5.6.Разработка грунта бурением

В строительстве бурение используют при исследовании свойств и качества грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т. п.

Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин.

Шпуры —это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.

Скважины — выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм.

По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.

Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомогательных операций.

Грунт в забое разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием (например, истиранием и ударом).

Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами: гидравлическим, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемой в выработку под давлением, и

сухим , когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом или шнеком.

Механическое бурение в основном ведут тремя способами:

ударно-вращательным,

ударным и

вращательным.

Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100...200 мм, глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность применяемых станков — 10...35 м/смен.

Особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняют двумя независимыми механизмами: вращателем и пневмоударником.

Ударное бурение (бурение ударом) осуществляют пневматическими бурильными молотками —перфораторами, которые бывают ручными, массой до 24 кг (при глубине шпура до 3 м) и станковыми, массой до 40 кг. Они обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2...4 м3/мин) к перфоратору подводится шлангом от компрессора. Рабочий орган перфоратора — буровая головка.

Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяют на сухие и мокрые. Перфораторы мокрого типа имеют специальные устройства для промывки канала водой, а в перфораторах сухого типа канал продувается воздухом. Более предпочтительным является мокрое бурение, так как промывка канала водой снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.

При вращательном способе бурения порода забоя истирается, ее режут или скалывают буровым инструментом, жестко закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного шнековое и роторное, выполняемые с помощью самоходных установок. Шнековое бурение применяют для скважин диаметром 125... 160 мм и глубиной до 30 м в мягких и средней крепости фунтах. Шнековые буровые станки имеют металлическую рамку, состоящую из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги. Рабочие штанги длиной 2 м представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы — реборды. По мере углубления скважины штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Разработанный фунт с помощью шнека выдается на поверхность.

Роторное бурение чаще всего применяют для устройства скважин диаметром до 200 мм и глубиной до 50 м в грунта х средней и большой крепости. Роторная бурильная установка состоит из вращателя-ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором