Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

35 страниц

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В Рекомендациях изложены цели и задачи проведения буровых работ при инженерно-геологических изысканиях; требования, предъявляемые к буровым скважинам инженерно-геологического назначения, условия проведения буровых работ и рекомендации по выбору способа бурения. Рассматриваются различные способы, применяемые при инженерно-геологических изысканиях, и эффективность их использования в различных природных и геологических условиях. Предлагается методика оценки эффективности способов бурения инженерно-геологических скважин и дается пример пользования этой методикой. Предназначены для работников изыскательских служб, занимающихся вопросами бурения инженерно-геологических скважин.

 Скачать PDF

Оглавление

1. Цели и задачи проведения буровых работ при инженерно-геологических изысканиях. Требования, предъявляемые к буровым скважинам

2. Условия проведения буровых работ при инженерно-геологических изысканиях и выбор способа бурения

3. Способы бурения инженерно-геологических скважин и их рациональное использование

     Колонковый способ

     Ударно-канатный кольцевым забоем

     Вибрационное бурение

     Медленно вращательное бурение

     Шнековое бурение

     Комбинированные способы бурения

4. Рекомендации по оценке эффективности способов бурения инженерно-геологических скважин

Приложение 1. Пример опытно-производственной оценки способов бурения инженерно-геологических скважин в геологолитологических условиях Верхнего Поволжья

 
Дата введения01.01.2019
Добавлен в базу01.10.2014
Актуализация01.01.2019

Этот документ находится в:

Организации:

УтвержденПНИИИС Госстроя СССР
ИзданСтройиздат1974 г.
РазработанПНИИИС Госстроя СССР
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

ИНСТИТУТ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ

И ЭФФЕКТИВНОМУ

ПРИМЕНЕНИЮ

СПОСОБОВ БУРЕНИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ

СКВАЖИН В РАЗЛИЧНЫХ

ПРИРОДНЫХ

И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

СОДЕРЖАНИЕ

Ст?.

1.    Цели и задачи проведения буровых работ при инженерно

геологических изысканиях. Требования, предъявляемые к буровым скважинам................ 3

2.    Условия проведения буровых работ при инженерно-геологических изысканиях и выбор способа бурения...... 4

3.    Способы бурения инженерно-геологических скважин и их

рациональное использование ............ 9

Колонковый способ.............. 9

Ударно-канатный кольцевым забоем........ 13

Вибрационное бурение ............. 16

Медленновращательное бурение......... 18

Шнековое бурение............... 19

Комбинированные способы бурения........ 20

4.    Рекомендации по оценке эффективности способов бурения

инженерно-геологических скважин.......... 21

Приложение

Пример опытно-производственной оценки способов бурения инженерно-геологических скважин в геологолитологических условиях Верхнего Поволжья ....    25

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ И ЭФФЕКТИВНОМУ ПРИМЕНЕНИЮ СПОСОБОВ БУРЕНИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Редактор издательства Е. А. Мельникова

Технические редакторы В. Д. Павлова, Т. В. Кузнецова

Корректоры В. Г. Штанге, М. Ф. Казакова

Сдано в набор 24/IV—1974 г.    Подписано    к    печати 7/VI—*1974 г.

Т-11807    Формат    84X1087»    Д.    л.    Бумага    типографская    №    2.

1,68 уел. печ. (уч.-нзд. 2,59 л.)

Тираж 16.500 экз.    Изд.    №    XII—4680    Зак. № 234 Цена 13 коп.

Стройиздат

103006. Москва. Каляевская. 23а Подольская типография Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли г. Подольск, ул. Кирова, д. 25.

зованы разнообразные по модификации, диаметрам и способам бурения станки, которые монтируются на плотах и понтонах.

3. СПОСОБЫ БУРЕНИЯ

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН

И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

3.1.    Все способы бурения, используемые при инженерных изысканиях, могут быть разделены на три группы:

способы, дающие керн в виде столбика грунта, относительно ненарушенного, с последовательностью слоев, включений, текстурных и структурных особенностей, в значительной степени соответствующих природным. К этой группе относятся вибрационный, ударно-канатный кольцевым забоем, колонковый и шнековый кольцевым забоем;

способы, дающие керн в виде перемятого, с нарушенным сложением грунта. Сюда относятся медленновращательный, шнековый и ручной ударно-вращательный;

способы, дающие грунт в виде шлама. Это ударно-канатное бурение сплошным забоем и роторное.

