Шнековое бурение — технология, цена, отличия. Шнековое бурение скважин в Москве

Осуществляем шнековое бурение скважин в Москве и Московской области. Соблюдение нормативов. Звоните!

Специфика шнекового бурения

Буровая скважина представляет собой выработку цилиндрической формы в земной коре, которая при большой протяжённости имеет малое поперечное сечение. Её начало называют устьем, боковую поверхность – стенками, а дно выработки – забоем.

Оптимальный способ бурения выбирают с учётом функционального назначения скважины, нужного диаметра и глубины. Важно учесть физико-механические свойства пород, которые необходимо пройти в процессе формирования водозаборной выработки.

Влияет также технико-экономическая целесообразность бурения в конкретных условиях. Это значимый этап при проектировании скважин, в ходе которого определяют базовые технологические решения – тип используемого оборудования и режимы бурения.

При проектировании и последующем бурении водозаборных скважин необходимо ориентироваться именно на долгосрочность использования.  Важна способность сохранять стабильный дебет и неизменную водопроницаемость призабойной зоны в течение длительного периода времени.

Процесс бурения скважины включает несколько рабочих операций:

1. Разрушение породы на забое, то есть отделение частиц от массива.
2. Транспортировку отработанного грунта на поверхность.
3. Подготовку скважины к эксплуатации путем прочистки и обустройства ствола, а также проведения промывки водозаборной выработки.

Эффективность бурения напрямую зависит от заложенных природой физико-механических свойств, а именно: плотности сложения, пористости, водопроницаемости несвязных грунтов, консистенции глинистых связных пород.

Для бурения скальных пород, характеризующихся монолитностью и кристаллическим типом связей между частицами, данный способ не подходит. Чем прочнее консолидированы минеральные зерна в составе породы, тем большая работа расходуется на её разрушение.

Преимущества и недостатки метода

Шнековый вариант бурения применяют и в промышленности, и в гражданском строительстве, и в ручном бурении скважин. Отличительная особенность его заключается в удалении разрушенной породы не промывочной жидкостью или специальными газожидкостными смесями, а непосредственно деталями шнекового снаряда.

Различают вертикально и горизонтально направленное шнековое бурение. Первый метод задействуют при устройстве водоносных скважин, а также для формирования отверстий под сваи. Второй – используют при прокладке инженерных коммуникаций бестраншейным способом.

Этот метод обеспечивает одновременно высокую скорость проходки в нескальных грунтах на глубину до 50-80 метров, позволяющий сразу формировать стенки выработки путем установки колонны обсадных труб.

Ещё один плюс – извлечение отработанного грунта на поверхность без подъёма инструмента. И еще: поскольку для шнекового бурения не нужно промывочной жидкости, его успешно применяют в безводных регионах, а также используют в периоды с преобладанием низких температур.

Сегодня бурение шнековыми агрегатами используют:

• Для устройства индивидуальных водозаборных скважин;
• При строительстве фундаментов из винтовых/буронабивных свай;
• Для установки ограждений и железобетонных опор;
• При выполнении бестраншейной прокладки коммуникаций;
• Для строительства неглубоких колодцев и приямков.

Однако есть и недостатки. Шнеками невозможно выбурить скважину в породах высокой твёрдости. При проходке в твердых и полутвердых суглинках, глинах с прослойками известняка могут возникнуть осложнения, а при бурении абразивных пород отмечается большой расход бурового сняряда.

Кроме того, есть ограничение по глубине выработки. Устроить скважину глубиной более 80 метров таким способом очень тяжело.

Технология вертикальной проходки выработок

Шнек – высокопрочная бурильная труба с навитой спиралью, которая выполняет функцию вертикального винтового транспортёра. Под действием осевой нагрузки рабочая часть бурового снаряда внедряется в породу и разрушает её путём резания и разрыхления. Одновременно шнековым буром производится подача отработанного грунта на спираль шнека.

