Шнеково пробиване на сондажи: особености на технологията и снаряда за пробиване ръчно и с инсталация
Шнековото сондиране на сондажи за питейна вода е най-популярният днес начин на сондиране на територията на частни домакинства. Самостоятелно можете да направите плитък водоносен сондаж с помощта на ръчна земна бормашина. За да улесните труда, често се използват малогабаритни сондажни агрегати със задвижване.
Ние ще ви разкажем защо този метод е толкова популярен. Ще разберем с какво се различава от другите начини на сондиране и в какви ситуации е ефективно да се прилага. В статията е описана подробно шнековата технология и конструкцията на сондажното оборудване, както и сондажният инструмент, използван в ръчното и механичното сондиране.
Съдържание на статията:
Специфика на шнековото сондиране
Сондажният отвор представлява изработка с цилиндрична форма в земната кора, която при голяма дължина има малко напречно сечение. Началото му се нарича устие, страничната повърхност – стени, а дъното на изработката – забой.
Оптималният начин на сондиране се избира, като се вземат предвид функционалното предназначение на сондажа, необходимия диаметър и дълбочина. Важно е да се вземат предвид физико-механичните свойства на скалите, които трябва да се преминат в процеса на оформяне на водозаборната изработка.
Влияе също така технико-икономическата целесъобразност на сондирането в конкретни условия. Това е важен етап при проектирането на сондажи, по време на който се определят основните технологични решения – типът на използваното оборудване и режимите на сондиране.
При проектирането и последващото сондиране на водозаборни сондажи е необходимо да се ориентирате именно към дългосрочност на използване. Важна е способността да се запази стабилен дебит и неизменна водопропускливост на призабойната зона в продължение на дълъг период от време.
Процесът на сондиране на сондаж включва няколко работни операции:
- Разрушаване на скалата на забоя, т.е. отделяне на частици от масива.
- Транспортиране на отработената почва на повърхността.
- Подготовка на сондажа за експлоатация чрез почистване и обустройване на ствола, както и извършване на промивка на водозаборната изработка.
Ефективността на сондирането зависи пряко от заложените от природата физико-механични свойства, а именно: плътност на наслояване, порьозност, водопропускливост на несвързани почви, консистенция на глинести свързани скали.
За сондиране на скални скали, характеризиращи се с монолитност и кристален тип връзки между частиците, този метод не е подходящ. Колкото по-здраво са консолидирани минералните зърна в състава на скалата, толкова повече работа се изразходва за нейното разрушаване.
Предимства и недостатъци на метода
Шнековият вариант на сондиране се използва както в промишлеността, така и в гражданското строителство, така и в ръчното сондиране на сондажи. Отличителната му особеност е в отстраняването на разрушената скала не с промивна течност или специални газо-течни смеси, а директно от частите на шнековия инструмент.
Различават се вертикално и хоризонтално насочено шнеково сондиране. Първият метод се използва при изграждане на водоносни сондажи, както и за оформяне на отвори за пилоти. Вторият – се използва при прокарване на инженерни комуникации по безизкопен начин.
Този метод осигурява едновременно висока скорост на проходка в нескални почви на дълбочина до 50-80 метра, като позволява незабавно оформяне на стените на изработката чрез поставяне на колона от обсадни тръби.
Още един плюс – извличане на отработената почва на повърхността без повдигане на инструмента. И още: тъй като за шнеково сондиране не е необходима промивна течност, то успешно се прилага в безводни региони, а също се използва в периоди с преобладаване на ниски температури.
Днес сондирането с шнекови агрегати се използва:
- За изграждане на индивидуални водоизточни сондажи;
- При строителство на основи от винтови/пробивни пилоти;
- За поставяне на огради и стоманобетонни опори;
- При извършване на безизкопно прокарване на комуникации;
- За строителство на плитки кладенци и изкопи.
Има обаче и недостатъци. С шнекове не могат да се пробиват сондажи в скали с висока твърдост. При проходка в твърди и полутвърди глинести почви, глини с прослойки от варовик могат да възникнат усложнения, а при сондиране на абразивни скали се отбелязва голям разход на сондажния инструмент.
Освен това има ограничение по дълбочина на изработката. Да се направи сондаж с дълбочина над 80 метра по този начин е много трудно.
