу при помощи направленной струи воды под давлением.

Высокая функциональность колонкового способа бурения позволяет использовать его не только при бурении скважин, но и для строительных работ – например, если необходимо проделать отверстие в железобетонной плите. Долото приводится в движение при помощи буровых установок ЗИФ.

  • Преимущества метода очевидны – высокая скорость работы, взаимодействие с любыми видами породы, мобильность и малые габариты буровой установки.
  • Из недостатков можно выделить небольшой диаметр трубы долота (не больше 150 мм) и быстрое стачивание коронок, что приводит к дополнительным расходам.

Общие рекомендации по выбору способа

Выбор метода зависит от трёх основных параметров:

  • типа грунта;
  • диаметра сечения ствола;
  • глубины проходки.

Для скважин малой глубины в мягком грунте рекомендуется использовать шнековый или ручной метод, в твёрдом – ударно-канатный.

Помимо этого выбирая способ бурения, обратите внимание на дополнительные критерии:

  • необходимый объем воды;
  • частота использования;
  • качество воды;
  • стоимость, которую придётся затратить на сооружение автономного источника, а именно – рациональность подобных расходов.

Перед проведением бурения скважины на малую глубину следует учитывать внешние факторы – климатические условия, сезонные изменения грунтовых вод, близкое расположение сельскохозяйственных угодий и объектов с вредным производством.

При монтаже артезианских скважин потребуется их регистрация в надзорных органах и оформление соответствующих документов, а значит – новые траты времени и денег.

Помните, что водозабор, изготовленный качественно, с учётом всех оказывающих влияние факторов, прослужит Вам на протяжении многих лет. Перед составлением заказа на бурение, необходимо получить профессиональную консультацию, провести экспертизу на наличие воды, подобрать наилучшее место для размещения скважины в отдалении от септиков и выгребных ям. При обнаружении каких-либо неисправностей в её работе лучше не рисковать и обратиться за помощью к специалистам, проводившим монтаж.

О шнековом бурении скважин и устройстве свайных оснований

Помните знаменитую легенду о том, как один древний грек бегал обнаженным по улицам Сиракуз и кричал: «Эврика». Нравы, как и климат были мягкими, да и «Эврика» грек кричал по совершенно иному поводу, но архимедов винт уже существовал и вполне успешно справлялся с задачами подачи воды в оросительные системы полей и садов древнего мира.

Читайте так же:
Как почистить накопительный бойлер Electrolux EWH 100 Magnum?

Казалось бы, какое отношение имеет упомянутый грек и изобретенный им винт к проблемам шнекового бурения? А отношение самое непосредственное, поскольку винт Архимеда является прообразом шнека, который мы и применяем для производства бурильных работ.

Шнек — стержень снабженный сплошной винтовой поверхностью расположенной вдоль продольной оси упомянутого стержня. Винтовая поверхность шнека обеспечивает экскавацию грунта из скважины.

Чем замечателен шнек или архимедов винт? Очевидно тем, что бурение и экскавация грунта происходит одновременно. Также тем, что контактная поверхность между стенками скважины и наружными краями винта может быть не идеальной, небольшие зазоры допустимы и иногда даже полезны. За один поворот шнека черпается достаточно большое количество грунта относительно угловой скорости бурового снаряда, кроме того, грунт, осыпающийся из верхних секций шнека, попадает в предыдущую секцию и продолжает свое движение вверх по стволу скважины. В процессе бурения и экскавации грунта устанавливается динамическое равновесие, что препятствует снижению эффективности экскавации. Но, у каждого способа есть и своя оборотная сторона. При шнековом бурении затраты мощности относительно диаметра скважины меняются нелинейно, зависимость степенная (квадратичная), что делает устройство скважин больших диаметров (более 1000 мм) если и не невозможным, то крайне не эффективным с точки зрения затрат энергии и необходимости приобретать дорогостоящее мощное оборудование.

Несмотря на отсутствие жестких требований к контактной поверхности между стволом скважины и шнеком, следить за формой шнека надо обязательно, а для предотвращения повышенного износа винтовой поверхности на ее наружный торец наплавляют твердосплавный материал при помощи специальных электродов.

