Шнековое бурение особенности технологии и ее достоинства, этапы работ

Разновидности скважин на воду

В первую очередь конструкция скважины определяется типом водоносного пласта.

Нужно узнать, насколько глубоко залегает вода на вашем участке.

Бывают они такими:

1. Верховодка: самый верхний и самый загрязненный слой, чаще всего залегающий на глубинах до 2,5 м (иногда – до 10 м). За редкими исключениями качество этой воды не позволяет применять ее для питья и приготовления пищи – только для технических нужд. Добывается с помощью обычного колодца.
2. Артезианские воды: самый глубокий, чистый и производительный водоносный пласт. Но добыча такой воды, имеющей идеальное качество, допускается только при наличии специальной лицензии. Да и построить артезианскую скважину самостоятельно невозможно – обычно пласт залегает глубже 50-ти м и только в очень редких случаях выходит на 30-метровый горизонт.
3. Напорный пласт: обычная глубина залегания – от 30 до 50 м. Источники данной разновидности часто называют «скважиной на известняк», хотя водоносный пласт может быть образован не только известняком (это наиболее желаемый вариант), но и суглинками, а также гравийно-галечными отложениями.
4. Безнапорный пласт: именно сюда – на глубину до 20 м – чаще всего добираются буровики-самоучки. Как правило, пласт состоит из пропитанного водой песка, откуда и пошло название – скважина на песок. Также не исключена галечниковая, гравийная структура и некоторые другие варианты. В большинстве случаев вода имеет приемлемое качество, но ее обязательно нужно сдать в лабораторию для анализа. Естественный напор отсутствует, поэтому необходим погружной насос и прочный водопровод. Также потребуется установка песочного фильтра.

У скважин на известняк есть два существенных достоинства:

• Отсутствует необходимость устанавливать песочный фильтр в нижней части ствола.
• Вода за счет естественного напора может подниматься довольно высоко, что облегчает эксплуатацию скважины и снижает требования к насосу и трубам.

Расположение водоносного слоя

Однако, несмотря на все плюсы подобную скважину своими силами делают очень редко, так как она является слишком глубокой.

Согласно расчетам, при глубине залегания вод свыше 20 м делать скважину своими руками нецелесообразно – нанять профессионалов со специнвентарем будет дешевле.

Если вы добрались до безнапорной воды на отметке 12 – 15 м, лучше не останавливаться, а по возможности углубляться далее, чтобы добраться до известняка. Известняковая скважина по сравнению с песчаной имеет целый ряд преимуществ, среди которых большая производительность (5 куб. м/сут против 2-х) и более длительный срок эксплуатации – 50 лет против 15-ти.

Особенности бурения шнеком

Ограничением является наличие глинистых пластичных грунтов, которые налипают на бур и не выдаются на поверхность. Это означает, что процедура теряет свой смысл. Шнековое бурение – технология скоросного бурения, за сутки можно пройти до двух сотен метров.

При производстве работ необходимо учитывать температурный режим. Механическое воздействие на бур приводит к его перегреву, если скорость вращения слишком высока. Есть буры, которые оснащены системой водяного охлаждения. В данном случае предполагается подача охлаждающей жидкости в шурф. Шлам должен заполнять полости, ограниченные спиралью, не более, чем на треть.

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.

Строительство приямка своими руками

Процесс строительства приямка начинается с рытья котлована нужной глубины, формы и размера.

Рытье котлована под приямок

Для строительства приямка выкапывают котлован глубиной в 1,5-2 метра. Его размеры должны быть больше на 30-40 см внутреннего сечения сооружаемой конструкции. Дно котлована выравнивают и тщательно утрамбовывают. Чтобы защитить стенки котлована от попадания воды, их стоит на время обложить пленкой.

Самыми популярными и простыми в исполнении являются приямки прямоугольной и круглой формы.

Нужно ли бетонировать дно приямка – спорный вопрос. С одной стороны монолитный “пол” удобен для проведения ремонтных работ и обслуживания скважины.

Он исключит проникновение паводковых вод в затрубное пространство в случае затопления сооружения в межсезонье. Однако подвижки грунта, происходящие из-за периодического промерзания и оттаивания, способны его изрядно повредить и перекосить.