Технология на вертикално сондиране
Шнекът е високопрочна сондажна тръба с навита спирала, която изпълнява функцията на вертикален винтов транспортьор. Под действието на осовото натоварване работната част на сондажния инструмент се внедрява в скалата и я разрушава чрез рязане и разрохкване. Едновременно с това шнекът подава отработената почва на спиралата на шнека.
Под действие на центробежните сили разрохканата пръст се издига нагоре по лопатките на сондажната колона. Издигането става чрез плъзгане по спирала, тъй като триенето на пръстта в шнека е по-малко, отколкото в стените на сондажа.
Така разрушената скала се доставя в натрошено състояние от дъното на повърхността и се изхвърля през устието на сондажа. При безпрепятствен транспорт пръстта запълва 30-40% от общия обем на междунавивковото пространство.
Параметрите на шнековата колона трябва да осигуряват бързо издигане на цялата маса пръст, разрушена от шнека. При сондиране обаче част от разрохканата пръст се оспива обратно на дъното. Затова при извършване на шнеково сондиране се изисква по-усилено почистване на ствола, а след приключване е задължително промиване.
Хоризонтално насочено сондиране с шнек
При монтаж на инженерни комуникации с различно функционално предназначение под препятствия (автомагистрали, железопътни линии, горски масиви) се прилага хоризонтално насочено шнеково сондиране.
В началния етап на работата се изкопават два котлована – стартов (работен) и приемен. Те трябва да бъдат на едно ниво с проектирания сондаж. След това в работния котлован се спуска и монтира необходимото оборудване.
Такова оборудване има голям ход на подаване и е оборудвано с износоустойчива сондажна глава от високолегирана стомана. На него също е монтирана сонда за проследяване на сондирането. Получавайки сигнали на монитора, операторът контролира хода на процеса и може да коригира посоката на движение, както и ъгъла на наклон на сондажната глава.
Когато шнекът влезе в приемния котлован, тоест крайната точка според проекта, сондажът се сваля. Вместо него се фиксира разширител и тръба. След това се задейства въртене на лопатките в обратна посока, за да се издърпа тръбата в готовия сондаж. След приключване на сондажните работи от стартовия котлован се извлича шнековата инсталация.
Безтраншейният метод позволява да се осъществи полагане на тръби под комуникации под нивото на подземните води с дължина до 80 м. При това всички сложни работи се изпълняват без трудоемко разработване на траншеи, което дава възможност да се минимизира времето за изпълнение и да се намалят финансовите разходи.
Прилага се хоризонтално шнеково сондиране при полагане на напорни тръбопроводи и монтаж на комуникационни системи в зони, където полагането по други начини е невъзможно. Основното предимство на безтраншейното полагане е икономичността. Освен това, за поддържане на устойчивостта на готовата изработка не е необходимо да се използва бетонит или други полимери.
Особености на сондирането в различни скали
Основни технологични параметри на сондиране на кладенец – аксиално натоварване и честота на въртене на винта на шнековия транспортьор. При увеличаване на натоварването непременно се повишава и скоростта на проникване, което може да доведе до възникване на различни аварийни ситуации.
Затова задължително трябва да се следи обемът на отделяната за единица време от шнека скална маса да не надвишава производителността на транспортьора. В противен случай по навивките се образуват тапи.
Като правило, пластичните глинести скали, рохкавите пясъци и тези със средна плътност се сондират без принудително подаване на аксиално натоварване. Шнековият инструмент се внедрява в почвата под собственото си тегло, както и за сметка на реактивното усилие, което възниква при подаването на отработената скала към устието на цилиндричната изработка.
Аксиални натоварвания до 5 kN обикновено се създават при стартовото сондиране на кладенеца, при сондиране в твърди песъчливи глини, глинести почви, глини, аргилити, алевролити. Честотата на въртене на колоната при това не трябва да надвишава 1,7-3,3 s-1.
При по-високи честоти вътре възникват вибрации, поради които звената на сондажната колона могат да загубят съединенията си. В резултат сондажният снаряд ще остане на забоя, изваждането му е практически невъзможно, следователно ще се наложи да се пробие нова изработка. А при ниски честоти транспортирането на отработената почва нагоре се затруднява силно.
