Назначение, 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 скважин состоит 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 скважин в 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 и др.).