Производительность бурения шнеком зависит не только от материала шнека и его конструкции, но и от правильного подбора режущего инструмента. На конце шнека, устанавливают отъёмный бур с резцами. Резец – расходный элемент бурового снаряда, заменяемый машинистом по мере износа. Кроме того, диаметр бура по своим размерам должен всегда превосходить диаметр винтовой поверхности шнека (около 0,3-0,5% диаметра винтовой поверхности), чтобы не допускать заклинивания шнека, преждевременного износа и поломки винтовой поверхности из-за силового контакта между упомянутой винтовой поверхностью и стенкой скважины.

Для нормальной, производительной работы шнекового снаряда, необходимо: правильно подобрать материалы резцов, конструкцию бурового снаряда или непосредственно бура. Очень важно также правильно подобрать шаг винтовой поверхности в зависимости от типа грунта. Практика показала, что применение двухлопастного бура эффективнее. При применении однолопастного бура, со временем, происходит цикличное обкатывание внутри скважины. Шнек начинает «болтать» внутри ствола, появляется реактивный момент, который отжимает бур от стенок. При работе двумя лопастями силы выравниваются, бур идёт ровно и выполняет скважину правильной геометрии. Существует много различных пород и различных климатических условий: мерзлота, скалы, разборная скала, песчаные, глинистые и суглинистые почвы и т. д. Для каждого варианта подбирается бур, резцы и шнек наиболее приемлемой конструкциии.

Во время длительного бурения наиболее уязвима нижняя часть шнека, и подвергающиеся износу наружные края винтовой поверхности шнека. Поскольку нижняя часть бурового снаряда находиться в работе чаще, а наружная часть винтовой поверхности изнашивается быстрее, возможны изменение формы в виде конуса, что чревато проблемами как при дальнейшем использовании инструмента (повышенные затраты мощности на бурение, увеличение времени проходки), так и при установке армокаркаса. Aрмокаркас, цепляясь за стенки скважины, не доходит до необходимой отметки. Такая скважина не пригодна для устройства сваи.

Во время бурения скважины возможна проходка карстовых полостей, что может негативно сказаться на последующем устройстве сваи. Селевые, грязевые или карстовые участки будут способствовать оттоку бетона. В этом случае, необходимо применение обсадной трубы. Поскольку встречаются достаточно обширные карстовые полости, зачастую, трубу оставляют в скважине.

Непрерывное бурение

Бурение с помощью шнекового снаряда (либо нескольких секций шнека), на конце которого находится буровой инструмент, с непрерывной экскавацией грунта.Непрерывный способ бурения производится на взрыхлённых грунтах или шламах. Грунт поднимается непрерывно, вследствие этого данный способ наиболее производительный, однако и самый энергоемкий. Применяется (в основном) для устройства скважин глубиной до 10-20 метров.

Цикличное бурение

Бурение инструментом, имеющим на конце либо ковшовый бур, либо небольшую часть шнека на который можно набрать грунт и извлечь его. Инструмент очищают различными способами и возвращают в скважину. Этот метод менее производительный, поскольку при большой глубине неизбежны холостые пробеги инструмента, иногда очень значительные. Но, существует преимущество — при больших диаметрах (от 1000 мм) требуется существенно меньшая мощность на бурение скважины, относительно непрерывного способа бурения.

Условно цикличный способ бурения

Буровые установки не всегда обладают ходом подачи, необходимым для погружения шнека на проектные отметки. Какую-то часть можно погружать за один ход буровой каретки, но если хода недостаточно для достижения проектных глубин, то шнек наращивают секциями. К находящемуся в забое шнеку присоединяют дополнительную секцию, а дополнительную секцию, в свою очередь, присоединяют к буровому вращателю. При проходке скважины, шнек наращивают снова и снова, до достижения необходимых глубин.

