Что такое полый шнек
Полый шнек представляет собой разновидность шнекового бура. Шнековое бурение является разновидностью вращательного; при шнековом бурении используется породоразрушающий инструмент со спиралевидными лопастями. Это полая труба, которая оснащена стальной спиральной обмоткой, выполняющей роль транспортера, и забурником. На нижнем конце трубы находятся резец и специальный клапан-заглушка. Такое устройство бурового инструмента обеспечивает транспортировку выбуренной породы на поверхность непосредственно в процессе проведения буровых работ.
Важным отличием полых шнеков являются применяемые в них типы соединений. Прежде всего это фиксированные соединения, обеспечивающие совпадение спиралей в местах сочленения инструментов, а также соединения, позволяющие производить левые вращения шнека. Также применяются шлицевые, восьмигранные, кулачковые и другие виды соединений.
Длина полого шнека прямо зависит от необходимой глубины скважины, то есть и от размера погружаемой сваи.
Область применения полого шнека
Бурение полым шнеком применяется в первую очередь для получения проб грунта и для бурения с откачкой воды. Фундаментостроение также является сферой использования полого шнека. Полый шнек применяется в основном для рыхлых пород, но данный способ не менее результативен при бурении на твердых осадочных и вечномерзлых грунтах.
Главными задачами, для решения которых используется полый шнек, являются:
- создание буронабивных свай для фундаментов;
- бурение скважин под опоры ЛЭП и другие инженерные конструкции;
- бурение скважин на воду или на песок;
- бурение разведочных скважин.
На сегодняшний день бурение полыми шнеками с целью устройства буроинъекционных и буронабивных свай является очень популярным. Диаметр скважины при этом методе практически неограничен, поскольку уменьшенная толщина реборды увеличивает диаметр трубы. Однако глубина скважин имеет ограничение: не более 200 метров.
Использование специальных соединений позволяет оставлять центральное отверстие шнека открытым. Такое строение бурового инструмента дает возможность производить отбор ненарушенных образцов породы. Когда стенки скважины недостаточно устойчивы, подобное устройство шнека также позволяет доставлять в скважину заряды для сейсморазведки.
Особенности бурения полым шнеком
Бурение полым шнеком начинается с погружения в грунт буровой колонны на необходимую глубину. При подаче импульса от дизельного или электрического мотора труба вращается и резец углубляется в породу, при этом грунт по бокам от ствола скважины уплотняется. Одновременно при помощи спирали-транспортера происходит подача отработанной породы на поверхность.
В буровой колонне имеется специальное приспособление, которое предотвращает попадание грунта внутрь конструкции. Если создаваемая скважина предназначена для сваи, то после достижения буровой колонной необходимой глубины в скважину (по трубопроводу в полости шнека) подается бетон. Клапан-заглушка шнека самостоятельно открывается под давлением бетона. Кроме того, по мере наполнения полости будущей сваи бетоном происходит постепенное поднятие буровой колонны наверх.
После заливки и уплотнения бетона в скважину с помощью вибропогружателя опускают прочный арматурный каркас. Это делается для формирования тела сваи.
Современная буровая техника предусматривает автоматический контроль всего процесса бурения и бетонирования. Автоматическая дистанционная система управления контролирует и регулирует следующие параметры:
- скорость поступательных движений буровой колонны;
- частоту вращения;
- вращающий момент;
- давление бетона;
- скорость извлечения полого шнека.
Все данные о каждом этапе работ отображаются на дисплее в кабине оператора буровой установки. С пульта управления оператор может корректировать процесс дистанционно.
Преимущества бурения полым шнеком
Создание буронабивных свай методом непрерывного полого шнека сочетает в себе преимущество скорости выполнения работ при забивке железобетонных свай с универсальностью и высокой несущей способностью буронабивных свай. Бурение полым шнеком чрезвычайно эффективно и экономически выгодно при строительстве фундаментов.
За счет того, что буровая колонна при погружении вытесняет грунт на поверхность, буронабивные сваи устанавливаются в очень короткие сроки, при минимальных затратах сил и времени. Высокая производительность (до 15 свай в смену) относительно других методов устройства буронабивных свай удешевляет сооружение фундамента и существенно сокращает общие сроки строительства.
Технология бурения полым шнеком позволяет сооружать сваи в различных типах грунта:
- в сухом;
- в заболоченном (водонасыщенном);
- в рыхлом;
- в плотном.
Наилучшим образом зарекомендовал себя данный метод при работе со слабыми породами, такими как:
- туф;
- суглинок;
- известняк;
- песчаник и другие.
При работе буровой установки, оснащенной полым шнеком, отсутствуют ударное воздействие, декомпрессия грунта, сейсмические нагрузки и вибрация. Уровень шума является настолько низким, что позволяет проводить буровые работы в городских условиях, в местах плотной застройки. Существенными плюсами бурения полым шнеком считаются гарантированное уплотнение стенок скважин и повышенная несущая способность конструкций.
Возможные диаметры свай и допустимая глубина позволяют решить практически любые проблемы, связанные с проектированием и устройством свай.
Бурение полым шнеком не случайно используется для забора проб, то есть для создания инженерно-геологических, гидрогеологических и геологоразведочных скважин. В осложненных геологических условиях этот метод позволяет извлекать ненарушенный керн из сыпучих (подвижных) грунтов и облегчает установку фильтровой колонны при производстве наблюдательной скважины.
Компактность буровой установки, оснащенной полыми шнеками, позволяет работать даже на существенно ограниченном пространстве.