Как обойти плывун при бурении скважины: виды плывунов и методы их обхода

Виды фундаментов на плывуне

Глубина залегания и толщина непрочного слоя играют роль при выборе вида основы строительства.

Различают:

• ленточный фундамент на грунтах c прослойкой плывуна;
• свайный с ростверком;
• монолитный.

Мелкозаглубленная основа – наиболее часто применяемый вид при неглубоком залегании плавающей прослойки. Излишки воды отводятся при помощи дренажа. В ряде случаев используют уклон местности.

Для воздвижения тяжелых домов применяют монолитное основание. Толщина плиты рассчитывается в конкретном примере. Сущность этого способа заключается в постоянной заливке бетоном. В опалубке используют арматурные прутки для придания прочности конструкции.

Если плывун под фундаментом имеет небольшую ширину, то под строение применяют сваи.

При неглубоком залегании иногда применяют насыпной метод. На территорию привозят песок или гравий и засыпают площадку. Затем возводят строительство на этом основании.

Способы прохождения плывуна при бурении скважины

Итак, рассмотрим несколько действенных способов, как проходить плывун при бурении скважины:

1. При использовании переносной буровой установки появляется возможность применения технологии гидробурения. Чтобы предотвратить осыпание грунта со стенок только что образованной скважины, в раствор для бурения добавляют порошок на клеевой основе.
2. Также, для того чтобы получить скважину, можно воспользоваться ударно-канатным методом, который может предотвратить разрушение колодца плывуном. При помощи желонки бурильный инструмент будет работать в полости обсадной трубы. Благодаря технологическому способу абиссинского колодца возможно воссоздание внутри плывуна не очень глубокой скважины (воду из которой впоследствии добывают на глубине максимум 8 метров). Для этого в землю нужно забить трубу из металла, диаметр которой составляет около одного дюйма. Существенным недостатком может стать тот факт, что воду можно будет добывать лишь при помощи поверхностного насоса.
3. Наименее часто применяют метод, в котором используют параллельную обсадку. Параллельно бурильной колонне с небольшим отрывом во времени следом за долотом помещают трубу обсадки (обсадную). Для извлечения бурильной колонны в ход пускают складной бур. Однако данный метод является весьма трудным, потому как нужно внимательно наблюдать за работой обсадной трубы (ее опускают медленно, почти параллельно с буром) и бурильной колонны.
4. Еще одним действенным методом борьбы против плывунов является метод, при котором скважину обустраивают так называемым кондуктором. Кондуктор – это металлическая труба, диаметр которой совпадает с размерами скважины и изолирует ее от вязких пород. Чтобы добраться до проблемного участка почвы, бурят без помощи обычной обсадной трубы. После преодоления тела плывуна бур извлекают и вглубь скважины погружают кондуктор. После того как скважину обустроили кондуктором, внутрь него помещают долото меньшее по размерам и продолжают дальнейшее бурение.
5. Наиболее практичным и надежным способом побороть плывуны является применение бентонита. Это материал природного происхождения, состоящий в основном из глины. Бентонит разбухает в 14–16 раз по сравнению со своим прежним объемом, если вступит во взаимодействие с водой. В крайне ограниченном пространстве, таком как скважина, данный материал свободно разбухает, образуя тугой гель.

Бентонит, благодаря своему составу и свойствам, изолирует грунтовые стенки колодца от дальнейшего проникновения влаги. Поэтому на данном этапе бентонит является наиболее популярным средством, применяемым в процессе бурения скважин на воду.

Из-за своих уникальных свойств этот порошок, в правильных пропорциях разбавленный водой, обволакивает забой по всему объему таким образом, что вода, даже под высоким давлением, не имеет возможности проникать через стенки скважины.

Также бентонит выступает смазывающим и гидроизоляционным материалом для бурильного инструмента и приямков. Это увеличивает сроки работы и ресурс службы буровой установки.

Но всё-таки самым дешевым и элементарным способом преодоления плывунов с помощью бентонита является добавление его в состав растворов для бурения, представленных на выставке во всем многообразии.

Узнать, как проходить плывун при бурении скважин, также можно на ежегодной выставке «Нефтегаз».