3.2.    При бурении скважин инженерно-геологического назначения предпочтение следует отдавать способам, позволяющим наиболее полно и точно устанавливать геологический разрез (глубину залегания слое©, структурные и текстурные особенности грунта) и обеспечивающим качественный отбор монолитов.

Наиболее качественную инженерно-геологическую доку метанию обеспечивают способы бурения, дающие образцы груша в виде столбика керна, которые рекомендуется применять при инженерно-геологической съемке крупного масштаба и разведке. На начальных этапах изысканий в зависимости от характера решаемых задач могут быть использованы медленновращательный и шнековый способы.

Колонковый способ

3.3.    Колонковый способ обеспечивает бурение инженерно-геологических скважин диаметром от 33 до 168 мм, глубиной до 100 ы и более почти во всех разновидностях грунтов, являясь единственным способом бурения скальных грунтов.

При инженерно-геологических изысканиях используется колонковое бурение «всухую» с промывкой водой или глинистым раствором, с продувкой сжатым воздухом.

3.4.    Колонковое бурение «всухую» следует использовать для проходки скважин диаметром 10&—219 мм, глубиной до 30 м в глинистых и песчаных слабообводненных грунтах, устойчивых в стейках скважин, а также в мерзлых грунтах. Менее эффективно оно может быть использовано для бурения скважин в рыхлых обводненных грунтах (песчаных).

3.5.    Бурение «всухую» рекомендуется осуществлять обычными ребристыми твердосплавными коронками при скорости вращения снаряда не более 60—80 об/мин, при равномерном давлении на забой. Величина рейса не должна превышать 40—50 см; в случае полного отсутствия жидкости в скважине, а также при проходке мерзлых грунтов углубление за рейс следует ограничивать 20— 30 см.

9

Бурение «всухую» происходит наиболее эффективно при наличии в скважине подземных вод или при подливе в скважину воды, а также при интенсивном расхаживании снаряда, однако в этом случае столбик грунта значительно деформируется.

3.6.    При колонковом бурении «всухую» граница между слоями грунта в геологическом разрезе, устанавливаемом по керну, может быть зафиксирована с точностью, находящейся в пределах 0,25— 0,50 м, при этом могут быть пропущены отдельные слои грунта со средней мощностью до 0,25 м.

3.7.    При колонковом бурении «всухую» получают образцы грунта с несколько нарушенной структурой и естественной влажностью за счет скручивания и растяжения керна, а также нагревания грунта.

Для отбора образцов грунта ненарушенной структуры из глинистых грунтов твердой и тугопластичной консистенции, плотных песчаных грунтов, а также мерзлых глинистых грунтов рекомендуется использовать грунтоносы обуривающего типа (конструкции Том-гипротранса), а также шнеково-колонковые буры. Режим бурения устанавливают следующий: давление на забой 20—50 кГ, скорость вращения — 30—60 об/мин.

3.8.    Колонковое бурение «всухую» характеризуется самыми низкими показателями механической и рейсовой скорости бурения по сравнению с другими способами проходки инженерно-геологических скважин.

Среднесменная производительность этого способа бурения при реализации его на установке СБУДм-!50-ЗИВ составляет 12 м/см.

3.9.    Колонковое бурение с промывкой при инженерно-геологических изысканиях следует использовать в основном для проходки скважин глубиной до 100 м и более в скальных и полускальных грунтах, в отдельных случаях—для проходки песчаных и глинистых грунтов.

3.10.    Колонковое бурение в скальных и полускальных грунтах рекомендуется осуществлять твердосплавным, алмазным или дробовым лородораз.рушающи'м инструментом, в качестве промывочной жидкости — использовать воду или глинистый раствор.

