Шнеково сондиране на кладенци: характеристики на технологията и инструмент за ръчно пробиване и използване на инсталация
Шнековото сондиране на кладенци за питейна вода е най-популярният метод за пробиване днес на територията на частни домакинства. Можете сами да направите плитък водоносен кладенец с помощта на ръчна бормашина. За да се улесни работата, често се използват малки сондажни машини със задвижване.
Ще ви кажем защо този метод е толкова популярен. Нека да разгледаме как се различава от другите методи за пробиване и в какви ситуации е ефективно да се използва. Статията описва подробно шнековата технология и дизайна на сондажното оборудване, както и сондажните инструменти, използвани при ръчно и механично сондиране.
Съдържанието на статията:
Специфика на шнековото сондиране
Сондажът е цилиндричен изкоп в земната кора, който въпреки големия си размер има малко напречно сечение. Началото му се нарича устие, страничната повърхност се нарича стени, а дъното на изкопа се нарича лице.
Оптималният метод на пробиване се избира, като се вземе предвид функционалното предназначение на кладенеца, необходимия диаметър и дълбочина. Важно е да се вземат предвид физико-механичните свойства на скалите, през които трябва да се премине в процеса на оформяне на водовземния изкоп.
Техническата и икономическата осъществимост на сондирането при специфични условия също оказва влияние. Това е важен етап от проектирането на кладенеца, по време на който се определят основните технологични решения - вида на използваното оборудване и режимите на сондиране.
При проектирането и последващото пробиване на водовземни кладенци е необходимо да се съсредоточи специално върху дългосрочната употреба. Способността за поддържане на стабилен дебит и постоянна водопропускливост на дънната зона на дупката за дълъг период от време е важна.
Процесът на пробиване на кладенец включва няколко работни стъпки:
- Разрушаването на скалата в лицето, т.е. отделянето на частици от масива.
- Транспортиране на отпадъчната почва на повърхността.
- Подготовка на кладенец за експлоатация чрез почистване и оборудване на кладенеца, както и измиване на водосборната шахта.
Ефективността на сондирането зависи пряко от физическите и механични свойства, присъщи на природата, а именно: обемна плътност, порьозност, водопропускливост на некохезионни почви и консистенция на глинести кохезионни скали.
Този метод не е подходящ за пробиване на скали, характеризиращи се със здравина и кристален тип връзки между частиците. Колкото по-здраво са консолидирани минералните зърна в скалата, толкова повече работа се изразходва за нейното разрушаване.
Предимства и недостатъци на метода
Опцията за шнеково пробиване се използва в промишлеността, гражданското строителство и ръчно пробиване на кладенци. Неговата отличителна черта е отстраняването на разрушената скала не с промивна течност или специални газо-течни смеси, а директно с частите на шнековия снаряд.
Има вертикално и хоризонтално насочено шнеково сондиране. Първият метод се използва при изграждането на водоносни кладенци, както и за оформяне на дупки за пилоти. Вторият се използва при полагане на комунални услуги по безизкопен метод.
Този метод едновременно осигурява висока скорост на проникване в нескални почви на дълбочина от 50-80 метра, което ви позволява незабавно да оформите стените на изкопа чрез инсталиране на обсадна колона.
Друг плюс е извличането на отпадъчна почва на повърхността без повдигане на инструмента. И още нещо: тъй като шнековият сондаж не изисква промивна течност, той се използва успешно в безводни райони, а също и в периоди, когато преобладават ниски температури.
Днес се използва сондиране със шнекови агрегати:
- За монтаж на индивидуални кладенци;
- При изграждане на основи от винтови/пробивни пилоти;
- За монтаж на огради и стоманобетонни опори;
- При извършване на безизкопна инсталация на комуникации;
- За изграждане на плитки кладенци и ями.
Има обаче и недостатъци. Невъзможно е да се пробие кладенец със свредла в скали с висока твърдост. При сондиране в твърди и полутвърди глинести почви, глини със слоеве от варовик могат да възникнат усложнения, а при пробиване на абразивни скали има голям разход на сондажно оборудване.
Освен това има ограничение за дълбочината на изкопаване.По този начин е много трудно да се изгради кладенец с дълбочина над 80 метра.