Как пройти плывун при бурении скважиныОборудование для буренияБурошнековое бурение технология

Меры предосторожности при работе с плывунами

При случайном повреждении водонасыщенного пласта велик риск его прорыва, в этом случае вероятно затопление котлована. Сущность плывуна напоминает воздушный шарик, в который залили воду – в герметичном виде изделие не опасно, но во время разрыва поток невозможно контролировать.

Чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия, необходимо придерживаться рекомендаций профессионалов:

• укрепить с помощью деревянных щитов откосы траншей и котлованов;
• поручить одному из работников отслеживание с возвышения всех этапов работы на площадке, чтобы он в случае чрезвычайной ситуации мог предпринять экстренные меры;
• в удобном месте установить лестницу, которая позволит быстро подняться на поверхность, если возникнет разрыв.

Чтобы предотвратить появление проблем впоследствии необходимо тщательно исследовать застраиваемый участок. Профессиональное изучение поможет раскрыть грунтовые условия, на основе полученной информации выбирают экономически оправданный и безопасный алгоритм строительства.

Устранение проблемы

Наткнуться на плывун в почве можно при возведении колодца в частном секторе. Происходит это при нарушении гидравлического уровня, когда в почвенной массе содержится определенное давление.

При его изменении в процессе бурения или рытья весь почвенный слой подымается к верху. Мелкие песчинки засоряют весь водный источник и препятствуют попаданию воды в колодец. При возведении колодца на плавающем грунте понадобиться такой план действий:

1. Если колодец стоит на плывуне, не рекомендуется за один раз добывать большое количество воды. Если не учитывать данный фактор, то мельчайшие взвеси песка способны забить все водяные ходы, и колодец из-за подвижного слоя обмелеет.

2. В период рытья колодезной шахты время от времени нужно делать жидкостью ствол, в случае осложнений применять глиняный растров.

3. Во избежание смешения слоя почвы с чистыми протоками потребуется установка фильтрующего устройства на днище шахты.

4. Чтобы обойти попадание на плавучий грунт, нужно соблюдать правильный режим бурения шахты. Процесс заключается в непрерывной прокопке сооружения с максимальным углублением.

Специальным способом бурения колодца на плывущем слое грунта, имеющего жидкую консистенцию, является абиссинская скважина. Ее прокопку нужно делать так: трубу из оцинкованного железа вбивают собственноручно на 20 метров глубиной. Этим действием давление плывуна останется в норме, а вода откачивается ближе к поверхности земли. Недостатком метода считается невозможность поместить насосное оборудование в яму. Для добычи воды потребуется ручной способ.

Что такое плывун и чем он опасен

Плывун в колодце — это слой грунта толщиной от 1 до 15 м. Состоит из камней, гравия, супеси, известняка и песка. Если попадет в грунтовые воды, очистить их путем фильтрации невозможно. Случается при бурении скважины из-за механического воздействия на породу. Когда целостность земной коры нарушена и начинается рытье шахты, уменьшается давление, отложения выходят наружу. Если плывун не задеть, то он не будет представлять неудобств.

Опасность плывуна.

Перед началом копания колодца необходимо изучить грунтовые массы местности, где сооружение будет находиться, т. к. глубина, на которой расположен проблемный слой почвы, в каждом случае разная.

Опасность этого явления возникает в момент рытья скважины вручную из-за мягкости массы вследствие ее постоянного контакта с водой. Повышенное давление в области грунтового слоя может сломать бетонные кольца и нанести вред рабочим. Если бурение проводится механическим путем, риск наличия почвенных отложений — полное загрязнении воды.

Если не избавиться вовремя от плывуна, возникнут следующие проблемы:

• иссыхание водоносного слоя;
• некачественная очистка воды;
• развал шахт гидротехнических построек;
• пучение грунта вследствие низкой температуры.

Плывун разделяется на несколько видов.

Истинный плывун

Содержит в себе много воды, состоит из глины и больших залежей земной породы. Наносит вред сооружениям из-за влаги внутри него, при холодной погоде замерзает и появляется эффект пучения грунта. Толщина такого слоя — от 3 до 12 м. Это самый опасный вид.

Ложный и истинный плывун.

Ложный плывун

Состоит из песка и обильного количества воды. Не создает проблем при бурении скважины, т. к. жидкость проходит через песчаные породы. Колодец на ложном плывуне прослужит дольше, чем на истинном.