Самый лучший способ обустройства дна приямка – соорудить «подушку» из щебня и песка толщиной в 10-15 см. В качестве водонепроницаемого слоя можно использовать глину. Образующиеся в результате усадки грунта ямки нужно будет лишь периодически выравнивать.

Возведение стен сооружения

Стены приямка можно соорудить, используя для этого бетонные кольца для колодцев или оставшихся после демонтажа какой-либо постройки битый кирпич. Для возведения стен нужной толщины кирпич укладывают в один слой.

При желании стенки сооружения можно сделать бетонными. Для этого из старых необрезных досок сколачивают опалубку на расстоянии 7-10 см от стен котлована устанавливают арматурную сетку. А затем полости опалубки заливают бетонным раствором.

В процессе возведения стен приямка не забудьте оставить достаточное количество проемов, которые понадобятся для подведения кабелей и водопровода.

Через 5-7 дней, когда раствор приобретет необходимую прочность, приямок перекрывают деревянными балками или досками.

Оголовок приямка можно прикрыть на выбор:

• бетонной крышкой;
• металлическим люком;
• дощатым щитом, усиленным деревянными брусками.

Крышку приямка делают съемной, что иметь возможность в любой момент провести профилактический осмотр или выполнить ремонтные работы. Например: демонтировать трубу или поднять насос.

Приямок – по сути является самодельным кессоном. Простые способы его обустройства описаны в статье – Как сделать кессон для скважины своими руками: варианты устройства и способы их реализации

Возможности и преимущества

Не требуются обсадные трубы или бурение скважин с промывкой

Полые шнеки позволяют полностью заменить обсадные трубы, и выполнять бурение с одновременной непрерывной обсадкойвертикальных и наклонных скважин в сложных геологических условиях без использования обсадных труб или очистного агента (бурения с промывкой).

— Безопасная работа вблизи существующих зданий, без «подсаживания грунтов»

Полые шнеки компании «СБТ» обеспечиваютминимальное «подсаживание грунтов»за счет резкого уменьшения подъема выбуренной породы, поднимаемой спиралью шнеков при бурении скважины в обводненных грунтах, благодаря оптимизации шага и высоты спирали шнеков.

— Повышенная несущая нагрузка свай

В процессе бурения происходит уплотнение стенок скважины, что оказывает положительное влияние на несущую способность свай, по сравнению со сваями, выполненными по технологиям с обсадными трубами или с промывкой.

— Высокое качество свай, концентричное расположение армокаркаса

Оригинальная конструкция полых проходных шнеков ШГ с извлекаемым долотом, обеспечивает спуск армокаркаса в колонну шнеков, с последующим заполнением шнеков бетоном. Благодаря полым шнекам, каркас имеет гарантированное концентричное расположение по всей глубине сваи, образуя при этом ровный защитный слой бетона.

— Эффективное бурение в сложных грунтах

Полые шнеки ШГ оснащаются оригинальными баровыми долотами со сменными твердосплавными резцами для скальных грунтов, позволяющее производить бурение скважины с высокой механической скоростью при минимальной осевой нагрузке, а также обеспечивают проходку более сложных грунтов с прослойками известняка и других включений.

— Не требуется тяжелая сверхмощная буровая техника

Отпадает необходимость использования тяжелых (35-60 т), дорогих и сверхмощных буровых установок с обсадным столом-осциллятором и обсадными трубами, что в несколько раз снижает себестоимость работ, и повышает производительность, особенно в условиях сложных геологических условий.

— Производство работ в промышленных зданиях, под мостами и эстакадами, тоннелями

При использовании полых проходных шнеков ШГ совместно с буровыми установка компании СБТ, возможно производство БНС в самых стесненных условиях строительных площадок, в том числе внутри цехов, складских помещений и других сооружений. В том числе при необходимости бурения с обсадкой большими диаметрами под существующими мостами, эстакадами и даже тоннелями с высотой всего 4,5 метра.

— Снижение себестоимости метра бурения и затрат при производстве свай

Использованию полых шнеков компании «СБТ» позволяет существенно снизить затраты при производстве буронабивных свай с непрерывной обсадкой по сравнению с другими технологиями. Применение полых шнеков ШГ позволит избежать:

• Больших финансовых затрат на покупку дорогостоящих тяжелых буровых установок (35-60 т).

• Не требуется покупать обсадные трубы, и отпадает необходимость затрат на буровой стол-осциллятор.

