Назначение буровых работ и способы бурения. Буровые работы предназначены для получения в грунте вертикальных, наклонных или горизонтальных выработок цилиндрической формы. Выработки разрабатывают с целью проведения гидрогеологических изысканий при инженерной подготовке строительной площадки; для рыхления скальных пород или мерзлых грунтов взрывными методами; для понижения уровня грунтовых вод; для устройства свайных фундаментов, артезианских колодцев и т. д.
Буровые выработки устраивают в виде шпуров или скважин.
Шпур — выработка диаметром до 75 мм, глубиной до 5. *6 м; скважина—выработка диаметром более 75 мм и боль-шей глубины, чем шпур. Верхнюю часть скважины (шпура), которая расположена непосредственно у поверхности земли, называют устьем, нижнюю — забоем, а внутреннюю боковую поверхность — стенкой.
В процессе бурения происходит разрушение грунта на дне забоя и его удаление из выработки с помощью сжатого воздуха, воды, шнека или желонки и др.
При бурении в неустойчивых малосвязных грунтах для предотвращения обрушения стенки скважины крепят обсадными трубами. Обсадные трубы состоят из отдельных звеньев длиной 1,5. 4,5 м, соединяемых муфтами, свинчиванием и т. д.
УГБ-900 для строительных буровых работ
Скорость бурения зависит от физико-механических характеристик грунтов (плотности, прочности, абразивности и т. д.), способа бурения, вида бурового инструмента, диаметра выработки, способа удаления разрушенного грунта.
Трудоемкость разработки грунта бурением определяют временем бурения 1 м длины скважины (шпура) в грунтах различной плотности.
Существуют механические, физические и ручные способы бурения. Наибольшее распространение получили механические способы, при которых применяют ручные машины и станки. К физическим способам относятся: термический, гидравлический, электрогидравлический, ультразвуковой и другие, которые пока широко не распространены. Ручными способами пользуются при небольших объемах работ в грунтах пониженной плотности и прочности.
Бурение шпуров ручными машинами и инструментом. Для бурения шпуров применяют ручные машины — перфораторы и электросверла.
Перфораторы используют для бурения в твердых породах и мерзлых грунтах. Они работают с помощью сжатого воздуха, полученного от компрессорной установки. Сжатый воздух через распределительное устройство в корпусе воздействует на поршень-ударник попеременно с двух сторон. Совершая возвратно-поступательные движения, поршень наносит удары по хвостовику рабочего органа—бура.
После каждого удара бур с помощью поворотного устройства поворачивается на некоторый угол (рис. 1,а).
Перфораторы делят на три группы: ручные массой 10. 35 кг; колонковые массой 35. 100 кг, закрепляемые на колонках, треногах или передвижных мачтах-дерриках; телескопные массой 25. 50 кг, применяемые для бурения восходящих шпуров и устанавливаемые на раздвижных колонках.
Рабочий орган перфоратора — бур состоит из головки, стержня, хвостовика (рис. 1,6).
Головки (коронки) бура бывают съемные и несъемные. Выполняют их из высокопрочных металлов или сплавов. Они могут быть однодолотчатыми, двухдолотчатыми, крестовыми, звездчатыми (рис.1,г). Съемные головки со стержнем соединяют с помощью резьбы, клина, штыка.
Технология работ по ГНБ
Однодолотчатые головки используют при бурении монолит-ных пород; двухдолотчатые — в трещиноватых породах средней прочности; крестовые и звездчатые — в прочных породах.
При бурении шпуров применяют ступенчатый профиль, что способствует уменьшению сил трения, возникающих между стенкой шпура и буром, а следовательно, уменьшению износа бура и трудоемкости разработки.
Наибольший диаметр имеет первый короткий бур — забур-ник. Диаметр каждого последующего бура на 3 мм меньше предыдущего, а длина — больше на 30 см для прочных и на 60 см для мягких пород (рис. 1д).
Рис.1. Ударно-вращательный механизм и инструмент, применяемый для бурения шпуров:
а — схема ударно-вращательного механизма; б — бур; в — буровое сверло- г — буровые головки перфораторов; а —схема образования шпуров перфоратором; е — наконечники ручных буров; / — цилиндр перфоратора; 2 — храповик; 3 — винтовой стержень; 4 — поршень-ударник; 5 —поворотная букса; 6 — хвостовик рабочего органа перфоратора; 7 — головка; 8 — штанга; 9 — хвостовик; 10 — захват для соединения с патроном шпинделя электросверла; 11 — резец; 12, 13, 14, 15 — однодолотчатая, крестовая, двухдолотчатая и звездчатая головки; 16 — вертикальный разрез шпура; 17 — комплект буров; 18, 20 — ложкообразный и спирально-ложечный наконечники; 19 — змеевик- 21 — желонка; 22 — шариковый клапан
Источник vuzlit.comТехнология производства буровых работ в строительстве
Буровая скважина — цилиндрическая выработка в грунте характеризуется относительно малым диаметром по сравнению с ее глубиной (диаметр превышает 75 мм).