Под действием центробежных сил разрыхленный грунт поднимаются по лопастям буровой колонны вверх. Подъём происходит благодаря скольжению по спирали, так как трение грунта о шнек меньше, чем о стенки скважины.

Так разрушенная порода доставляется в измельченном состоянии от забоя на поверхность, и выбрасывается через устье скважины. При незатрудненной транспортировке грунт заполняет 30-40% от всего объёма межвиткового пространства.

Параметры шнековой колонны должны обеспечивать быстрый подъём всей массы грунта, разрушенного шнеком. Однако при бурении часть разрыхленного грунта осыпается обратно на забой. Потому при выполнении шнекового бурения и требуется более усиленная прочистка ствола, а по завершении нужна обязательная промывка.

Горизонтально направленное бурение шнеком

При монтаже инженерных коммуникаций различного функционального назначения под препятствиями (автомагистралями, железнодорожными путями, лесными массивами) применяют горизонтально направленное шнековое бурение.

На начальном этапе работ роют два котлована – стартовый (рабочий) и приёмный. Они должны находиться на одном уровне со спроектированной скважиной. После этого в рабочий котлован спускают и монтируют необходимое оборудование.

Такое оборудование имеет большой ход подачи и оснащено износостойкой буровой головкой из высоколегированной стали. На нём также установлен зонд для отслеживания бурения. Получая на монитор сигналы, оператор контролирует ход процесса и может корректировать направление движения, а также угол наклона буровой головки.

Когда шнек входит в приёмный котлован, то есть конечную точку согласно проекту, бур снимают. Вместо него фиксируют расширитель и трубу. После этого запускают вращение лопастей в обратном направлении, чтобы затянуть трубу в готовую скважину. По окончанию бурильных работ из стартового котлована извлекают шнековую установку.

Бестраншейный метод позволяет осуществлять прокладку труб под коммуникации ниже уровня грунтовых вод длиной до 80 м. При этом все сложные работы выполняются без трудоемкой разработки траншей, что даёт возможность минимизировать время исполнения и сократить финансовые затраты.

Применяют горизонтальное шнековое бурения при укладке напорных трубопроводов и монтаже систем связи в зонах, где произвести прокладку другими способами невозможно. Главное преимущество бестраншейной прокладки – экономичность. Кроме того, для поддержки устойчивости готовой выработки нет необходимости использовать бетонит или другие полимеры.

Особенности бурения в разных породах

Базовые технологические параметры бурения скважины – осевая нагрузка и частота вращения винта шнекового транспортёра. При увеличении нагрузки непременно повышается и скорость проходки, что может привести к возникновению разных аварийных ситуаций.

Поэтому обязательно нужно следить, чтобы объём отделяемой в единицу времени шнеком породы не превышал производительности транспортёра. В противном случае на витках образуются пробки.

Как правило, пластичные глинистые породы, пески рыхлые и средней плотности бурят без принудительной подачи осевой нагрузки. Шнековый инструмент внедряется в грунт под своим весом, а также за счёт реактивного усилия, возникающего при подаче отработанной породы к устью цилиндрической выработки.

Осевые нагрузки до 5 кН обычно создают при стартовом забуривании скважины, при бурении в твердых супесях, суглинках, глинах, аргиллитах, алевролитах. Частота вращения колонны при этом не должна превышать 1,7-3,3 с-1.

При более высоких частотах внутри возникают вибрации, из-за которых звенья буровой колонны могут утратить соединения. В итоге буровой снаряд останется на забое, достать его практически невозможно, значит, придется бурить новую выработку. А при малых частотах сильно затрудняется транспортировка отработанного грунта наверх.

С увеличением твёрдости пород осевые нагрузки повышают. Бурение в гравийных и дресвяно-щебнистых грунтах, мёрзлых суглинках, водонасыщенных песках, алевролитах с включением кварца производят с осевой нагрузкой 8-10 кН на долото и частотой вращения колонны 1,3-2,2 с-1.

Галечники и породы с включением валунов шнековым методом не бурят. Эти окатанные обломки скальных пород разрушают долотом и поднимают на дневную поверхность желонкой.