Технология за вертикално тунелиране
Шнекът е високоякостна сондажна тръба с навита спирала, която служи като вертикален винтов транспортьор. Под въздействието на аксиално натоварване работната част на свредлото прониква в скалата и я разрушава чрез рязане и разхлабване. В същото време шнековата сеялка подава отпадъчната почва върху спиралата на шнека.
Под въздействието на центробежните сили, разрохканата почва се издига нагоре по лопатките на сондажната колона. Повдигането става поради плъзгане в спирала, тъй като триенето на почвата върху шнека е по-малко, отколкото по стените на кладенеца.
По този начин разрушената скала се доставя в натрошено състояние от лицето на повърхността и се изхвърля през устието на кладенеца. При лесно транспортиране почвата запълва 30-40% от общия обем на междуоборотното пространство.
Параметрите на колоната на шнека трябва да осигуряват бързо повдигане на цялата маса на почвата, унищожена от шнека. При пробиване обаче част от разрохканата почва пада обратно на дъното. Ето защо при извършване на шнеково пробиване е необходимо по-интензивно почистване на цевта, а след завършване е необходимо задължително промиване.
Хоризонтално насочено шнеково сондиране
При инсталиране на комунални линии с различни функционални цели под препятствия (магистрали, железопътни линии, гори) се използва хоризонтално насочено шнеково сондиране.
В началния етап на работа се изкопават две шахти – начална (работна) яма и приемна яма.Те трябва да са на същото ниво като проектирания кладенец. След това необходимото оборудване се спуска в работната яма и се монтира.
Такова оборудване има голям ход на подаване и е оборудвано с устойчива на износване пробивна глава, изработена от високолегирана стомана. Освен това има инсталирана сонда за проследяване на пробиване. Получавайки сигнали на монитора, операторът контролира хода на процеса и може да регулира посоката на движение, както и ъгъла на наклона на пробивната глава.
Когато шнекът влезе в приемната яма, тоест крайната точка според проекта, свредлото се отстранява. Вместо това разширителят и тръбата са фиксирани. След това лопатките се завъртат в обратна посока, за да изтеглят тръбата в готовия кладенец. В края на сондажните работи инсталацията на шнека се отстранява от началната яма.
Безизкопният метод дава възможност за полагане на тръби за комуникации под нивото на подпочвените води с дължина до 80 м. Освен това цялата сложна работа се извършва без трудоемки изкопи, което позволява да се сведе до минимум времето за изпълнение и да се намалят финансовите разходи.
Хоризонталното шнеково пробиване се използва при полагане на тръбопроводи под налягане и инсталиране на комуникационни системи в зони, където инсталирането по друг начин е невъзможно. Основно предимство безизкопен монтаж – доходност. Освен това не е необходимо да се използва бентонит или други полимери, за да се поддържа стабилността на готовия изкоп.
Характеристики на сондиране в различни скали
Основните технологични параметри за пробиване на кладенец са аксиално натоварване и скорост на въртене на шнековия конвейер. С увеличаване на натоварването скоростта на проникване със сигурност се увеличава, което може да доведе до различни аварийни ситуации.
Поради това е наложително да се гарантира, че обемът на скалата, отделена за единица време от шнека, не надвишава производителността на конвейера. В противен случай на завоите ще се образуват тапи.
Като правило, пластични глинести скали, насипни и средно плътни пясъци се пробиват без принудително аксиално натоварване. Шнековият инструмент се вкарва в земята под собственото си тегло, както и поради реактивната сила, която възниква при подаване на отпадъчни скали към устието на цилиндричен отвор.
Аксиални натоварвания до 5 kN обикновено се създават по време на първоначалното пробиване на кладенец, когато се извършва сондиране в твърди песъчливи глинести почви, глинести почви, глини, калници и алевролити. Честотата на въртене на колоната не трябва да надвишава 1,7-3,3 s-1.
При по-високи честоти възникват вътрешни вибрации, което може да доведе до разхлабване на връзките на сондажната колона. В резултат на това свредлото ще остане на дъното, почти е невъзможно да го извадите, което означава, че ще трябва пробийте нов работещ. А при ниски честоти транспортирането на отпадъчна почва до върха става много трудно.