• Как правило, помимо высокой стоимости вышеуказанного оборудования, оно имеет большую массу и габариты, что также повлечет резкое увеличение финансовых затрат на транспортировку оборудование, подготовку к работе, и высокие расходы на ГСМ из-за высокой мощности. Всё это резко увеличивает стоимость выполняемых работ.

• Альтернативные технологии (типа CFA), также влекут за собой приобретение дорогостоящей тяжелой крупногабаритной буровой техники с большим ходом подачи вращателя. Подобное оборудование также имеет большую массу и габариты, к тому же из-за высокого центра тяжести требует более тщательной подготовки строительной площадки, плюс те же высокие затраты на транспортировку оборудования на трале. Сюда же входят дополнительные затраты на покупку или аренду вибропогружателя, и бетононасоса. При этом данная технология не обеспечивает одновременной обсадки скважины в процессе бурения, в результате чего не гарантируется погружение армокаркаса на всю глубину сваи. При этом работа вблизи существующих зданий может нанести им вред из-за «подсаживания грунтов».

• Финансовых затрат и времени на организацию «мокрых процессов» при бурении скважин с промывкой под защитой глинистого раствора, что влечет за собой выкапывание приямков, доставку воды, обязательное наличие бурового насоса на буровой установке и затраты на его обслуживание, затраты на утилизацию бурового раствора в конце работ. С учетом низкой эффективности и производительности указанных работ, себестоимость увеличивается в разы. При этом качество и несущая способность свай хуже. В стесненных условиях данных процесс усложняется в разы.

Определение роторного бурения

Для начала разберем, что вообще из себя представляет роторное бурение скважин и каковы его альтернативы? Одним из самых привычных способов устройства водозаборной выработки пока признают шнековое бурение.

Однако шнековая технология не позволяет пройти скальные коренные породы. Применяемый в шнековом бурении винтовой бур не способен разрушить известняк. А ведь нередко бывает, что нужно забуриться именно в него, т.к. вышележащие слои не отличаются стабильным и достаточным для эксплуатации дебитом.

Потому роторная технология, используемая ранее только в горнодобывающей отрасли, и стала внедряться в сферу устройства частных водозаборных сооружений. Ее рабочим элементом является находящееся в забойной части скважины долото. С помощью долота разрушаются связные и несвязные грунты, дробятся скальные коренные породы.

Выемка же разрушенной горной породы осуществляется с помощью жидкости, которая подается к забою через рабочую колонну или же затрубное пространство. Это 2 разных способа бурения, каждый из которых будет подробно рассмотрен далее.

Диаметр долота превышает диаметр рабочей колонны, что позволяет:

сократить энергозатраты на весь процесс бурения (мощность здесь расходуются непосредственно только на проворачивание с усилием долота в забое, а потери на трение рабочей колонны о стенки скважины сводятся к минимуму);
предохранить большую часть элементов рабочей колонны от повреждений, а также стенок пробуренной скважины от разрушения;
создавать внушительные по диаметру скважины (к примеру, до 70 см) при крайне внушительных глубинах.

Таким способом можно формировать водоносные скважины, глубиной в 300 и более метров, т.е. бурить водозаборные выработки для снабжения водой дачных массивов и поселков.

Итак, определение: бурение по роторному принципу – это такой способ разработки скважины, при котором усилие на долото в забое передается от роторного вращателя через рабочую колонну. Ее собирают из штанг – узких стальных труб, которые присоединяются последовательно друг к другу по мене углубления в землю.

А вот в расчистке ствола выработки и забоя от шлама применяется поданная под напором вода. Благодаря такому решению постоянно разбирать и собирать буровую колонну для извлечения керна как в колонковом бурении не нужно.

Нагнетаемая в выработку жидкость сразу решает две важные задачи: освобождает путь буровому снаряду для производства дальнейших работ и производит промывку скважины, необходимую для подготовки водозабора к эксплуатации.

Как оборудовать пробитую скважину

Пробить/пробурить скважину недостаточно. Надо еще воду поднять, а это — совсем другая история. Как провести воду из скважины к дому читайте тут.  Если хотите сделать водоснабжение постоянным, с нормальным давлением, чтобы можно было подключать бытовую технику, вам понадобится насосная станция.