Бурение с помощью телескопического шнека

Внутри центрального стержня (трубы) шнека находится штанга, которая имеет возможность перемещаться вдоль оси трубы, увеличивая таким образом длину бурового снаряда. Штанга фиксируется на необходимой длине специальным упором. При большой длине шнека и использовании малых диаметров стержня, возможна потеря устойчивости (изгиб шнека). Как правило, указанная ситуация возникает при использовании принудительной подачи, использовании дополнительных пригрузов и устройств, механизмов подачи. Потеря устойчивости чревата разрушением и выходом из строя бурового снаряда. Одним из способов избежать этого является использование как подвижных, так и неподвижных люнетов. Неподвижный люнет используется для лучшего наведения инструмента на точку бурения и сохранения устойчивости бурового снаряда. Подвижный (промежуточный) люнет, который движется с кратной скоростью по отношению к буровой каретке обеспечивает дополнительную поддержку, для сохранения формы и предотвращения потери устойчивости.

Читайте так же:
Какой котел выбрать для коттеджа в 300 квадратных метров?

Бурение шнеком с применением обсадных труб

Шнековое бурение может применяться на любых грунтах, в том числе, и на несвязанных (песок, супесь и т. п.), если при этом используется дополнительное приспособление — обсадные трубы.

Осыпающийся грунт укрепляют и изолируют от шнекового бурового снаряда используя обсадную трубу. Буровой снаряд для цикличного бурения находится внутри трубы.

Трубу устанавливают в скважину вместе со шнеком и осаживают при проходке скважины. Привод на вращение должен осуществляться как на трубу, так и на шнек (допускается попеременное включение). Осадка трубы и бурение выполняются одновременно. При достижении обсадной трубой уровня грунта, на неё, сверху, устанавливают вторую, третью, и т. д., трубу пока не будет достигнута необходимая по проекту глубина. Трубы соединяют между собой байонетным креплением, выполненным непосредственно в трубе. На нижнем торце первой трубы выполняют режущую коронку для увеличения эффективности проходки. Далее, извлекают из этих труб шнек, а скважину заполняют жидким бетоном, устанавливают армокаркас и после отверждения бетона получают сваю. Во время заполнения бетоном обсадной трубе сообщают вибрацию, с помощью которой, по мере наполнения скважины, обсадная труба извлекается. Существует способ подачи бетона с помощью полого шнека с одновременным, извлечением шнека из скважины. В этом случае, шнеку сообщают вращение, которое препятствует, осыпанию слабого, несвязного грунта. Шлам, в процессе устройства сваи, постоянно удаляется.

Данный способ устройства свайных оснований достаточно дорог, но, на сегодняшний день, применяется все больше, особенно, в городском строительстве, где недопустим ударный способ погружения свай и связанные с ним сейсмические возмущения, а применение сваевдавливающей техники и вибропогружателей по разным причинам невозможно.

Способы бурения скважин: колонковое, роторное, шнековое

Устройство водозаборной скважины сопряжено с применением различных методов бурения. Рыхлые и насыщенные водой грунты извлекают с помощью желонки. Для проходки по глинистым и скальным породам используют способы бурения скважин, основанные на вращательном принципе.

В работе задействованы механизмы, позволяющие производить разработку грунтов различных типов и на разную глубину.

  • Виды буровых способов
  • Специфика колонкового бурения
    • Используемое оборудование и инструменты
    • Технология колонкового бурения
    • Веские достоинства и недостатки
    • Задействованное оборудование и инструменты
    • Технология шнекового бурения
    • Плюсы и минусы применения шнека
    • Применяемое оборудование и инструменты
    • Своеобразие роторной технологии
    • Достоинства и недостатки роторного бурения

    Виды буровых способов

    Ранее бурение водоносных скважин для личного пользования осуществлялось в основном ручным способом. Это было трудоёмкий и длительный процесс, поэтому не каждый владелец участка или дачи мог похвастаться наличием собственного источника водоснабжения. Постепенно механизированное бурение вытеснило ручные методы благодаря значительному облегчению и ускорению процесса.

    Сегодня практически все водоносные скважины бурятся механизированным способом, который основан на разрушении грунта, подаче его на поверхность одним из двух способов: сухим, когда отработанный грунт убирается из скважины при помощи механизмов и гидравлическим, когда он вымывается водой, поданной под напором или самотёком.