При бурении скальных монолитных грунтов высокой крепости (VII—XII категории по буримостн) следует использовать алмазный или дробовый породоразрушающий инструмент, в качестве промывочной жидкости — воду; при бурении полускальных и скальных грунтов, монолитных или трещиноватых, малой и средней крепости (до VII—VIII категории по буримостн) — твердосплавный лоро-доразрушающий инструмент; в качестве промывочной жидкости — глинистый раствор, в некоторых случаях — воду; при бурении нескальных грунтов (песчаных и глинистых) — твердосплавный породоразрушающий инструмент, в качестве промывочной жидкости — глинистый раствор.

3.11.    Колонковое бурение с промывкой в нескальных грунтах, представленных глинистыми и песчаными разностями, дает неудовлетворительные результаты по качеству инженерно-геологической документации в связи с недостаточным выходом керна, изменением химического и минералогического состава грунтов вследствие воздействия промывочной жидкости. При бурении с промывкой нельзя своевременно и правильно установить глубину появления воды, примешивание нагнетаемой промывочной жидкости искажает химический состав воды водоносного горизонта. Использование в качестве

промывочной жидкости глинистого раствора приводит к кальмата-ции трещин, а порой — и к пропуску при документации безнапорных водоносных горизонтов.

Колонковое бурение с промывкой дает хорошие результаты по качеству инженерно-геологической документации при проходке по-лускальных и скальных грунтов.

3.12.    Для лучшего сохранения керна и повышения процента выхода керна при колонковом бурении следует применять рациональные конструкции бурового снаряда и выбирать оптимальные режимы бурения (давление на инструмент — Р, кгс, число оборотов снаряда—л, об/мин; расход промывочной жидкости — Q, л/мин).

При бурении скважин в трещиноватых скальных и полускаль-ных грунтах рекомендуется использовать двойные колонковые трубы или эжекторные колонковые снаряды.

3.13.    Рекомендуемые режимы бурения твердосплавными коронками приведены в следующей таблице.

Диаметры бурения, мм

Категория грунтов по буримости

76

93

112

132

п

я

п

я

п

я

я

Я

I—IV

400

500

300

600

250

700

200

800

IV—V

500

600

300

800

250

900

200

100

VI—VIII

400

1300

250

1600

250

2000

При бурении рыхлых, слабосвязных грунтов 1—IV категории по буримости (глинистые и песчаные) рекомендуется применять небольшие нагрузки на коронку с целью улучшения условий удаления шлама из-под торца коронки и обеспечения лучшей сохранности керна.

По мере увеличения диаметра бурения следует снижать окружную скорость вращения инструмента при соответствующем увеличении удельной нагрузки на резец. Это способствует созданию более спокойных условий работы снаряда и оборудования.

Кроме того, для лучшего сохранения керна целесообразно уменьшать величину зазора между буровым снарядом и стенками скважины, а также увеличивать длину снаряда.

3.14.    При бурении с промывкой следует использовать обратную циркуляцию промывочной жидкости, способствующую увеличению выхода керна, уменьшению самозаклинок, повышению механической скорости бурения и проходки за рейс. При этом расход промывочной жидкости должен составлять:

при диаметре    бурения    132    мм..... 70—80    л/мин

»»    ♦*    112    ....... 50—60    ,,

„    „    92    ....... 40-45

3.15.    Сохранность сложения и влажности грунтов при бурении колонковым способом с промывкой в значительной мере зависит от качества промывочной жидкости и главным образом от показателя водоотдачи. Чем меньше величина водоотдачи раствора, тем более благоприятные условия создаются для сохранения естественного состояния грунта.

11

При проходке скальных и полускальных грунтов сильнотрещи-новатых и рассланцованных следует использовать глинистый раствор, имеющий следующие показатели:

вязкость по СПВ-5 Г=30—35 с, водоотдачу В = 18—20 см3 за 30 мин, удельный вес у— М5—1,20 Г/см3, содержание песка не более 4%; при проходке глинистых грунтов: вязкость Г=30—35 с, водоотдачу В = 4—5 см3 за 30 мин, удельный вес не менее 1,20 Г/сми содержание песка не более 4%.

3.16.    Длина рейса при колонковом бурении должна определяться степенью сохранности керна, твердостью грунта и износостойкостью породоразрушающего инструмента.

