15.01.2021

Ударно-забивное бурение на штангах


Ударно-забивное бурение на штангах применяется при инженерно-геологических изысканиях для отбора проб и динамической пепетрации для определения физико-механических свойств грунтов. Бурение с отбором проб, как правило, производится с опережающей забой обсадкой скважины. Обсадные трубы диаметром 60—80 мм со специальным башмаком забиваются в породу на глубину примерно 1,5 м посредством забивного снаряда. Затем породная пробка, образовавшаяся в трубах, разрушается ударным долотом на штангах с очисткой забоя от шлама промывочной жидкостью.

Когда обсадные трубы тщательно очищены вплоть до нижней кромки башмака, долото извлекают на забой, также на бурильных трубах опускают тонкостенный грунтонос, которым отбирают образец грунта с ненарушенной структурой. За этой операцией обычно следует исследование грунта посредством пенетрометра и испытаний на сдвиг непосредственно на забое. Таким образом, скважину проходят последовательными рейсами по 1,5 м до достижения заданной глубины. Ударно-забивным методом осуществляется отбор монолитов и из скважин пробуренных другими методами. Для этой цели используются специальные забивные грунтоносы.

Как уже упоминалось выше, ударно-забивной метод углубления скважин позволяет производить испытания грунтов методом динамической пепетрации. Для этой цели за рубежом используют грунтонос длиной 75 см, диаметром 50 мм, который опускают на забой на бурильных трубах. Погружение грунтоноса осуществляется путем нанесения ударов по специальному переходнику на бурильных трубах грузом весом 64 кг (вес на 1 см диаметра составляет 13 кг), сбрасываемым с высоты около 750 мм.

Фирмой «Аккер Дрилл К°» в США разработаны показатели, характеризующие сопротивление различных пород пепетрации в зависимости от числа ударов, необходимых для забивки грунтоноса на 30 см (табл. 70).
Ударно-забивное бурение на штангах

Как можно видеть из анализа табл. 70, поведению пород при динамической пепетрации свойственны те же особенности, что и проявляющиеся при ударно-канатном бурении забивными стаканами.

Глины, в которых получены более высокие механические скорости при бурении, действительно оказывают значительно меньшее сопротивление проникновению в них инструмента под действием ударных нагрузок, чем пески. Так, по числу ударов твердые глины соответствуют пескам средней плотности. Такое положение объясняется, видимо, не только большей пластичностью глин и их способностью к деформации, но меньшим коэффициентом трения частиц глины о металлическую гильзу и башмак грунтоноса по сравнению с частицами песка.

Эти закономерности подтверждаются и классификацией грунтов по несущей способности, составленной фирмой «Аккер» по данным динамической пепетрации (табл. 71)

В России ПНИИС освоена методика динамической пепетрации путем забивки конуса диаметром 74 мм с углом при вершине 60°. Сопротивление внедрению зонда оценивается числом ударов молота, необходимых для погружения конуса на 10 см.

Сопоставление числа ударов N с модулем деформаций породы свидетельствует о их тесной корреляционной связи (коэффициент 0,8).

Простейшим типом станка для ударно-забивного бурения на штангах является Кабестан с приводом от бензодвигателя, который при помощи хомутов крепится к ноге алюминиевой треноги. Подобное оборудование выпускает фирма «Аккер Дрилл» (США).

Кабестан с бензодвигателем этой фирмы предназначен для применения забивных грунтоносов, забивки обсадных труб, применения стандартных приспособлений для пенетрации грунтов. При работе на Кабестане используется пеньковая веревка.

Грузоподъемность Кабестана 225 кг, диаметр барабана 152 мм; скорость вращения 175—225 об/мин.

Привод Кабестана от бензодвигателя мощностью 6,5 л. с. при 5500 об/мин осуществляется при помощи цепной передачи и центробежной муфты.

Вес бензодвигателя не превышает 6,75 кг, а общий вес Кабестана и двигателя составляет 49,5 кг:

Бурение осуществляется путем забивки бурильных труб с грунтоносом ударным снарядом, подвешенным на пеньковом канате, несколько витков которого намотано на барабан Кабестана, а конец находится в руках рабочего. При натягивании конца троса он наматывается на барабан Кабестана и поднимает бабу на некоторую высоту, при ослаблении конца троса его сцепление с поверхностью барабана резко уменьшается и баба свободно падает, ударяя по наголовнику, закрепленному на бурильных или обсадных трубах.

Следует отметить, что использование Кабестана для ударного бурения широко распространено за рубежом.

Установка RGT фирмы «Аккер Дрил» предназначена для ударно-штангового бурения скважин и забивки обсадных труб. Установка состоит из Кабестана, редуктора, промывочного насоса, бензинодвигателя и четырехногой вышки, смонтированных на общей раме, которая может устанавливаться непосредственно на земле, либо на прицепе или автомобиле. Установка обеспечивает возможность забивки обсадных труб диаметром 63,5 мм на глубину до 45 м. Привод установки осуществляется от бензодвигателя мощностью 11 л. с. Общий её вес составляет 430 кг.

Кабестан установки приспособлен для ее самоперетаскивания со скважины на скважину.

Установка RG по конструкции аналогична RGT, но имеет усиленные узлы и увеличенные параметры технической характеристики. Эта установка рассчитана на бурение скважин диаметром 89 мм на глубину 75 м с обсадкой их трубами диаметром 101,6 мм посредством забивки бабой.

Привод установки RG осуществляется от бензодвигателей или дизелей мощностью 11—20 л. с., а общий ее вес в зависимости от типа двигателя изменяется в пределах 575—650 кг. Установка может быть смонтирована на автомобиле. В этом случае для привода возможно применять транспортный двигатель.

На раме установки RG имеются специальные крепежные приспособления, позволяющие при необходимости закрепить шпиндельный вращатель типа LДВ, рассчитанный на использование бурильных труб серии А. Для привода этого вращателя используется клиноременная передача. Для этого на одном валу с Кабестаном предусмотрен специальный шкив.

Вращатель LДВ оснащен оригинальной рычажной подачей, в которой рычаг закреплен непосредственно к шпинделю в нижней его части при помощи специального патрона. Для осуществления осевого усилия зуб рычага упирается в неподвижную рейку, закрепленную на раме вращателя, и перемещается по мере углубления скважины вместе с шпинделем в нижнее положение.

Следует отметить, что Кабестаны для ударно-забивного бурения предусмотрены почти в любом станке со шпиндельным вращателем, использующимся для бурения мелких скважин в рыхлых породах вращательным способом. Во многих случаях такие Кабестаны могут поставляться дополнительно по специальному заказу потребителей.





Яндекс.Метрика