С увеличаване на твърдостта на скалите аксиалните натоварвания се увеличават. Сондирането в чакълести и трошливо-чакълести почви, замръзнали глинести почви, водонаситени пясъци, алевролити с включения от кварц се извършва с аксиално натоварване от 8-10 kN на длетото и честота на въртене на колоната 1,3-2,2 s-1.
Галечниците и скалите с включения от валуни не се сондират с шнеков метод. Тези заоблени отломки от скални породи се разрушават с длето и се издигат на дневната повърхност с желонка.
Сондирането в пясъци с различна плътност и степен на насищане с вода, чакълести и трошливи отложения се извършва при големи обороти и едновременно се укрепват стените на изработката с обсадни конструкции.
За да се избегне това, се намалява скоростта на сондиране до минимално възможната, разходва се колоната и се добавя вода в кладенеца. Също така в подобна ситуация помага периодичното повдигане на сондажния инструмент на повърхността и почистването от залепналата глинеста почва.
Инструмент за шнеково сондиране
Инструментите за шнеково сондиране на кладенци се различават по тип конструкция според броя на навивките и геометрията на режещата част. За проходка в твърди и полутвърди песъчливи глини и глинести почви често се използват сондажни снаряди, чийто ръб е снабден с допълнителни резци.
Най-често за проходка на водовземна изработка за частни лица се използва само един стартов шнек без никакви допълнения, тъй като предстои пробиване на утаечни свързани и несвързани скали. При задълбочаване инструментът просто се нараства със сондажни щанги.
В този случай снарядът от ствола на кладенеца се извлича на всеки 0,5 – 0,7 м, за да се почисти самият бур и забой от разрушената скала. Това е по-икономичен, но и по-трудоемък вариант на сондиране.
За разбиване на валуни и чакъл, които могат да се срещнат в утаечни почви, се преминава към ударно-въжен метод. Обикновено за това се използва длето, изработено от инструментална стомана. Този заострен от долния край бур с усилие се “хвърля” върху забоя, докато не разруши “твърдата преграда”.
След разрушаване на чакъла или валуна отломките се извличат на повърхността с чашка (колонкова тръба) или желонка. След това отново се преминава към шнековия метод. Най-често за проходка на изработката се налага да се използват няколко сондажни метода в комплекс.
При сондиране на рохкави пясъци и меки глинести почви се използват сондажни шнекови снаряди с разгънати към забоя лопатки под ъгъл 30-60º, а за сондиране в свързани глинести скали – 90º.
Тази спирала се получава чрез навиване на високоякостна стоманена лента с диаметър 5-7 мм върху винтова оправка. Тя се разтяга върху тръбата/пръта, след което се заварява.
Колкото по-голям е диаметърът на основната тръба, толкова по-малка е транспортиращата способност на шнека. Въпреки това диаметърът на дългомерното изделие е ограничен от механичната якост на шнека, както и от технологията на неговото производство.
Днес се произвеждат два вида шнекове:
- С централен отвор, т.е. кухи;
- Утежнени – без отвор.
За да се минимизира износването на винтовия транспортьор при сондиране в абразивни скали, върху външния ръб се навива лента от стомана или се напластява слой метал върху повърхността.
При високи скорости на шнековото сондиране над снаряда се фиксира специален преходник с двуходова навивка от лентова стомана. При това основната маса от скалата попада върху винтовия транспортьор без претриване.
В края на тръбата с навита спирала задължително се заваряват съединителни елементи. Различават се два типа съединения на шнековете: безрезбово и резбово. В първия случай шнековете се свързват с муфтови ключалки и се задържат чрез метални щифтове с фиксатори, а във втория случай – чрез метод на завиване.
Резбовата връзка на шнековете към сондажната колона дава възможност за механизиране на тяхното свързване и разединяване при спускане и повдигане, при подаване на течност към дъното. Но има и съществен недостатък – в този случай няма възможност за обратно въртене на шнековете. Затова безрезбовата връзка получи по-широко разпространение.
Специалните сондажни инсталации обикновено включват комплект шнекове с различни диаметри.
Кухи шнекове с резбов тип връзка се използват при сондиране с продухване, за изпомпване на вода при прокарване на цилиндрични изработки в земната кора, за поставяне на заряд в геофизични сондажи, за инжектиране на бетон в отвори за пилоти. Могат да се използват и като обсадна колона.
При сондиране с плътно дъно централният канал се затваря с помощта на сондажен инструмент на въже.