С увеличаване на твърдостта на скалата аксиалните натоварвания се увеличават.Сондирането в чакъл и трошени почви, замръзнали глинести почви, наситени с вода пясъци, алевролити с кварцови включвания се извършва с аксиално натоварване от 8-10 kN на бит и скорост на въртене на колоната от 1,3-2,2 s-1.
Камъчета и скали, съдържащи камъни, не се пробиват по метода на шнека. Тези закръглени скални късове се разрушават с длето и се издигат на повърхността с байлер.
Сондирането в пясъци с различна плътност и степен на насищане с вода, чакъл и трошени камъни се извършва с високи скорости, като в същото време стените на изкопа се укрепват с обсадни конструкции.
За да избегнете това, намалете скоростта на пробиване до възможно най-малкото, вървете по колоната и добавете вода към кладенеца. Също така в такава ситуация помага периодичното повдигане на сондажния инструмент на повърхността и почистването му от полепнала глинеста почва.
Инструмент за шнеково пробиване
Инструментите за шнеково пробиване на кладенци според вида на конструкцията се отличават с броя на завъртанията и геометрията на режещата част. За проникване в твърди и полутвърди пясъчни глинести и глинести често се използват инструменти за сондиране, чиито ръбове са оборудвани с допълнителни фрези.
Най-често за задвижване на водовземен изкоп за частни собственици се използва само един стартов шнек без никакви добавки, т.к. Ще трябва да се пробият седиментни кохезионни и несвързани скали. При задълбочаване инструментът просто се удължава със сондажни пръти.
В този случай снарядът се изважда от сондажа на всеки 0,5 - 0,7 m, за да се изчисти самата сондаж и дъното на разрушената скала. Това е по-икономичен, но и по-трудоемък вариант за пробиване.
За пробиване на камъни и камъчета, които могат да бъдат намерени в седиментни почви, те преминават към метода на ударно въже. Като правило за това се използва длето, изработено от инструментална стомана. Това свредло, заострено в долния край, се „хвърля“ със сила върху лицето, докато „солидната бариера“ бъде разрушена.
След унищожаването на камъче или камък, фрагментите се отстраняват на повърхността с помощта на стъкло (тръба за сърцевина) или баилер. След това отново преминават към винтовия метод. Най-често за изкопаване на мина е необходимо да се използват няколко метода на сондиране в комбинация.
При пробиване на рохкав пясък и меки глинести се използват шнекови свредла с лопатки, обърнати към дъното под ъгъл 30-60º, а за пробиване в кохезионни глинести скали - 90º.
Тази спирала се получава чрез навиване на високоякостна стоманена лента с диаметър 5-7 мм върху винтов дорник. Опъва се на тръба/прът и след това се заварява.
Колкото по-голям е диаметърът на основната тръба, толкова по-нисък е транспортният капацитет на шнека. Диаметърът на дългия продукт обаче е ограничен от механичната якост на винта, както и от производствената му технология.
Днес се произвеждат два вида винтове:
- С централен отвор, тоест кух;
- Утежнена - без дупка.
За да се сведе до минимум износването на шнековия конвейер при пробиване в абразивни скали, върху външния ръб се завинтва стоманена лента или се залепва слой метал към повърхността.
При високи скорости на пробиване на шнека над снаряда е фиксиран специален адаптер с двупосочна намотка от лентова стомана. В този случай по-голямата част от скалата пада върху шнековия транспортьор без смилане.
В края на тръбата с навита спирала свързващите елементи трябва да бъдат заварени. Има два вида винтови съединения: без резба и с резба. В първия случай винтовете са свързани чрез съединителни ключалки и се държат с метални щифтове със скоби; във втория случай чрез завинтване.
Резбова връзка на шнекове в сондажна колона дава възможност за механизиране на тяхното свързване и разединяване при извършване на операции на спъване и при подаване на течност към лицето. Но има и значителен недостатък - в този случай няма възможност за обратно завъртане на винтовете. Следователно безрезбовите връзки са станали по-широко разпространени.
Специалните сондажни машини обикновено включват набор от шнекове с различни диаметри.