Бурение в песках различной плотности и степени насыщения водой, гравийных и щебенистых отложениях ведут при больших оборотах и одновременно укрепляют стенки выработки обсадными конструкциями.

Чтобы этого избежать, снижают скорость бурения до минимально возможной, расхаживают колонну и добавляют воду в скважину. Также в подобной ситуации помогает периодический подъём бурильного инструмента на поверхность и очистка от налипшего суглинка.

Особенности технологии

В отличие от алмазной коронки, бурящей грунт только по периметру и трамбующей его в полость трубы, которую затем следует извлекать для очистки, в случае со шнековым бурением в способе подобной очистки нет никакой необходимости. Здесь идет полное разрушение крепких плотных слоев грунта за счёт его измельчения под действием шнека.

Что касается необходимости промывать скважину во время шнекового бурения, то здесь этот вопрос тоже поднимать не стоит, поскольку вся работа выполняется на сухую.

Шнековое бурение скважин идеально подойдёт для неглубоких залеганий воды, что, например, удобно для оборудования технической скважины или строительства экологически чистого источника воды.

Здесь во время работы важно не перегревать режущий элемент, а также своевременно поднимать его для очистки. Подобная технология может быть применена в строительстве, в том числе и в капитальном, для монтажа свай. В частном строительстве шнековый бур, установленный на спецтехнике, может быть использован для углубления под столбы забора. В строительстве капитальных домов, проводя техническое обследование зданий, производят шнековое бурение с последующей установкой свай.

Где применяется шнековое бурение

Шнековое бурение применяется в основном при бурении песчаных и песчано-гравийных грунтов, а также пород средней твердости для взрывных скважин, инженерных и гидрогеологических исследований, геологической съемке, разведки полезных ископаемых, картировании и т.п. популярно при бурении скважин на воду.

Глубина скважины, обычно до 50 метров, но в зависимости от грунтов может составлять до 100-120 метров. Диаметр бурения шнековым способом, обычно от 60 мм до 600-800 мм. В некоторых случаях используются шнеки диаметром 1500 мм и более.

Разновидности скважин

Для начала познакомимся с существующими основными типами скважин, которые можно пробурить на собственном участке. Кто-то покупает готовую недвижимость, другие же предпочитают возводить дом, что называется, с нуля и таких сторонников немало. Но это лишь первый этап на пути достижения индивидуального райского уголка с особенной атмосферой уюта и домашнего тепла.

Но чтобы этого достичь, изначально требуется определиться с типом скважины, которая предоставит весь этот комфорт за пределами городских джунглей. В наше время активно распространены три вида скважин на воду:

• артезианский;
• песчаный;
• абиссинский.

У каждого из этих вариантов свои особенности, включая определенные плюсы и минусы.

Абиссинский колодец

Это вариант позволяет поднимать поверхностные воды с глубины не более 15 метров. Это позволяет не зачерпывать нестабильную верховодку. По-другому это гидротехническое сооружение именуется как скважина игла. В этом случае водоносный слой располагается поверх глинистого водонепроницаемого пласта. Питается он от ближайших водоемов и благодаря инфильтрации атмосферных осадков.

Сама скважина имеет относительно небольшую глубину и выглядит как колона, состоящая из двухметровых труб диаметром от 50 до 80 мм с толстыми стенками, уложенных последовательно.

Абиссинский колодец собственной персоной Источник nkkconsult.ru

Отрезки при этом соединяются резьбовым способом по мере заглубления в грунт. А за счет компактных размеров скважину можно обустраивать в любом удобном месте участка, где она не будет создавать помех. Что касается вида технологии, то здесь применимо ударное бурение.

По своим качествам вода приравнивается к родниковой с оптимальным балансом по содержанию минеральных солей. К тому же в ней отсутствуют органические загрязнения, и нет бактерий. В связи с этим, это идеальная вода, пригодная для питья, да еще со своего участка!