Для сезонного водоснабжения на даче обойтись можно более скромным набором:

• вибрационный насос;
• обратный клапан, который устанавливается перед насосом;
• емкость для воды;
• поливочный шланг;
• краны и т.д.

Обратите внимание, что обратный клапан устанавливается перед насосом, а не на конце шланга, погруженного в скважину. Просто так этот самый шланг при заморозках не разорвет

Еще один плюс такого устройства — проще демонтировать на зиму.

Еще один совет: скважину надо чем-то закрыть. В домах постоянного проживания делают кессон — бетонный или пластиковый  бункер, который находится ниже глубины промерзания. В нем ставят все оборудование. При использовании воды только периодически кессон — слишком дорогое удовольствие. Но закрыть скважину чем-то надо. Во-первых в нее может упасть какая-то живность, что никак не обрадует вас. Во-вторых, «добрые»соседи могут что-то уронить. Более бюджетный выход — построить домик по типу колодезного. Еще более дешевый вариант — выкопать приямок, оббить его доской, сделать дощатую крышку. Ключевой момент: все это должно запираться на замок.

Преимущества метода ГШБ

Применение этого метода позволяет в сжатые сроки, качественно и экономно провести работы по организации скважин. Машины горизонтального прессово-шнекового типа рва позволяют осуществлять технологически сложные работы в непростых геологических условиях с одновременным удалением пород и установкой стабилизационного футляра, предотвращающего обвал скважины.

Отличительной особенностью таких установок является шнек, состоящий из стального сердечника со стержнем и ленты, которая позволяет выводить разрушенную породу в процессе бурения на поверхность. По своей сути, шнек представляет собой усовершенствованный вариант винта Архимеда.

Достоинствами ГШБ являются:

• возможность сохранности поверхностного грунта, инфраструктуры и окружающей среды;
• обработка грунта в сжатые сроки;
• создание скважин различных диаметров и протяженности;
• предупреждение проседания грунта;
• обеспечение возможности обработки различных пород, включая насыпные, содержащие металлические отходы, в любых погодных условиях;
• незначительные финансовые затраты.

Технология ГШБ

В отличие от прочих видов, технология ГШБ позволяет выводить обработанную породу на поверхность винтовой частью шнека без использования жидких веществ. Более того, эта технология дает возможность самопроизвольного укрепления поверхности скважины.

Начало работ по горизонтальному наклонному шнековому бурению предваряет составление сметы, в которой должны быть учтены все этапы процесса, условия проведения работ и их расценки.

Процесс шнекового бурения состоит из постепенного размягчения грунта посредством поступательного усилия шнекового долота, которое имеет спиральные и плоские лезвия, позволяющие выводить отработанную породу на поверхность. Бурошнековое горизонтальное бурение является скоростным методом продавливания скважин, поэтому на сегодняшний день существует огромное количество мобильных буровых установок и прессово-шнековых машин, позволяющих проводить работы в самых сложных условиях.

Этапы проведения работ шнекового бурения

Процесс ГШБ проходит следующие этапы:

1. Предварительная подготовка рабочей площади, предварительное геодезическое исследование грунта, выявление его характеристик.
2. Создание котлованов (рабочего и приемного). Материалы, которые используются для оснащения котлованов, могут быть использованы многократно. Основные требования безопасности, которые предъявляются к каждому котловану, одинаковы. Их параметры зависят от рабочего проекта. Создание котлованов представляет собой ряд работ: устанавливают шпунт, разрабатывают грунт, закрепляют ребра жесткости для повышения безопасности ограждения, заливают бетонный упор, подготавливают основание, монтируют железобетонные плиты и устанавливают заднюю упорную стену по всей ширине котлована.
3. Подключение оборудования для горизонтального шнекового бурения. Разные условия работы требуют использования разных буровых установок. Модель, конструкция, тип установки зависит от сложности работ и особенностей рабочей зоны. Перед сборкой и установкой оборудования проводят установку рам буровой системы. Ось рамы необходимо совместить с осью бурения.
4. Проведение буровых работ по продавливанию скважины.

Установки горизонтального шнекового бурения могут быть использованы в управляемом и неуправляемом варианте. Последний предполагает одномоментное создание котлована и продавливание трубы (опорной). Для этого сначала монтируют трубу, соединяют шнеки и пресс. После установки уровня бурения производят работы.

