Общие вопросы устройства скважин

При устройстве набивных свай одним из основных процессов яв­ляется бурение скважин. Для бурения и устройства скважин при­меняют разнообразное оборудование в зависимости от вида набив­ных свай.

Поскольку многие машины созданы для устройства определенно­го вида свай, понимание процесса их изготовления будет затрудне­но, если попутно не описать соответствующее оборудование. В то же время для изготовления набивных свай используют машины и агрегаты, предназначенные для других целей.

В настоя­щей главе описано буровое неспециализированное оборудование, применяемое для изготовления различных видов набивных свай.

Буровые работы состоят в бурении цилиндрических полостей - скважин и шурфов. Как известно, скважинами называют полости цилиндрической формы диаметром более 75 мм, шурфами - поло­сти диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.

Эффективность бурения скважин в конкретных грунтах зависит от правильного выбора способа бурения и типа бурового оборудо­вания. Для бурения скважин и шурфов   применяются   различные, способы, разделяемые на две основные группы: механические и фи­зические.

Механические способы бурения для свайных работ в свою оче­редь можно подразделить на три подгруппы: 1) вращательное бу­рение сплошным и кольцевым забоем с применением различных типов сверл, коронок, шарошечных долот; 2) ударное бурение, к ко­торому относится ударно-канатное и бурение перфораторными мо­лотками; 3) вибробурение различными по конструкции трубчатыми бурами-желонками.

К физическим способам бурения относят термический, гидравли­ческий, электрогидравлический и некоторые другие. Из таких спо­собов начинают применять термический и термомеханический; дру­гие методы находятся пока в стадии экспериментов.

Вращательное бурение скважин основано на разрушении пород в забое скважины резцами рабочего органа (коронки) под дейст­вием осевого давления, создаваемого весом бурового снаряда или специальным механизмом, и окружного усилия, создаваемого меха­низмом вращения.

По способу бурения различают бурильные машины с непрерыв­ным погружением рабочего органа, отрывающие скважину за один проход, и бурильные машины с периодическим погружением рабо­чего органа, отрывающие скважину за несколько проходов. На бу­рильных машинах первого типа в качестве рабочего органа приме­няют длинные шнеки, а на машинах второго типа - лопастные бу­ры и короткие шнеки.

При использовании шнекового бура основная масса вынимается за 1-2 захода. При действии лопастного бура грунт, разрыхляясь кромками лопастей, оканчивающихся ножами, попадает на их вин­товую плоскость, которой извлекается на поверхность. Извлечен­ный на поверхность грунт при включении повышенной скорости под действием центробежных сил разбрасывается вокруг скважины. За один заход разрабатывается от 40 до 80 см скважины.

В грунтах, имеющих отдельные твердые включения, целесообраз­но применять шнековые буры. При работах в тяжелых грунтовых условиях (мерзлота, галечник и т. п.) к лопастным бурам присоеди­няют съемные наконечники.
К преимуществам станков вращательного бурения следует отнес­ти простоту и маневренность в работе, возможность бурения глу­боких скважин, высокую их производительность. Недостатки, таких станков - резкое снижение производительности при бурении креп­ких пород.

При шарошечном  бурении породы разрушаются зубца­ми или штырями шарошек, которые, свободно вращаясь в опорах, перекатываются по забою. Внедряются шарошки в породу под дей­ствием   осевого   усилия, в результате  чего  под инструментом создается давление, превы­шающее  сопротивление   поро­ды. Разрушенные частицы при шарошечном бурении выносят­ся на поверхность струей воды, сжатым воздухом или воздушно-водяной смесью. Недостатки этого способа - необходимость дополнительных    процессов   и устройств, для извлечения раз­буриваемых пород на   поверхность.

Буровой снаряд при ударно-канатном бурении состоит из следующих деталей: доло­та - главной ударной части снаряда с резцом в нижней ча­сти, ударной штанги, буровых ножниц,  служащих для отрыва долот от породы забоя, и канатного замка, соединяющего  снаряд с тросом, на котором этот снаряд подвешен   (рис.   12.1).

Элементы бурового снаряда для ударно-канатного бурения
Рис. 12.1. Элементы бурового снаряда для ударно-канатного бурения:
а - долото; 1 - резец; 2 - ключевые выемки; 3 - тело;  4 - корпус с винтовой нарезкой;  б - ударная штанга; в - ножницы; г - замок

При ударном бурении, производимом соответствующими станками, происходит последовательный подъем и опускание буро­вого снаряда, который рабочей частью - лезвием долота - наносит удары по забою, разрушая породу и заглубляясь в нее.

После каж­дого удара буровой снаряд поворачивается вокруг своей оси вследствие раскручивания стального каната и, снова ударяя по забою, равномерно разрушает породу по всей площади забоя. Разработан­ную породу в скважине разжижают водой, образуя шлам. Забой скважины периодически очищают вычерпыванием шлама желонкой.

Преимущество ударно-канатного способа бурения заключается в возможности бурения скважин значительных диаметров на боль­шую глубину. Недостатки этого способа бурения - низкая произ­водительность и высокая стоимость работ.

Принцип вибробурения основан на погружении трубчато­го бура под действием импульсов, создаваемых вращением дебалансов вибратора, размещенного вокруг трубы. Специальные уст­ройства препятствуют перемещению бура вверх под действием сил реакции со стороны забоя.
Преимущество вибробурения состоит в возможности значитель­ного, повышения производительности работ на устройстве скважин. Недостатки его - ограниченность сферы применения определенны­ми грунтовыми условиями, глубиной и диаметром скважины.

Способ огневого бурения скважин с помощью огнеструйных горелок основан на свойстве разрушения пород на забое сква­жины высокотемпературными газовыми струями, выходящими из сопел горелок со сверхзвуковой скоростью.

Последнее обновление 12.01.16 16:47