Плюсы

Данный вид скважин отличается простотой обустройства и способен снабдить водой хорошего качества целый дом.Среди других положительных сторон стоит выделить такие плюсы:

• Колодец точно прослужит не менее 30 лет.
• Скромные размеры скважины позволяют пробурить ее даже в подвале собственного дома.
• Загрязнение воды почвенным поверхностным слоем исключается.

Абиссинский колодец или скважина игла Источник yandex.uz

Вдобавок каких-либо разрешений на обустройство скважины не потребуется.

Минусы

К сожалению, не обходится без недостатков. Такую скважину можно обустроить в том случае, если на участке мягкий грунт. Если же имеет место толстым пластам глины, известняку и большим камням, то колодец сделать здесь не представляется возможным. По крайне мере экономически не выгодно. Другие недостатки:

• В силу малого диаметра труб нет возможности оснастить скважину погружным насосным оборудованием.
• Если глубина залегания воды будет более 20 метров, это затруднит ее поднятие наверх из технической ограниченности вакуумного насоса. А именно такое устройство подходит к такой скважине, у которого предел составляет не более 8 метров.
• Фильтрация оставляет желать лучшего. По этой причине водоносный слой заиливается, и поэтому трубы нуждаются в регулярной прочистке. Иначе качество воды может серьезно пострадать.
• При забивании труб есть риск натолкнуться на препятствия – плотные глиняные залежи, крупные камни, каменные плиты и прочее.

Неплохой вариант для дачи Источник izdoski.com

Все недостатки этой скважины на участке для многих людей покажутся существенными, но они вполне решаемы. Поэтому это не повод отказываться от такого источника, если есть такая возможность.

Наш опыт работы — более 10 лет

Плюсы

• Непрерывный процесс подъема грунта на поверхность;Шнековая колонна не требует подъема во время бурения;Высокая скорость углубления (До 100-300 метров за смену).

Артезианская глубина

Несмотря на то, что технология гидродобычи самая сложная и дорогостоящая, такие скважины используются очень часто. Оборудование помогает добыть наиболее чистую, сразу предназначенную для питья воду на глубине до 200 метров. Такая жидкость кристальной чистоты с идеальным минеральным составом (кстати, стабильным) находится в межпородных пространствах – между скальными, твердыми породами. Кроме того, объемы добываемого ресурса настолько велики, что можно легко обеспечить им не только один участок, но и соседний.

Достоинства:

• Наиболее качественная питьевая жидкость – вкусная, чистая, с оптимальным уровнем минералов.
• Высокая производительность – до трех кубометров в час.
• Бесперебойность и постоянный уровень влаги, который не зависит от экологии, климата.
• Такая скважина будет действовать без повторного бурения около полувека.

Недостатки:

• Тяжелое оборудование.
• Потребность составления проекта и получения разрешения, уведомление водного кадастрового органа.
• Большие финансовые расходы.
• Длительный период строительства.

Преимущества и недостатки бурения шнековым буром

Данный метод бурения скважины обладает рядом достоинств, среди которых основными являются следующие:

• Быстрота, с которой выполняются работы.
• Непрерывность процесса, автоматическое извлечение отработанной породы.
• Отсутствие необходимости применение других технологий выборки грунта.

При этом имеются и недостатки:

• Есть ограничение по глубине бурения.
• Для производства работ требуется применять специальные установки, обеспечивающие необходимое давление на бур в процессе вращения.

Шнековое бурение скважин технология

Считается, что шнековое бурение является самым дешевым и простым методом бурения скважин. И действительно, бурение шнековым методом отличается высокой скоростью проходки (до 100-300 м за смену).

Если совсем просто объяснять принцип работы шнекового бурения, можно вспомнить ледовый бур, которым зимой пользуются рыбаки для того чтобы сделать лунку. Ледовый бур устанавливается вертикально и за счет вращения и нажима врезается в лёд.

Если же говорить о технологии, то бурение скважины в теории не сильно сложнее.