Управляемый предполагает создание скважин в два или три этапа. Вначале производится предварительное бурение для первоначальной прокладки трассы прохождения скважины. Затем производится расширение скважины и одновременное протаскивание трубы. В этом случае пилотная штанга соединяется с расширительной трубой, шнеками и стальной трубой. При этом бурение происходит по заданной траектории под управлением оператора и контролем локатора. Третий этап проводят в тех случаях, когда требуется постепенное расширение предварительной скважины. Для это первоначально проводят увеличение диаметра скважины на промежуточный размер, а затем калибруют до необходимого.

Процесс бурения всегда осуществляется с применением буровой смеси. Она позволяет предохранить стенки скважины от обвала, охлаждает буровые головки, снижает уровень сопротивления грунта и очищает прорабатываемые каналы от обломков инструментов.

Оставьте заявку на расчёт сметы. Бесплатно!

Принцип работы шнекового метода

Этот метод относится к вращательным, и на самом деле довольно простая и доступная для самостоятельного использования. Один из популярных представителей – это обычный садовый ямобур. Еще один представитель ручных шнековых устройств – это ледоруб. Эти устройства всем знакомы и понятны.

Принцип технологии бурения шнеком заключен в постоянном вращении лопастей и подачи выработки на поверхность. В своей основе, шнеки для бурения скважин на воду состоят из:

• центральной трубы или буровой штанги, по всей длине которой спирально прикреплена стальная полоса;
• наконечника, который осуществляет врезку в грунт.

Наконечник режет и разрыхляет почву. А металлическая полоса выполняет функции транспортерной ленты, по которой из скважины подается выработанный в процессе бурения грунт.

Наконечник чаще всего делается съемным, так он может меняться в зависимости от типа почвы. Обычно применяются:

• трехлопастное долото;
• долото с двумя лопастями;
• лопастной бур.

В некоторых модификациях, наконечник делается несъемным.

Вообще, этот метод применяется в основном для изготовления неглубоких скважин. Однако при необходимости длина проходки может превышать 50 метров. Во время проведения работ не требуется поднимать оснастку. По ходу заглубления шнеки наращиваются дополнительными секциями.

Шнековое бурение

Особенности

Технология бурения шнеком используется в основном на сыпучих и рыхлых грунтах. Она обеспечивает высокую скорость проведения работ – за день можно пройти 100-200 метров, а это довольно хороший показатель.

При бурении, есть один нюанс – выбор шага витков ленты, должен рассчитываться таким образом, чтобы шлам (выработанный грунт) не занимал больше половины от объема межвиткового пространства. В идеале, выработка должна занимать около 30% этого объема.

Это нужно учитывать, т.к. за счет быстрого вращения, шнек и наконечник будут нагреваться. Скорость может составлять:

• при диаметре оснастки в 200 мм – скорость вращения 100-150 оборотов в минуту;
• при диаметре в 100 м – скорость вращения до 500 оборотов в минуту.

Таким образом, охлаждение шнека происходит за счет движения породы по лопастям. В некоторых модификациях предусмотрено и водяное охлаждение. Для этого, шнек для бурения скважин делается на основе полой трубы, по которой может подаваться жидкость для охлаждения.

Достоинства и недостатки

Как и другие методы бурения, у шнекового есть свои характерные плюсы и минусы.

Достоинства способа:

• простота;
• быстрота проведения работ;
• можно делать скважины большого диаметра, вплоть доя 150 см;
• есть возможность бурить глубокие отверстия;
• выработанный грунт поднимается непрерывно поднимается на поверхность, при этом не требуется вынимать оснастку;
• не требуется подача промывочной жидкости, как например, при роторной технологии;
• можно бурить в любом направлении, например под углом;
• широкий спектр применения, помимо питьевых скважин, установки применяются для разведывательных работ, установки столбов и свай и т.д.

Недостатки:

• подходит не для всех типов почв – лучше всего работает на рыхлых и мягких грунтах;
• не получится сделать глубокие отверстия.

Однако, один из главных недостатков – это невозможность использования на твердых почвах. К тому же, если во время работ шнек наткнется на большой камень – это может остановить процесс. Таким образом, шнековый метод уступает другим по универсальности, например, канатно-ударному, который может использоваться практически где угодно.

С другой стороны, простота оборудования и скорость проведения работ делают этот метод популярным. Особенно он востребован когда проводятся работ на малых глубинах.

Наконечник