Различают следующие элементы скважины:
Устье скважины – начало скважины, то есть место пересечения ее с земной поверхностью или с поверхностью горной выработки.
Забой скважины – дно скважины
Стенки скважины – боковые поверхности скважины.
Ствол скважины – пространство в недрах, занимаемое скважиной.
Скважина характеризуется глубиной, диаметром, направлением бурения, назначением. Направление бурения: вертикальное, горизонтальное, наклонно-направленное бурение.
Наклонно-направленное бурение оказывается целесообразным при: сложном рельефе местности (например, при расположении залежи под дном крупного водоёма или под капитальными сооружениями); геологических условиях залегания полезных ископаемых, не позволяющих вскрыть их вертикальными скважинами.
Назначение скважин (по тетрадке):
1. инженерно-технические (, вентиляционные, дренажные, и т. д.), диаметр до 200 мм, глубина до 40 м
2. скважины на воду (для изыскания воды)-глубина в зависимости от глубины залегания водоносного горизонта от 10-20 м (верховодка) до 500-600 м (артезианские).
Верховодка— подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли.(гидравлически связаны с поверхностью-дожди, снег)
Грунтовыми водами называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки, гидравлически связаны с поверхностными водами. Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность (гидравлически не связаны с поверхностными водами).
3. Скважины для устройства набивных и буроинъекционных свай. Диаметр от 200 до 1200 мм, длина до 40 м.
Скважины малого диаметра предназначены для устройства буроинъекционных свай длиной до 20 м.
4. Скважины для производства взрывных работ, например, шпуры. Их диаметр 30-50 мм, глубина до 10 м. Для работ по разрушению, дроблению, разрыхлению и перемещению скальных пород, обычных горных пород (т.е. в устойчивых породах).
5. Скважины горизонтального бурения, диаметр 100-1400 мм, длина до 60 м.
Диаметр 100 мм-скважины для прокладки кабеля, диаметр 1400-для водоводов; горизонтальные скважины устраивают также при устройстве лучевых водозаборов.
Горизонтальное:бурение применяется в технологии бестраншейной прокладки коммуникации. Применение такой технологии позволяет:
Проводить работы бестраншейным способом, не разрушая строения, дорожные покрытия и лесопарковое хозяйство, а также под дном рек и водоемов;
Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтально направленного бурения (ГНБ) осуществляется в три этапа:
· бурение пилотной скважины;
· последовательное расширение скважины;
Бурение пилотной скважины осуществляется при помощи буровой головки. В передней части буровой головки со скосом устанавливается режущий инструмент.
Во время пилотного бурения с буровой установки, установленной на земле, по нужной трассе проталкивается управляемый пилотный бур. Как только бур проходит трассу на длину буровой штанги, насаживается следующая штанга и процесс продолжается, пока пилотный бур не появится в точке выхода.
Местонахождение под землей пилотного бура определяется при помощи установленного в буровой головке зонда и локационного оборудования. После того, как бур выйдет в намеченной точке, буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо нее присоединяется расширитель, который, вращаясь, протаскивается обратно к буровой установке. Взамен каждой демонтированной штанги на буровую установку на трубной стороне насаживается новая. Этот процесс длится до расширения скважины до нужного диаметра.
Лучевые водозаборы – это система радиально расположенных водоприемных лучей-фильтров (горизонтальные скважины), которые собирают воду из водоносного пласта и отводят ее в центральный водозаборный колодец (шахту), откуда ведется откачка насосами и подача потребителю.
1 — шахта; 2 — лучевые скважин ы; 3 — центробежные насосы
Приемный колодец, расположенный в центральной части водозабора, предназначен не только для приема воды и установки соответствующего насосного оборудования, но и для проведения работ по устройству лучей-скважин. Устройство горизонтальных дрен лучевого водозабора осуществляется проталкиванием в грунт из шахтного колодца горизонтальных труб с помощью двух спаренных гидравлических домкратов. Горизонтальный луч набирается из коротких фильтровых патрубков. Первым звеном служит заостренная буровая головка, которая ползет вперед, захватывая специальными шламозаборными отверстиями разжиженный грунт (шлам) из водоносного пласта.