Обзор буровых станков

Для шнекового бурения задействуют как ручные инструменты, так и механизированные установки. Самым простым по конструкции является ручной земляной бур. Он состоит из стержня/трубы с винтообразным ножом и жёстко зафиксированной Т-образной ручки.

Бурильный инструмент такого типа ввинчивают в грунт подобно штопору. В процессе проходки выработки его наращивают штангами. Ручные земляные буры изготовляют разборными, чтобы было максимально удобно их перевозить в легковом автотранспорте. Также это позволяет изменять длину шнековой буровой колонны.

Ручным инструментом можно делать отверстия глубиной до 2-х метров при диаметре не более 20 сантиметров. Существуют и мотобуры с бензиновым или электрическим приводом. Их конструкция включает винтовой транспортёр, то есть шнек, и двигатель с редуктором. Вращение вала мотора обеспечивает движение шнека.

С использованием приводного инструмента при наличии буровых штанг для наращивания можно бурить скважины глубиной до 25 метров. При диаметре до 30 сантиметров его используют под установку опор освещения на улице, для монтажа столбов ограждений, шурфов для осмотра фундамента, грунтового основания.

Мобильные агрегаты представляют собой станки небольших размеров с электро- или бензомотором. С их помощью можно быстро пробурить скважину для дачи подготовить большое количество ям для опор различного функционального назначения.

Нередко такие буровые станки изготовляют в виде прицепа к легковым авто, чтобы облегчить транспортировку к месту проведения работ.

В гражданском и промышленном строительстве для формирования выработок большой глубины и диаметра задействуют шнековое спецоборудование, зафиксированное на передвижной технике – грузовых автомобилях, тракторах.

Его используют при монтаже опор высоковольтных линий электропередач и столбов уличного освещения, при установке опор заборов стадионов, спорткомплексов, промышленных объектов, аэродромов. Помимо этого, с помощью шнековых буровых установок на передвижной технике строят шпунтовое ограждение котлованов, ставят винтовые сваи.

Специфика метода

Вот несколько специфических фактов о месте гидродобычи:

• Цилиндрическая форма.
• Небольшой диаметр и достаточно большая протяженность.
• Названия частей: устье – это начало, забой – это дно.

Перед началом земляных работ производятся расчеты и выбор – режим (скорость вращения) и вид оборудования. Это определяется по следующим требуемым и исходным параметрам:

• Для чего предназначается.
• Какого она должна быть диаметра.
• Необходимая глубина.
• Продолжительность эксплуатации.
• Условия (тип грунта, климатическая обстановка, особенности участка).

Все это не в том числе и на экономическую выгоду.

В целом бурильный процесс можно разделить на три последовательных этапа, а именно:

• Разрушение природных пластов.
• Выработка материала – его добыча на поверхность.
• Очищение скважины и ее оснащение насосным оборудованием, установление фильтра.

То, насколько эффективен способ, зависит от физических характеристик грунта – от его пористости, плотности, гигроскопичности. Есть закономерность: чем более плотные породы и чем крупнее элементы минералов, тем сложнее, длительнее работа. А для горной выработки технология не подходит вовсе.

Легкое самоходное оборудование

Легкое самоходное оборудование является более мощным. Его устанавливают на базе грузового автомобиля, что позволяет осуществить транспортировку на любое расстояние. При этом их шасси может использоваться в качестве платформы, из которой будет осуществляться бурение.

К другим особенностям легких самоходных установок относят:

• высокая производительность;
• оборудование относят к промышленному типу;
• мобильность;
• максимальный вес оборудования достигает 1000 кг.

Колонковое бурение.

Бурение происходит не по всему сечению забоя буровой скважины, а только по его внешнему контуру, т. е по кольцу внешнего диаметра.

В качестве бурового инструмента используется коронка – труба, в торцевой части которой установлены породоразрушающие резцы. Они разрушают колечко породы, оставляя внутреннюю часть нетронутой, т. е. не повреждая ее. Потом керн определенной длины отрывают и вместе с буровым инструментом подымают на поверхность.

