Оборудование для трубчатого бурения

В целях повышения эф­фективности бурения скважин глубиной до 8-10 м применяют ви­брационные методы бурения с использованием трубчатых буров, желонок различной конструкции и других приспособлений.


Оборудование трубчатого бурения
Рис. 12.7. Оборудование трубчатого бурения:
а - желонки со съемной коронкой; 1 - коронка; 2 - прокладка; 3 - режущая часть коронки; 4 - окна для фасонного ключа; 5 - резьба; 6 - контрольные окна; 7 - наго­ловник; б - прямоточная желонка Днепровского спецуправления: 1 - наголовник; 2 - питательная трубка d=19 мм для подачи воды в полость желонки; 3 - отражатель грунта; 4 - разгрузочное окно; 5 - башмак с полостью для воды; 6 - центральный нож; 7 - защитный нож питательной трубки; в - желонка с выталкивателем: 1 - наголовник; 2 - прорези в трубе; 3 - наголовник выталкивателя; 4 - направляющий фланец вытал­кивателя; 5 - шток выталкивателя; 6 - выталкивающий фланец

При возведении свайных фундаментов ОРУ подстанций Брат­ской ГЭС металлической трубой с открытым нижним концом были образованы скважины диаметром 250-300 мм и глубиной 5 м.

Трубу, при помощи агрегата ВВПС-20/11 погружали на глубину 1-1,5 м. Из трубы грунт извлекается вручную, что не позволяет использовать всей возможности агрегата. Для облегчения выемки грунта применяли специальную съемную коронку (рис. 12.7, а).

В скважине диаметром до 250 мм за счет уширенной наружной части коронки грунт уплотнялся, а попадая внутрь трубы, свободно ее заполнял, поскольку диаметр коронки меньше внутреннего диа­метра трубы. При извлечении трубы после свинчивания коронки грунт выпадает наружу.

В связных грунтах средней плотности за один прием труба со съемной коронкой позволяет бурить скважины глубиной до 7 м. Не­достатком конструкции является необходимость в операции по свин­чиванию коронки и ручного удаления грунта из нее, для чего тре­буются значительные усилия и время.

Днепровское специализированное управление для прокладыва­ния лидерных скважин агрегатом ВВПС-20/11 в связных грунтах (рис. 12.7, б) применяет конструкцию прямоточной желонки.

Желонка состоит из трубы с приваренным башмаком, к которому для уменьшения трения грунта о внутреннюю поверхность трубы подводится вода. В верх­ней части желонки для направления выхода грунта в разгрузочное окно 4 нахо­дится отражатель 3. Для подачи воды используется поршневой насос производи­тельностью 1,8 м3/ч.

Скважины продавливаются прямоточной желонкой следующим образом. После установки агрегата включают поршневой насос, пе­редающий усилие на желонку. При погружении ее на глубину 3,5-5 м подачу воды прекращают и желонку извлекают из скважи­ны. Набранный при бурении грунт удерживается от выпадания обушком центрального ножа и внутренними выступами башмака. После извлечения желонки грунт из нее не удаляют, а агрегат уста­навливают для бурения новой скважины; желонку опускают на грунт, включают поршневой насос и т. д. По мере погружения же­лонки грунт, набранный при проколе первой скважины, проталки­вается по желонке вверх и, достигнув отражателя, выпадает куска­ми через разгрузочное окно.

В связных грунтах рыхлой и средней плотности желонка такой конструкции позволяет бурить скважины диаметром 250-300 мм и глубиной до 5,5 м за один прием. Устройство скважин при этом полностью механизируется. Недостатком этого способа являются ограниченная глубина бурения и необходимость подогрева желон­ки и системы подачи воды в зимних условиях.

На строительстве Братского алюминиевого завода была приме­нена желонка конструкции инж. А. Т. Осадчего и В. Ф. Кошмана со специальным выталкивателем для бурения скважин диаметром 350-500 ммв плотных и полускальных грунтах агрегатами ВВПС-20/11 и ВВПС-32/19.