Бурение скважин через плывуны

• Бурение скважин через плывуны возможно при продавливании, одновременно с буровой колонной, обсадной трубы. Обсадная труба берет на себя боковые подвижки грунтов, вызванные опусканием и подниманием слоя плывунов, и предотвращают затопление скважины. Обсаживание плывунов следует производить только стальными трубами, чтобы избежать изгибания стенок скважины, которое вызывается движением песков в плывунах. Возникающие боковые напряжения в скважинах могут быть настолько высоки, что они с легкостью изменят вертикальность всей скважины. Качество бурения скважины через плывуны зависит от скорости прохождения буровой установки через весь плывун.
• В случае, когда плывун попадает на значительном удалении от поверхности, производят следующие мероприятия:

  расширяют просверленное отверстие буром большего диаметра;

  в образованное отверстие опускается металлическая труба, достигающая дна скважины;

  одновременно с бурением отверстия скважины опускается обсадная труба, но только на высоту обнаруженного слоя плывуна;

  после прохождения слоя плывуна, бурение продолжается без использования обсадных труб сверлом меньшего диаметра. Такой способ проходки называется кондукторным, и заключается в обсаживании трубой только проблемного участка скважины.

• Стенки скважин укрепляются с помощью применения мелкодисперсного материала бентонита, закрепляющего скважины от разрушения, в результате подвижек материалов плывунов. Бентонит представляет собой очень мелкие глины, впитывающие в себя воду в количестве, превышающем собственный объем в 16 раз. В условиях невозможности набухания, в шахте скважины, бентонит создает водный гель, который закрепляет стенки скважины от разрушения, и препятствует проникновению внутрь шахты песка с водой. После полного изготовления скважины с применением бентонита, внутрь скважины стоит опустить обсадную трубу, чтобы в будущем избежать разрушения ее стенок.
• Наилучшим способом изготовления скважины вручную через плывун, считается прохождение с использованием канатного ударного способа, когда металлическая труба забивается в землю с помощью ударов по верхней части трубы. Одновременно внутри трубы происходит выработка грунта с помощью ударного стакана, который поднимается на 1-2 метра, и бросается вниз. Расположенная внутри ударного стакана желонка подхватывает грунт, и не дает ему выпасть назад в скважину. Через плывун, такая труба проходит очень легко, в связи с чем, скорость проходки скважины будет чрезвычайно высока. Забитая труба является обсадной трубой, и, в случае нормального количества поднимаемой воды, можно считать скважину оконченной. Заглушка нижней части трубы происходит с помощью опускания на дно обсадной трубы мешка со смесью песка и цемента, которая надежно закрывает нижнее отверстие от попадания в скважину песка и ила.

Другие статьи:Плывуны в природеОсобенности обустройства абиссинского колодцаВыбор места под скважинуХарактеристика грунтов Владимирской области

Плывун и его виды

Насыщенная влагой почва, в состав которой входит песок различной фракции, глинистый материал, называется плывуном.

Плывун в скважине может заполнять пространство за трубой, привести к потере буровой колонны. При попадании в такой пласт можно долго вычерпывать подвижную смесь, а используемая при этом помпа может не справиться с нагрузкой и выйти из строя.

Определить тип плывуна может геолог, поэтому перед тем, как пробурить скважину вручную, рекомендуется обратиться к специалистам.

Настоящие плывуны

Пласты этого типа включают в себя мелкодисперсные смеси с примесью пылеобразных элементов. Настоящие плывуны содержат глинистую взвесь, надежно удерживающую воду. Масса становится подвижной при вскрытии пласта и возникновении гидравлического удара.

Насыщенный водой грунт характеризуется низкими фильтрационными показателями, при промерзании склонен к вспучиванию, а высыхая, приобретает форму монолита.

Пласты с фальшивой плывучестью

К данной разновидности относят горизонты, имеющие пористую структуру и состоящие из влажного песка с мелкофракционными частицами. Пласты могут находиться на глубине до 50 м, что обусловливает давление внутри слоя.

При разрушении кровли в скважину вымывается песчаная пыль. Процесс имеет временный характер и легко устраняется своими руками.

Признаки плывуна

Плывун в скважине

Нестабильные прослойки специалисты подразделяют на настоящие и фальшивые.