Особенности технологии шнекового бурения

Здесь рабочий орган напоминает садовый бур только он более габаритный. Для его изготовления используется труба диаметром 100 мм, на которую наваривается стальная полоса, формирующая витки. Благодаря им на поверхность изымается грунт. А чтобы конструкция могла врезаться в почву, она оснащается специальным наконечником в виде лопастного, двухлопастного или трехлопастного долота. Он может быть съемным либо несъемным.

По мере углубления в почву конструкция наращивается путем резьбового соединения. При этом скважина формируется вручную или специальным оборудованием, частью которого и является упомянутая конструкция.

Технология шнекового бурения скважины для воды Источник house-help.info

На практике все выглядят так – установка приводит во вращение бур и он врезается в грунт, разрушая его. Измельченные части изымаются шнеками на поверхность. Что касается ручного инструмента, то вращение проводится длиной ручкой. А это легче делать двум, нежели одному.

В зависимости от грунта вход бурого инструмента проводится под определенным углом:

• Тверда почва – 90°.
• Мягкий грунт – 30-60°.

Кроме того, от характеристик почвенного покрова зависит подбор оборудования. Также имеет значение параметры самой скважины:

• Размеры источника – как правило, от 60 мм до 1,5, а то и более метров.
• Глубина скважины – здесь диапазон разный: начиная с нескольких десятков и заканчивая несколькими сотнями метров.

Толщина самого бура будет влиять на скорость оборудования.

Технология вертикальной проходки вырубок

Рабочая часть (головка) погружается в землю, разрушая породы. Уже разрыхленная почва начинает подниматься по роторной траектории вверх. Она проталкивается по лопастям колонны беспрепятственно, потому что скольжение по спирали достаточно хорошее, в то время как со стенками образуется высокое трение. При такой процедуре основная масса почвы выходит из устья наружу, но некоторая доля попадает снова в забой. В результате требуется очень хорошая прочистка и итоговая промывка.

Минусы

• Необходимо быстрое вращение большой и тяжелой шнековой колонны, следовательно, буровая установка должна быть мощной;

• Относительно небольшая глубина бурения, обычно до 50 метров;

• При попадании на валун дальнейшая проходка может стать проблемой, скорее всего бурить придётся рядом;

• Бурение в породах высокой твердости невозможно;

• В липких и вязких грунтах возможно налипание.

Горизонтальное направление

В тех случаях, когда нет возможности вырыть траншею, например, под автомагистралью или железной дорогой, выполняют бестраншейную прокладку коммуникаций. Это возможно с помощью шнекового бурения. Сперва вырывают два котлована на одном уровне – начальный и конечный, между ними и будет осуществлено сверление почвы. Затем в первый окоп монтируется оборудование, колонна будет направлена в сторону второго, соответственно.

В целом процедура имеет только несколько отличий. Например, это наличие мониторов и датчиков движения. Все сделано так, чтобы оператор смог узнать точное местонахождение бурильной головки, а также скорректировать ее направление. После того как шнек полностью прошел заданное расстояние и оказался в приемном котловане, там снимают инструмент и фиксируют водопроводную трубу (или фрагмент иной коммуникации). При включении обратного хода оборудование «протягивает» ее сквозь отверстие.

Метод не только позволяет справиться с препятствиями при прокладке инженерных систем, но и признается более скоростным и экономичным. Длина полученной горизонтальной скважины может достигать 80 метров.

Особенности бурения в разных породах

• Глина с вкраплениями известняка, суглинков могут сопровождаться налипанием на спираль.
• Для рыхлого и средней плотности песка не нужна осевая нагрузка, достаточно нажима от собственного веса бурильной колонны.
• Если обрабатывается твердая супесь, аргиллит или алевролит, подается до 5 кН на ось только на начальном этапе, при запуске.
• Когда есть примесь гравия, щебня, кварца или пески сильно насыщены влагой, подойдет около 5 кН.
• Скальные породы данным методом не обрабатываются.

Более 270 законченных проектов. Ни одного отрицательного отзыва