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2022 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.011 с) .
Источник studopedia.orgНазначение, технология и механизация буровых работ в строительстве
Процесс бурения в строительстве выполняют в целях устройства скважин для водоснабжения и водопонижения, бестраншейной прокладки трубопроводов (горизонтальное бурение), взрывания грунтов, геологических и гидрогеологических изысканий, устройства буронабивных свай, искусственного закрепления грунтов и др. Для этого в породах бурильными машинами или инструментом бурят цилиндрические отверстия (выработки) разных диаметров и глубин. Выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м называют шпуром, диаметром более 75 мм и глубже 5м- скважиной.
Начало шпура или скважины называют устьем, низ — забоем, боковые поверхности — стенками.
Процесс бурения скважинсостоит из двух операций — разрушения или отделения породы на дне скважины и удаления разрушенной породы из нее. Трудоемкость бурения породы характеризуется временем чистого бурения 1 м скважины и зависит от крепости породы, т.е. сопротивляемости любым видам разрушения.
Бурение неглубоких скважин (до 50-100 м) различного назначения производят в основном механическими способами — колонковым, медленно-вращательным, шнековым, вибрационным, роторным, ударно-канатным и др. Механическое вращательное и ударное бурение скважин бывает медленно-вращательным на бурильных и обсадных трубах и ударным с отрывом породоразрушающего инструмента от забоя и без отрыва инструмента.
Для бурения этими способами скважин с одновременным креплением их трубами применяют легкие передвижные и самоходные установки УБР-1, УБР-2, БУР-2М и др. При вращательном бурении лезвием буровой ложки срезают слой рыхлой породы и затем извлекают вместе с буром на поверхность.
Ударное бурение ведут в твердых породах и в основном по способу забивки, т.е. без отрыва породоразрушающего инструмента от забоя, которым в процессе внедрения его в грунт выбуривают керн. При медленно вращательном бурении в качестве породоразрушающего инструмента используют буровые ложки и змеевики, а при ударном — долота, ударные штанги, желонки и т.п.
Бурение глубоких скважин (до 1000 м и более) ведут колонковым вращательным, глубоким вращательным (роторным, турбинным, электробурами) и ударно-канатными способами. При колонковом вращательном бурении порода разрушается по наружной кольцевой части поперечного сечения с сохранением внутри столбика породы — керна. Для бурения применяют коронки, армированные алмазными и твердыми сплавами, а также буровую дробь с дробовыми коронкамиГлубокие скважины бурят чаще всего вращательными способами — роторным, турбинным и с помощью электробуров с промывкой и продувкой. При роторном бурении вращение бурового снаряда осуществляют ротором, устанавливаемым над устьем скважины, а при турбинном породоразрушающий инструмент вращают турбины, опускаемые на забой скважины вместе с долотом на колонне бурильных труб. При бурении электробуром инструмент вращают забойным электродвигателем малого диаметра и значительной длины.
Водозаборные скважины.Технологический процесс устройства скважин для водоснабжения включает их бурение, крепление обсадными трубами, опускание фильтра, устройство сальника, разглинизацию и освоение водоносных горизонтов.
Бурение скважинв зависимости от количества и мощности водоносных горизонтов, глубины залегания, литологического состава пород и качества воды ведут роторным способом с промывкой или продувкой, ударно-канатным, колонковым и шнековым способами. Роторный способ используют обычно в хорошо изученных в гидрогеологическом отношении районах.
Он обеспечивает бурение скважин в породах различной твердости на необходимую глубину. Для роторного бурения скважин используют установки типа УРБ, УВБ и БУ. Технология роторного бурения скважин во многом определяется осевым давлением (нагрузкой) на породоразрушающий инструмент, частотой вращения в единицу времени, количеством икачеством промывочной жидкостиБолее эффективным при бурении скважин на воду является ударно-канатный способ, при котором практически не нарушается естественное состояние водоносного горизонта и отпадает необходимость в выполнении сложных работ по вызову водопритока к скважине. При этом способе скважины бурят установками типа УТБ и УКС. Однако способ имеет значительно меньшие скорости бурения и требует большого количества обсадных труб.
Колонковый способ при бурении скважин на воду применяют редко, в основном из-за малых диаметров скважин (до 150 мм). Шнековое бурение используют в благоприятных условиях при глубинах скважин до 50 м. В сложных гидрогеологических условиях применяют комбинированный способ бурения (ударно-канатный, роторный идр.).
Источник studopedia.ru