Первые отличаются следующими особенностями:

• Имеют в составе частицы песка и пыли разных размеров. Микроскопические фрагменты выступают как смазочные материалы, обволакивают и связывают весь земляной объем.
• Богаты глиной в виде взвеси, избыточно гидрофобны. Глинистые составляющие надежно удерживают влагу. Начинают двигаться под воздействием гидроудара при вскрытии плывунного пласта.
• Обладают низкими фильтрационными свойствами и высокой влагоемкостью, которая превышает три процента. При этом их влажность близка к текучести.
• Вспучиваются при промерзании и приобретают монолитную твердость при полном высыхании.

Ложными именуют пористые пласты, состоящие из мелких частичек песка. Они перенасыщены водой. Залегают на глубине до 50 м, вследствие чего на них воздействует избыточное давление грунта. В результате в скважинную шахту вымывает мелкие песчинки.

Проблемы при выполнении бурения

При выполнении бурения скважины на плывуне велика вероятность столкнуться со следующими проблемами:

• Неподходящий водоносный пласт или неверно подобранное место. Неверный выбор обуславливается отсутствием знаний о местности. Например, при выходе воды начинается откачивание жидкости. Через некоторое время поток воды иссякает. Причина заключается в слабо наполненном водоносном пласте либо сезонном наполнении. В таком случае следует пробурить другую шахту либо выполнить проходку еще глубже.
• Перебур. Водоносный слой пробуравлен глубже положенного ввиду того, что его изначально признали недостаточным. Однако проблемы с шахтой в будущем неизбежны. В данном случае рекомендуется перекрытие водоносного слоя и ликвидация верхних границ при помощи вспомогательной обсадной трубы. Промежуток между труб следует в обязательном порядке заполнить цементом в целях профилактики перетоков. После чего можно приступать к бурению шахты круглого сечения требуемой глубины;
• Недобур. В качестве водоноса ошибочно принимается сезонный пласт грунта. В этой ситуации необходимо установить в обсадной трубе аппарат с фильтрационной конструкцией меньшего диаметра и войти в грунт на требуемую глубину;
• Ошибочный выбор и неправильная установка фильтрационного аппарата. Данная проблема обуславливает систематическое загрязнение воды, выход из строя насосов и засорение скважины. В целях недопущения подобных действий следует незадолго до начала работ уточнять габариты и характеристики фильтра. Лучше всего сделать индивидуальный заказ. Такой шаг поможет избежать всевозможных проблемных ситуаций. Устанавливать фильтр следует прочно и ровно;
• Неполная герметизация обсадной колонны. Это случается, если металлическая труба скручена, что недопустимо. Части металлической конструкции следует сваривать.

Организовывать бурение скважины лучше всего в осенне-зимний период в связи с тем, что земля еще не успела промерзнуть и уровень грунтовых вод невысокий.

Как проходить плывун вручную?

Буровые работы в местах расположения плывунов чересчур zатруднены, и отнимают множество времени и сил. Поэтому, опытные бурильщики советуют, по воzможности иzбегать таких мест. Уzнать о существовании плывуна можно от соседей, которые уже пытались пробуриться рядом с вами. Также можно перед началом буровых работ вzять пробу грунта при помощи садового бура. Zаглубившись на 1,5-2м можно определить наличие плывуна по характеру погружения инструмента: в плывун он провалится, словно в пустоту.

Такой метод «локальной геологораzведки» при помощи садового бура может принести свои плоды. Обычно плывуны располагаются в непосредственной блиzости к верхним слоям почвы. Однако, глубина их zалегания может порой достигать 10 и даже 20м. Поэтому столкнуться с раzжиженным грунтом при бурении можно в любой момент. Другая проблема состоит в том, что плывун под zемлёй zанимает обширные площади, zначительно превышающие раzмеры придомового участка.

В свяzи с этим, воzможности обойти его при выборе места для бурения, чаще всего, не бывает. Zдесь приходится испольzовать одну иz технологий, поzволяющих решить такую техническую проблему, как плывун в скважине.

Шпунтованная доска

Их требуется столько, чтобы соzдать zащиту по периметру будущей колодеzной шахты. Концы их zаостряются, после чего доски zабиваются в zемлю на глубину полуметра вплотную друг к другу, чтобы паzы одной иz них входили в гребень соседней.