Преглед на сондажни машини
За шнеково сондиране се използват както ръчни инструменти, така и механизирани инсталации. Най-простият по конструкция е ръчният земен бур. Той се състои от прът/тръба с винтообразен нож и твърдо фиксирана Т-образна дръжка.
Сондажен инструмент от този тип се завинтва в почвата като тирбушон. В процеса на прокарване на изработката той се нараства с щанги. Ръчните земни бурове се изработват разглобяеми, за да бъде максимално удобно транспортирането им с лек автомобил. Също така това позволява промяна на дължината на шнековата сондажна колона.
С ръчен инструмент могат да се правят отвори с дълбочина до 2 метра при диаметър не повече от 20 сантиметра. Съществуват и мотобурове с бензинов или електрически задвижване. Тяхната конструкция включва винтов транспортьор, т.е. шнек, и двигател с редуктор. Въртенето на вала на мотора осигурява движението на шнека.
С използване на задвижващ инструмент при наличие на сондажни щанги за нарастване могат да се сондират сондажи с дълбочина до 25 метра. При диаметър до 30 сантиметра той се използва за поставяне на осветителни стълбове на улицата, за монтаж на оградни стълбове, шурфове за оглед на фундамент, земна основа.
Мобилните агрегати представляват станове с малки размери с електро- или бензомотор. С тяхна помощ може бързо да се пробие сондаж за вила и да се подготви голям брой ями за опори с различно функционално предназначение.
Не рядко такива сондажни станове се изработват под формата на ремарке за леки автомобили, за да се улесни транспортирането до мястото на работа.
В гражданското и промишленото строителство за формиране на изработки с голяма дълбочина и диаметър се използва шнеково специално оборудване, монтирано на подвижна техника – товарни автомобили, трактори.
Използва се при монтаж на опори на високоволтови електропроводи и стълбове за улично осветление, при поставяне на опори за огради на стадиони, спортни комплекси, промишлени обекти, летища. Освен това с помощта на шнекови сондажни инсталации на подвижна техника се изгражда шпунтова ограда на изкопи, поставят се винтови пилоти.
Полезно видео по темата
Шнеково сондиране на водозахватна скважина с дълбочина 20 м на територията на частно домакинство:
В това видео е показана технологията на хоризонтално шнеково сондиране на скважина за прокарване на комуникации под автомагистрала:
Устройство на пилоти с непрекъснат шнек с голям диаметър и централен канал. За извършване на работите се използва сондажна инсталация Bauer BG-30 и високопроизводителен стационарен бетонпомпа Liebherr:
Шнековият метод осигурява високи темпове на сондиране на скважини. Разработката на скважината и подаването на отработената почва от забоя към устието на изработката става едновременно и непрекъснато, което спестява и време, и усилия на сондьорите, и вложените в проекта средства. Затова методът на шнековото сондиране е популярен.
Оставете, моля, коментари в блок-формата по-долу. Разкажете, случвало ли ви се е да използвате ръчен шнеков инструмент или да сондирате на малогабаритна сондажна машина с използване на шнек. Споделете технологичните тънкости, които могат да бъдат полезни за посетителите на сайта.
Роторно сондиране на кладенци: преглед на технологията на сондиране и необходимото оборудване 
Методи за сондиране на сондажи: технологични принципи и особености на основните методи 
Ръчно сондиране на сондажи за вода: как да пробиете водоприемна изработка ръчно 
Пробиване на кладенец с лъжица: пълен преглед на технологията на пробиване чрез ударно-въжен метод 
Колонково сондиране на кладенци: технология и нюанси на извършване на работите 
Сондажна инсталация със собствени ръце: изработка на домашен свредел за пробиване на кладенци 
Колко струва свързването на газ към частен дом: цена за организиране на доставката на газ 
Най-добрите перални машини със сушене: рейтинг на модели и съвети за купувачите 
Какво представлява цветната температура на светлината и нюансите при избора на температура на лампите според вашите нужди 
Подмяна на газов бойлер в апартамент: документално оформяне на подмяната + основни норми и изисквания
Шнековото сондиране с помощта на техника – оптимален вариант за плитки скважини. Не напразно методът е популярен. Що се отнася до ръчното сондиране с шнек, то това е за мазохисти, или когато няма пари изобщо, а скважината е много необходима.