    Различают три основных способа механического бурения:

    • Вращательный (грунт разрабатывается вращением).
    • Ударный (бурснаряд разрушает грунт ударами).
    • Вибрационный (грунт разрабатывается высокочастотными колебаниями).

    Вращательный способ считается самым высокопроизводительным, в 3-5 раз превышающий по эффективности ударный и в 5-10 вибрационный. Кроме этого вращательный способ самый недорогой и доступный, его нередко применяют в качестве основного метода ручного бурения.

    Вращательные способы бурения

    В свою очередь вращательный способ бурения, широко применяемый для сооружения скважин на воду, подразделяется на три основных вида бурения:

    • колонковое;
    • шнековое;
    • роторное.

    Каждый вид вращательного бурения имеет свои особенности и выполняется специально предназначенным для этого оборудованием. Рассмотрим эти виды бурения более подробно, определим, в чём их различия и какой метод необходимо применять в каждом конкретном случае.

    Специфика колонкового бурения

    Колонковое бурение — механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы. Буровой снаряд для колонкового бурения представляет собой толстостенную металлическую трубу.

    Вверху колонкового бурового снаряда расположено приспособление для присоединения штанг, необходимых для наращивания буровой колонны. Внизу — коронка, вид которой подбирается в зависимости от категории подлежащего бурению грунта.

    Суть колонковой технологии

    Захват разрушенного грунта

    Освобождение колонкового бура от грунта

    Грунт для колонкового бурения

    При проходке колонковым методом грунт разрушается кольцеобразной коронкой. Внутренняя часть керна при этом сохраняется в не разрушенном виде. Для облегчения процесса бурения по твердым и полутвердым суглинкам, глинам, скальным породам на забой подается промывочная жидкость.

    Колонковый способ бурения скважин на воду

    Шлам с забоя иногда удаляют промывкой — нагнетанием в ствол выработки большого количества воды. Чаще всего промывку заменяют продувкой сжатым воздухом, поставляемым компрессором внутрь трубы. Данный тип бурения позволяет бурить скважины глубиной до 1000 метров и диаметром от 8 до 20 см.

    Механическое колонковое бурение производится буровыми установками типа ЗИФ, УГБ, УКБ, монтированных на автомобили типа КАМАЗ, КРаЗ, трелевочные тракторы и т.д. В варианте для ручного бурения колонковую трубу укорачивают, называют колоколом или стаканом. С последним, перевернутым вверх дном предметом обихода, конструктивно схожа колонковая труба.

    Бурение колонковым способом используется в следующих случаях:

    • геологоразведка полезных ископаемых;
    • бурение разведочных скважин;
    • устройство водоносных скважин любой глубины, в том числе безфильтровых скважин в скальных породах.

    Для устройства частных скважин на воду в некоторых случаях колонковый способ используется перед тем, как начать шнековое или роторное бурение, выполняя одновременно разведывательную и подготовительную роль.

    В устройстве частных скважин колонковое бурение используется в комплексе с ударно-канатным. Глинистые слои проходят колонковой трубой. Пески неплотного сложения, гравий и галечник с песчаным заполнителем, которые не задерживаются в колонковой трубе, извлекают из ствола желонированием.

    По эффективности колонковый метод несколько уступает шнековому способу бурения водозаборных скважин. Шнеком бурят быстрее, но он не позволяет полностью освободить ствол от пробуренной породы. Их редко используют в паре. А уж если приведется, то шнеком проходят первые несколько метров.

    Коронки для колонкового бурения

    Используемое оборудование и инструменты

    Для колонкового бурения используются следующие инструменты:

    • буровые коронки из алмазного или другого твёрдосплавного материала (сталь, вольфрам, победит);
    • колонковая труба;
    • труба для отвода шлама;
    • штанги, требующиеся для наращивания буровой колонны;
    • муфтовые соединения, переходники между трубами, промывочный сальник.

    При бурении в скальных породах буровая коронка быстро изнашивается и подлежит замене. Материал коронки — дорогостоящий, выдерживающий колоссальные нагрузки, наибольшее распространение получили алмазные буровые варианты. Все используемые в процессе бурения инструменты должны соответствовать соосности, т.е. располагаться ровно относительно оси бурения.