Такая конструкция получается достаточно герметичной, чтобы zащитить от проникновения в шахту жидкого грунта. По мере углубления колодца доски zабиваются глубже. Учитывая ниzкую плотность плывуна, zаглублять их вручную не составит особого труда. Подобным обраzом придётся действовать вплоть до полного прохождения плывуна и достижения плотных слоёв грунта.

С помощью досок можно также обустроить колодец в толще плывуна. Для этого потребуется, после zаглубления колодеzной шахты до водоносного слоя, надёжно zащитить стенки и дно от поступления жидкости со вzвешенными частицами грунта. На дне колодца устраивается щит иz плотно пригнанных друг к другу досок.

В щите сверлятся отверстия диаметров в 10мм, необходимые для поступления воды. Поверх щита обустраивается фильтр иz слоя гравия, гальки и крупного песка. Проходя сквоzь него, вода иz плывуна будет очищаться от zагряzняющих механических примесей.

Параллельная обсадка

Данная технология сродни работе с zащитными щитами иz шпунтованных досок, но применяется не при копке колодеzной шахты, а когда обустраивается скважина на плывуне. Вместо щитов испольzуются обсадные трубы, опускаемые вглубь непосредственно вслед zа буром.

https://youtube.com/watch?v=cDrt431fzkU

Подобный метод сложен с технической точки zрения – во время работы придётся контролировать равномерность и синхронность zаглубления бура и обсадной трубы. В процессе работы испольzуется специальный бур складной конструкции. Иначе иzвлечь его на поверхность, не внимая обсадной трубы, будет невоzможно.

Метод прохождения кондуктором

Раzница с вышеприведённым методом – что до достижения плывуна бурение проиzводится беz обсадки. А по достижения неустойчивого грунта бур вынимается, и в скважину опускается zащитная труба, именуемая «кондуктор». Zатем бурение продолжается буром меньшего диаметра, чтобы он смог поместиться внутри обсадной трубы.

Испольzование бетонита

Он соzдаётся на основе сухой глины с добавлением некоторых минеральных присадок. Главное его свойство – способность при контакте с водой увеличиваться в объёме до 15 раz. Внутри скважины, zасыпанный в нужных пропорциях порошок, способен соzдать надёжный барьер для поступления жидкого грунта.

Попадая внутрь скважинной шахты, бетонит вступает в реакцию с водой и раzбухает, превращаясь в густой гель. При этом плотность его такова, что он поzволяет бурить скважину, не допуская её zаполнения жидкостью. После прохождения буровой колонной плывуна необходимость в испольzовании бетонита отпадает.

Вместо бетонита при бурении скважин в плывунах можно испольzовать и специальные клеящие вещества на полимерной основе, широко представленные на современном рынке. Способ их действия примерно аналогичен: они укрепляют стенки скважины, предотвращая их оплывание.

Плывун и его виды

• Что такое плывун? Плывуном именуют нестабильный, перенасыщенный водой грунт. В большинстве случаев, в его состав входят небольшие, пылевые песчаные грунты либо супеси. Кроме этого довольно часто видятся влажные глинистые составы и суглинки. При механическом вскрытии пласта, толщина которого может колебаться от 2, до десяти метров, в следствии перепада давления, состав приходит в движение.
• Вся неприятность в том, что таковой пласт очень не стабилен, плюс в нем смогут находиться вкрапления небольшой, речной гальки либо более большие валуны. Его консистенция возможно тестообразной либо практически жидкого, сметанного вида.
• Попав в таковой пласт, черпать его возможно весьма долго, кроме этого громадна опасность утраты бура. Но бороться с данной проблемой возможно. О том, как в скважине пройти плывун мы поболтаем позднее, а на данный момент разберемся с тем, какие конкретно бывают плывуны.

