Самый популярный инструмент для бурения скважин при инженерных изысканиях

Любые строительные работы по возведению зданий, мостов, промышленных, производственных или торговых комплексов не обходятся без предварительных, обязательных геологических и инженерных изысканий грунтов.Работы по бурению проводят при помощи буровых машин, обрудованных специализированным породоразрушающим инструментом, который обеспечивает отбор проб почвы для анализа. Это позволяет проводить неразрушающий контроль и исследование состава глубоких грунтов, не нарушая природную структуру горной породы.

Технологический процесс помогает выбрать на этапе проектирования подходящие материалы, тип фундамента, этажность, состав кровельного пирога для строительства. Произведенные работы по бурению уберегут от возможного проседания почвы, или разломов от нагрузки здания, лишних финансовых расходов.

Какое бывает оборудование?

При производстве инженерных изысканий проводят два вида исследования грунта: статическое и динамическое зондирование. Классификация бурового оборудования выделяет основные группы:

Переносные установки

Данное оборудование оснащено приводом от бензодвигателя, чаще ручное, подходит для использования на песчаных и глинистых почвах (1-4 категорий). Оно имеет небольшой вес, минимальную глубину бурения 5-10м. Станки незаменимы в труднодоступных точках – на горных склонах или болотистых участках, в подвалах зданий. К ним относят мотобуры М10, КМ10, станок УБМ (3 и3У), установки УКБ, бур геолога ГИ18.

Перевозимые станки

В группу входят станки шнекового и ударно-канатного бурения, которые в свою очередь подразделяются на ударные и безударные механизмы. Описание характеристик первой подгруппы позволяет проводить буровые изыскания на глубину до 150-200 м. и более (диаметр 160-380 мм). Вторая – с упрощенной конструкцией, может углубить скважину на 15-30м (диаметр 73-170 мм). К ним относят ударно-канатный станок УГБ-ЗУК, агрегат АВБ 2М, ЛБУ50А, или передвижную ПБУ-2. Для бурения шнековым способом в климатических зонах сурового Севера России подойдет установка УШ-2Т4.

Стационарные установки

Эксплуатация этой группы оборудования нацелена на бурение в подземных горных выработках. Характеристики универсальной конструкции станка позволяют создавать скважины под любым углом. Например, буровой станок БСК 2РПА имеет гидравлический механизм подачи инструментов, обеспечит глубину до 100м.

Популярный инструмент

Производители предлагают широкий ассортимент инструментов для бурения скважин в любых типах почвы:

1. Для твердых и крепких грунтов используют вращательный и ударно-вращательный буровой инструмент. Он гарантирует глубокое проникновение в почву при минимальном диаметре. Керн (пробу твердых веществ) получают, благодаря колонковой трубе.
2. Высококачественный инструмент для получения скважин ударно-канатным способом, позволяет пробуривать до 100 м в глубину недр, при диаметре от 89 до 300 мм и более. В комплектацию буровой установки обязательно входит лебедка со свободным сбросом.
3. Шнековые способы (на больших скоростях) бурения в дисперсных породах требуют отдельных инструментов. Лопастное долото со вставками из твердых, износостойких сплавов лкгко проникает и разрушает крепкий забой. А спиралеподобные шнеки обеспечивают подачу, подъем разрушенных пород наверх, и дальнейшее их определение.
4. Для самых востребованных способов бурения – вращательного сплошного или кольцевого забоя применяют твердосплавные коронки, шарошечные долота и колонковые «варианты» разных конструкций.

Для вибрационного бурения на буровых установках (УГБ) с виброгенератором выбирают инструмент виброзонд по породам твердости:

• 1-2 категории – с одним рядом окон;
• 3-4 категории – с двумя рядами окон.

Комплект инструмента для ударно-канатного бурения (кольцевым забоем) состоит из стального забивного стакана и башмака, ударного патрона и ударных штанг.

Стакан (состоит из вилки и корпуса) может иметь диаметр 73-171 мм и длину до 700 мм. Стандартные (самые популярные) присоединительные резьбы забивных стаканов 3-63,5. Башмаки имеют закаленную, прочную кромку со скосом изнутри. Башмаки сменные, резьбовые, что позволяет производить их быструю замену на скважине, почти не прерывая работу.

Для вибрационного бурения используют технологический (виброзонд, трубы бурения, переходники) и вспомогательный инструменты. Главный инструмент, виброзонд, может быть с клапаном или без него, неразъемным или разъемным. Наиболее востребованные диаметры 112-168 мм, с длиной 110-2060 мм. Часто используют бурильные трубы ГОСТ 7909-56 или ГОСТ 7918-75 с замками, диаметром до 63,5 мм. Замки состоят из муфты и ниппеля, соединение элементов между собой – на замковой резьбе, а замка к трубе – на трубной. Все резьбы стандартизованы и регламентируются ГОСТами.

Для забора проб грунта используют особый прихват – грунтоносы 4 типов: забивного или вдалбливаемого, вибрационного или обуривающего.

При бурении грунтов инструментом из твердых сплавов с промывкой применяют коронки КР (ребристые), которые создают кольцевой зазор:

• на мягких почвах КР1 (1-3 категории);
• на плотных грунтах КР2,4,5 (4 категория).

Породоразрушающий, дробовой инструмент с промывкой для твердых пород (7-9 категории) оснащен дробью из чугуна. Для сверхтвердых грунтов 10-12 категории – выбор уже за дробью-сечкой из стали. Такой инструмент в настоящее время применяется очень редко.

Алмазный инструмент используют, учитывая абразивность и крепость пород. Изготовление мелкоалмазных коронок (от шестислойной до однослойной) может быть нескольких типов: мало-, средне- и абразивные.

Рекомендации по выбору

Для инженерных изысканий необходимо грамотно подбирать буровое оборудование. Оно должно соответствовать:

• климатической зоне и рельефу;
• типу, виду грунтов;
• целевому назначению, области его применения;
• конечному диаметру скважины и ее глубине.

Также оборудование должно быть легко транспортабельным, универсальным (например, применяться для разных способов бурения). Следует знать, из чего состоит установка, в комплектации необходим качественный инструмент, изготовленный на заводе (с гарантией).

При бурении, следует периодически проводить дефектоскопию, чтобы своевременно выявлять возможные дефекты труб на ранних стадиях. Это позволит избежать аварийных ситуаций, вовремя провести ремонт ослабленных элементов. Необходимо также избегать образования прихватов (потери подвижности), которые зависят от сложной структуры геологического разреза, формы скважины и верных проектных расчетов.

Специалисты рекомендуют выбирать инструмент строго по назначению:

• буровую ложку – для песчаных, смешанных или глинистых почв;
• шнек, спиральный бур – для глинистых, суглинистых, смешанных грунтов, имеющих в составе мелкий гравий;
• лопастное долото – для работы на твердых слоях породы.

При выборе буровой штанги следует учитывать тип резьбы, высоту мачты чтобы определить максимальную длину, материал, толщину стенок и диаметр.

Если бурение скважины проходит через слои почвы с разным составом, то необходимо использовать резцы с соответствующими сменными элементами. Алмазные модели используют в промышленном строительстве в горных породах. Твердосплавный тип коронки (с усиленными резцами) отлично проходит сквозь разные слои пород с любым уровнем «вязкости». Чем больше размер пластины лезвия резцов, тем дольше прослужит инструмент.