Желонка (рис. 12.7, в) представляет собой металлическую трубу диаметром 325-426 мм, длиной 7 м без башмака, с выталкивателем грунта, находящимся внутри трубы. Выталкиватель состоит из штока с выталкивающим фланцем и сегментного наголовника с же­лобом для пропуска троса. Длина перемещения выталкивателя ог­раничивается его наголовником, движущимся в окнах трубы. Для выдавливания керна через окна трубы в наголовник выталкивателя пропускается трос, концы которого наглухо крепятся к нижней части мачты вибровдавливающего агрегата.

При опускании желонки в грунт трос выталкивателя ослабляет­ся и происходит набор грунта. При погружении и извлечении же­лонки шток удерживается в верхнем положении керном грунта. По­сле извлечения желонки на поверхность скважина перекрывается инвентарным щитком, А при дальнейшем подъеме свыше 0,5 м трос натягивается и удерживает выталкиватель, который выдавливает керн грунта из трубы.

Высота керна для желонок диаметром 350-400 мм принята рав­ной 1 м.

Для контроля глубины погружения желонки на наружной по­верхности трубы, начиная с нижнего конца, через каждый метр на­носят риски. В глинистые грунты желонка погружается без значи­тельных усилий. На первые 50-70 см она погружается в забой при помощи лебедки, а на остальные 50-30 см - при совместной ра­боте лебедки и вибропогружателя, включающегося на 30-60 сек. Выдавливание грунта из желонки происходит без включения вибро­погружателя. Такой режим работы позволяет увеличить срок служ­бы вибропогружателя.

В зимний период желонки с выталкивателем успешно применя­лись для бурения глинистых грунтов при глубине промерзания до 2 м. Время набора керна за один прием на глубину 1 мувеличива­лось незначительно (1,5-2 мин против 1 мин в талых грунтах).

Вибрирование труб применяют также при зачистке скважин. В осыпавшуюся скважину стреловым краном опускают металли­ческую трубу с открытым нижним концом, на верхнем конце кото­рой обычно бывает установлен и наглухо закреплен вибропогружа­тель ВПП-4 или ВПП-2.

Вибропогружатель включают в работу тогда, когда труба до­стигнет забоя скважины. По достижении проектной отметки трубу извлекают и из нее выбивают грунт. Высота керна не должна пре­вышать 0,5-0,7 м, так как в противном случае выбить грунт даже при наличии вибрации затруднительно. Зачистка и углубление сква­жин указанным способом в 10-12 раз производительнее шнекового бурения, применяющегося на свайных работах, что видно из данных инж. А. Т. Осадчего и В. С. Пушкаревич (НИИСП Госстроя УССР), приведенных в табл. 12.3.

Вибрационный метод бурения по производительности в 2-4 ра­за, а по стоимости в 3-4 раза эффективнее вращательного бурения. Объясняется это тем, что вращательное бурение ведут секционны­ми шнеками, которые приходится наращивать по мере углубления скважины и снимать поочередно при подъеме става. Удалять выбу­ренный грунт от скважины также затруднительно. На скорость бу­рения связных грунтов влияет их влажность, во влажных и насы­щенных водой грунтах показатели шнекового бурения гораздо ни­же приведенных в табл. 12.3.

Вибрационный метод бурения позволяет значительно повысить технико-экономические показатели устройства скважин по сравне­нию со шнековым бурением.

Выбор конструкции желонки зависит   от размеров скважин   и грунтовых условий.

Таблица   12.3 Технические характеристики бурового оборудования

Технические характеристики бурового оборудования

Для бурения скважин диаметром до 300 мм и глубиной до 5,5 м в связных грунтах от текучепластичной до мяг­кой консистенции НИИСП рекомендует применять желонку Дне­провского спецуправления. Для бурения скважин диаметром 300- 500 мм и глубиной до 7 м в грунтах от тугопластичной до твердой консистенции, а также в мерзлых грунтах рекомендуется желонка с выталкивателем.
При использовании более мощного оборудования параметры бу­рения можно значительно увеличить.

Последнее обновление 12.01.16 16:44