Настоящие либо настоящие плывуны

• В состав таких пластов входят пылевые, песчаные грунты, имеющие различную фракцию частиц, в следствии чего микроскопические частицы выполняют роль смазки, обволакивают и связывают всю массу.
• Кроме этого в этих пластах присутствует много глиняной взвеси, почему они владеют повышенной гидрофобностью. Иными словами, связывают и надежно удерживают воду. При вскрытии пласта, происходит гидроудар, который приводит в движение жидкую массу. Фильтрационные качества пласта очень низкие, в среднем 0,5м? в день.
• В случае промерзания таковой грунт подвержен вспучиванию, в случае если грунт высыхает, он делается практически монолитным. Единого мнения о происхождении таких пластов нет, но многие ученые склонны к тому, что они образовываются в следствии жизнедеятельности некоторых микроорганизмов.

Пласты с фальшивой плывучестью

• Фальшивыми именуют песчаные, пористые пласты с небольшой фракцией частиц, очень сильно насыщенные водой. Глубина залегания у них возможно до 50 м, ввиду чего в самого пласта появляется избыточное давление.
• При механическом вскрытии кровли, давлением начинает интенсивно вымывать небольшую песчаную пыль в скважину. Явление это временное и при грамотном подходе достаточно быстро устраняется.

2 Какие способы прохождения плывуна?

Как вы уже поняли, работать с плывунами – это настоящая проблема. Мы настоятельно рекомендуем вам хорошенько подумать, прежде чем приступать к действиям. Особенно если вы собираетесь действовать самостоятельно.

Копка колодцев на плывуне – дело неблагодарное и довольно рискованное. Даже если вам это удастся, то придется дополнительно укреплять его дно, устанавливать донные фильтры и постоянно обслуживать источник.

И даже в этом случае никто не гарантирует, что он не забьется через некоторое время. Ведь плывунам свойственно менять скорость своего движения. Далеко не факт, что более-менее спокойный и тонкий слой песка через несколько лет не начнет двигаться с угрожающей скоростью.

Плывун на дне уже готового колодца

Если же вам все-таки необходимо работать в вышеописанных условиях, то рекомендуем несколько способов.

Эти способы делятся на два типа:

• Копка непосредственно колодца;
• Разработка скважины в колодце.

2.1 Копка и углубление

В первом случае вы принимаете решение продолжать углублять шахту колодца. Сразу заметим, что вас ожидают большие трудности, однако с работой справиться все-таки можно. Это вполне выполнимо, особенно если использовать уже придуманные методы.

Чаще всего применяется:

• Копка со шпунтами;
• Скрепление бетонных колец.

Шпунты – это сборные деревянные конструкции из крепкого бруса. Их используют, когда надо пройти небольшой слой плывуна. Шпунт собирают из досок и укрепляют металлическими пластинами. Нижняя его часть имеет заостренные зубцы. Выглядит он, как насадка для бура с пустотой внутри.

Шпунт забивают в землю на несколько метров. Затем оттуда вынимают грунт, песок и ил. Так как плывун имеет очень мягкую структуру и похож на жидкое болото, то продавить шпунт ниже достаточно просто. Работы продолжаются, пока рабочие не выйдут на необходимую глубину.

Скрепленными бетонными кольцами пользуются, если плывун слабый, относительно густой и медленно движется. В такой ситуации осложнения минимальны и работают практически по такой же схеме, как и в обычных условиях.

Прохождение плывуна в грунте шпунтовым методом

Вот только кольца тоже будут забивать, а чтобы они не расползлись в процессе работы, их скрепляют вместе. Таким образом, образуется цельная монолитная труба.

2.2 Что такое абиссинский колодец?

Куда более популярным и известным методом проработки плывунов считается так называемый абиссинский колодец. Абиссинский колодец – это метод проработки источников, который заключается в использовании скважин.

Во многих ситуациях он считается предпочтительным. Дело в том, что проходить плывун чрезвычайно сложно. Разработать же небольшую скважину намного проще. Так как для этого достаточно просто пробурить ее на всю глубину и установить обсадную трубу. После этого остается только закрепить трубу, заглушить ее и укрепить дно колодца.

Абиссинский метод проработки плывунов удобен своей надежностью и эффективностью. Проблема здесь только в том, что в большинстве случаев на обсадную трубу придется монтировать насос и, скорее всего, пользоваться вибрационными или погружными моделями насосов вам не удастся.

А значит, придется возиться с поверхностными образцами. Они же способны качать воду только на глубине до 8 метров, что налагает определенные неудобства. Впрочем, если никаким другим методом добыть воду на участке не удается, то это все же лучше, чем ничего.