    Технология колонкового бурения

    Главная особенность колонкового бурения — прохождение породы с полным её сохранением в колонковой колонне. Т.е., при работе бурильного оборудования коронка по кольцу разрушает грунт, который по мере заглубления проталкивается в колонковую трубу и удерживается в ней за счет собственной плотности. При извлечении наполненной трубы из ствола выработки, ее освобождают от керна путем простукивания кувалдой.

    Поэтапный процесс колонкового бурения выглядит следующим образом:

    • бурильную коронку соединяют с колонковой трубой;
    • колонковая труба соединяется со штангами, которые наращиваются по мере углубления;
    • верхняя штанга закрепляется в буровом станке;
    • бурильный станок вращает буровую колонну и постепенно «ввинчивает» ее в грунт;
    • колонковая труба постепенно наполняется керном — заклинившим в ее полости грунтом;
    • после проходки 50 — 70 см буровая колонна извлекается на поверхность, штанги по очереди отсоединяются до тех пор, пока не извлечется колонковая труба;
    • трубу освобождают от выбуренной породы;
    • опорожненный снаряд снова опускают на забой, наращивая буровую колонну штангами.

    Действия производятся в описанном порядке до тех пор, пока скважина не вскроет водоносный горизонт и не заглубится на 50 см в нижележащую водонепроницаемую породу.

    Если фиксация верхнего водоносного горизонта не является целью проходки, то верхние слои можно бурить с промывкой. В этом случае насос продаёт промывочный раствор через шланг внутрь труб. Затем раствор выносит выработанный грунт на поверхность.

    Схема колонкового бурения

    Веские достоинства и недостатки

    В сравнении с ударно-канатным и роторным способом механического бурения колонковое производится довольно быстро, значительно сокращая время проведения работ. Главный его недостаток — невозможность подъема рыхлых грунтов и насыщенных водой галечников. Медленно продвигается по скальным породам, для проходки валунов требуется долото.

    К достоинствам колонкового бурения относят:

    • высокую производительность и возможность бурить скважины глубиной свыше 100 м;
    • сокращение нагрузок на бурильное оборудование за счёт разрушения глинистой породы, сравнимым с ее вырезанием;
    • возможность применения мобильной буровой установки компактных габаритов.

    Колонковое бурение — один из самых скоростных методов устройства водозаборных выработок. Скважину на песок с его применением можно пройти за один рабочий день.

    Особенности шнекового бурения

    Этот тип бурения сегодня наиболее часто используется при устройстве водоносных скважин в частных хозяйствах. Особенностью шнекового бурения является то, что разрабатываемая порода полностью удаляется из створа скважины без привлечения дополнительного оборудования. Метод напоминает ввинчивание, позволяет бурить на глубину и одновременно удалять ненужный грунт.

    Используемый для бурения инструмент называется шнек. Представляет собой металлический стержень с лопастями. Завинчиваясь в грунт, шнек разрушает породу, которая задерживается на его лопастях. Из-за специфики конструкции шнеком невозможно полностью освободить забой от отвала. Поэтому его в основном применяют для проходки верхних слоев.

    Буровая установка для шнекового бурения

    Бурение с использованием шнека не требует больших усилий и финансовых затрат, поэтому сфера применения данного способа достаточна широка: геологоразведочные скважины, прокладка коммуникаций, устройство буронабивных скважин и частично бурение на воду. Его сейчас активно применяют для устройства абиссинских колодцев, чтобы не забивать полностью скважину-иглу в плотный грунт, а слегка облегчить процесс погружения ствола в заранее разрушенную породу.

    Метод подходит для разработки водоносных скважин глубиной до 30 м на мягких и рыхлых грунтах и до 20 м на средне-плотных. После проходки шнеком и установки обсадки, ствол скважины обязательно очищается желонкой от неизвлеченной породы.

    Шнек категорически не подходит для работы в скальных породах! Его используют для частичной проходки скважин до 120 м, при этом данный метод комбинируется с другими: роторным, ударно-канатным, колонковым.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию