9. Способы разработки грунта из скважины. Методы крепления стенок скважины.

Способ разработки грунта в скважине определяется видом грунта:

• несвязные грунты можно разрабатывать эрлифтом;

Эрлифт работает с помощью сжатого воздуха, нагнетаемого компрессором в смесительную камеру. Смесь воздуха с водой движется вверх, всасывая при этом и грунт. Глубина воды не должна быть менее 4 м.

• связные – одно- или двухканатным грейфером или шнековым буром;

Шнековый бур представляет собой трубчатое основание, оснащённое лопастями, забурником, спиралью (шнеком), изготовленной из стальной полосы. Извлеченные из скважины шнековые буры очищают от грунта вращением с повышенной скоростью, вследствие чего центробежная сила сбрасывает грунт с лопастей.

Двухканатный грейфер – это грейфер, имеющий для обеспечения рабочего цикла два каната:

• поддерживающий (подъемный): выполняет функцию подъема или опускания;

• замыкающий (закрывающий):  который выполняет функцию раскрытия-закрытия челюстей.

• нескальные грунты – ковшовым буром;

Ковшовый бур включает в себя полый цилиндр, оборудованный откидным дном и ножами. Грунт срезается ножами, помещается в цилиндр и извлекается через откидную крышку.

• в скальных можно использовать колонковый бур для проходки кольцевых прорезей с отрывом и без отрыва керна.

Данный подход подразумевает вращающийся бур. Такой бур имеет форму кольца, посредством чего происходит разрушение породы по краям забоя. Породу вымывают при помощи промывочной жидкости, которую нагнетают насосом в колонну буровых труб. Керн (столбик с цельной структурой, по которому проводится анализ породы в данной местности), который оказывается внутри труб, удаляют путем поднятия на поверхность. Скважины после такого бурения могут быть дополнительно расширены в диаметре долотом.

Крепление стенок скважины от возможного обрушения грунта производится с помощью:

а) избыточного давления воды (в глинистых и водонасыщенных песчаных грунтах);

При использовании избыточного давления воды в скважине необходимо поддерживать уровень воды на 5–6 м выше уровня грунтовых вод или уровня воды в реке. Столб воды создает избыточное давление на стенки скважины:

р = γ_в·h,

где  h – высота столба воды над уровнем естественного горизонта воды в скважине;

γ_в – плотность воды.

б) глинистого раствора, который подают в скважину;

Глинистый раствор имеет плотность 1,05–1,3 г/см³, что выше плотности воды, окружающей скважину. Эта разница обеспечивает гидростатическое противодействие горному давлению грунта в скважине.

в) обсадной трубы.

Первые два способа дешевы и просты, но грунт может вывалиться в скважину: ее качество не гарантируется.

Достоинство обсадной трубы заключается в том, что она обеспечивает идеальную форму скважины и гарантирует ее качество. Обсадные трубы – инвентарные конструкции многоразового использования. Они состоят из стыкуемых на резьбовых пробках секций длиной до 6 м и подлежат обязательному извлечению из грунта.

10. Сооружение мостовых опор на буроопускных столбах. Порядок работ. Область применения способа.

Область применения: для скальных, твердомерзлых или любых мерзлых грунтов с твердыми включениями.

Буроопускной способ заключается в том, что в предварительно пробуренные скважины устанавливают столбы, а затем заполняют зазоры между стенками скважины и столба цементно-песчаным или грунтовым раствором. Диаметр скважины принимается на 5–10 см больше, чем диаметр или диагональ сечения сваи-столба (при диаметре сечения до 0,8 м). Если диаметр сечения больше, разница в диаметре столба и скважины принимается равной 15–20 см. Для проходки скважин используются станки вращательного или ударного бурения.

Погружение сваи буроопускным методом: а – бурение скважины; б – установка сваи в скважину (I – на раствор, II – в раствор); в – окончательное положение столба; 1 – долото; 2 – буровой шлам; 3 – скважина; 4 – свая; 5 – раствор, залитый в скважину; 6 – выравнивающий слой раствора; 7 – столб; 8 – раствор, введенный в зазор между столбом и стенками скважины нагнетанием

Порядок работ:

• бурение скважины с чередованием циклов рыхления грунта и удаления из скважины шлама (смеси разбуренного грунта и доливаемой в скважину воды);

• заливка в скважину цементно-песчаного или грунтового раствора до предполагаемого заполнения зазора на расчетную высоту заделки;

• установка краном столба в скважину;

• нагнетание с помощью инъектора или заливка раствора в зазор между столбом и стенками скважины.

Цементно-песчаные или грунтовые растворы готовят в растворомешалках. В холодное время года их затворяют горячей водой с температурой не выше 70°С (воду нагревают горячим паром или электронагревателями). Раствор в скважину подается через трубу с приемной воронкой (диаметр трубы принимают равным 15–20 см, а приемной воронки – 100–120 см).

Опущенный в скважину столб должен быть временно раскреплен в устье скважины деревянными клиньями.