Кухи шнекове с резбова връзка се използват при пробиване с издухване, за изпомпване на вода при забиване на цилиндрични отвори в земната кора, за инсталиране на заряд в геофизични кладенци, за изпомпване на бетон в дупки за пилоти. Могат да се използват и като обвивка.
При сондиране с непрекъснато лице централният канал се блокира със сондажен инструмент на въже.
Преглед на сондажни платформи
За шнеково пробиване използват и двете ръчни инструменти, и механизирани инсталации. Най-простият дизайн е ръчна земна бормашина.Състои се от прът/тръба с острие във формата на винт и твърдо фиксирана Т-образна дръжка.
Този тип сондажни инструменти се завинтват в земята като тирбушон. По време на процеса на изкопаване той се разширява с пръти. Ръчните бормашини са направени сгъваеми, за да бъдат максимално удобни за транспортиране в пътнически превозни средства. Това също ви позволява да промените дължината на сондажната колона на шнека.
С помощта на ръчни инструменти можете да направите дупки с дълбочина до 2 метра с диаметър не повече от 20 сантиметра. Има и моторни бормашини с бензиново или електрическо задвижване. Техният дизайн включва винтов транспортьор, тоест шнек, и двигател с редуктор. Въртенето на вала на двигателя осигурява движението на шнека.
С използването на задвижван инструмент и наличието на сондажни пръти за удължаване е възможно пробиването на кладенци с дълбочина до 25 метра. С диаметър до 30 сантиметра се използва за монтиране на стълбове за улично осветление, за монтиране на оградни стълбове, ями за проверка на основи и почвени основи.
Мобилните единици са малки машини с електрически или бензинов двигател. С тяхна помощ можете бързо да пробивате кладенец за лятна резиденция подгответе голям брой отвори за опори за различни функционални цели.
Често такива сондажни платформи се правят под формата на ремарке за леки автомобили, за да се улесни транспортирането до работната площадка.
В гражданското и промишленото строителство за оформяне на изработки с голяма дълбочина и диаметър се използва специално шнеково оборудване, закрепено на мобилно оборудване - камиони, трактори.
Използва се при монтаж на опори за високоволтови електропроводи и стълбове за улично осветление, при монтаж на опори за огради на стадиони, спортни комплекси, промишлени съоръжения и летища. Освен това, използвайки шнекови сондажни машини на мобилно оборудване, те изграждат шпунтови огради за ями и монтират винтови пилоти.
Полезно видео по темата
Шнеково сондиране на кладенец с дълбочина 20 м на територията на частно домакинство:
Това видео показва технологията на хоризонтално сондиране на кладенец за полагане на комуникации под магистрала:
Монтаж на пилоти с помощта на непрекъснат шнек с голям диаметър и централен канал. За извършване на работата се използва сондажна машина Bauer BG-30 и високопроизводителна стационарна бетонна помпа Liebherr:
Шнековият метод осигурява високи скорости на пробиване на кладенци. Разработването на кладенеца и подаването на отпадъчна почва от лицето до устието на изработките става едновременно и непрекъснато, което спестява както времето и усилията на сондажите, така и средствата, инвестирани в проекта. Поради това методът на пробиване на шнек е популярен.
Моля, оставете коментари в блок формата по-долу. Кажете ни дали някога сте използвали ръчен шнек или сте пробивали на малка бормашина с помощта на шнек. Споделете технологични тънкости, които могат да бъдат полезни за посетителите на сайта.
Шнековото сондиране по технология е най-добрият вариант за плитки кладенци.Нищо чудно, че този метод е популярен. Що се отнася до ръчното сондиране с шнек, това е за мазохисти или когато изобщо няма пари, но кладенецът наистина е необходим.
Бих искал да получа съвет - случайно имах сондаж за пробиване под опори на електропроводи, базиран на автомобил GAZ-66, имам идея да адаптирам този уред за пробиване на кладенци за частни лица. Целият проблем е в късата дължина на прътите на шнека, защото... разстоянието от задвижването до земята е някъде около 1,2 м. Привлекателността на идеята е, че. че агрегатът е мобилен, всички операции са изпълними - въртене, спускане и повдигане, също и реверс... Къде мога да поръчам шнекови пръти, моля за съвет. Благодаря ти.