3.17.    При бурении скважин глубиной до 25—30 м в песчаных и глинистых грунтах станками, предназначенными для проходки скважин глубиной до 100 м и более (СБУДм-150-ЗИВ, СБУЭм-150-ЗИВ, УРБ-2А), колонковый способ бурения с промывкой имеет самые низкие скорости бурения. В этом же случае не эффективно используется мощность двигателей, характеризующихся высокой энергоемкостью.

С увеличением глубины бурения эффективность использования мощности повышается. При глубине скважин более 50 м, а также в случае наличия скальных грунтов колонковое бурение с промывкой (продувкой) является единственным способом проходки инженерно-геологических скважин.

3.18.    Колонковое бурение с продувкой рекомендуется осуществлять при проходке скважин глубиной свыше 30 м в необводненных, устойчивых в стенках скважин грунтах, трещиноватых скальных и полускальных грунтах, где обеспечение нормальной циркуляции промывочной жидкости практически невозможно, в мерзлых грунтах; в пустынных и засушливых местностях, в условиях бездорожья, труднодоступных и горных районах, где водоснабжение связано с большими затратами времени, сил, средств. Бурение скважин с продувкой воздухом по сравнению с промывкой имеет ряд преимуществ: более высокую механическую скорость бурения, увеличенную проходку на породоразрушающий инструмент, улучшенные условия труда буровой бригады (особенно в зимнее время и в северных районах). Кроме того, бурение с продувкой в грунтах, естественная структура которых нарушается от контакта с водным раствором, предотвращает размыв стенок скважин и образование обвалов.

3.19.    Реализация колонкового бурения в различных конструкциях буровых станков и установок (передвижных — УПБ-25; самоходных — УГБ-50М, СБУДм-150-ЗИВ, СБУЭм-150-ЗИВ, УРБ-2А и др.; стационарных — ЗИФ-ЗООМ; стационарных разборных на транспортные блоки — БСК-2М-100) дает возможность использовать этот способ в самых разнообразных условиях по сложности доставки и транспортирования бурового оборудования.

Гидравлическая система подачи бурового инструмента на забой, которой обеспечены многие буровые станки колонкового бурения (УГБ-50М, ЗИФ-ЗООМ, БСК-2М-100 и др.), позволяет успешно их использовать при бурении скважин в карстовых районах.

При использовании буровых установок колонкового бурения последние целесообразно комплектовать контрольно-измерительной аппаратурой для регистрации основных параметров процесса бурения (аппаратура типа ИРБ-5А, ПКМ, ГП-18).

Для определения баланса циркулирующей жидкости целесообразно использовать электромагнитные датчики расхода промывочной жидкости, входящие в комплект аппаратуры ИРБ-5А и ПКМ, а также электромагнитные расходомеры типа ЭМР-1.

3.20.    При колонковом бурении отбор монолитов может быть осуществлен вращательным, обуривающим и вдавливающим способами, что позволяет отбирать их из большинства разновидностей грунтов (скальных, песчаных, глинистых, мерзлых)

Ударно-канатный кольцевым забоем

3.21.    Ударно-канатный способ бурения кольцевым забоем обеспечивает проходку скважин инженерно-геологического назначения диаметром от 89 до 273 мм, а также скважин большого диаметра (560 мм и более), глубиной до 30 м и более в глинистых и песчаных грунтах, устойчивых и неустойчивых в стенках буровых скважин. Этот способ может быть успешно использован при бурении пластично-мерзлых грунтов и некоторых разновидностей крупнообломочных грунтов.

Различают «клюющую» и забивную разновидности ударно-канатного бурения кольцевым забоем.

3.22.    Ударно-канатное бурение кольцевым забоем обеспечивает достаточно качественную инженерно-геологическую документацию. Образцы грунта при этом способе бурения получают в виде столбика керна, что позволяет с удовлетворительной точностью фиксировать положение слое® грунта (точность находится в пределах 0,25—0,50 м), при этом могут быть пропущены отдельные слои грунта со средней мощностью до 0,20 м. Наилучшие показатели по точности фиксации слоев грунта в геологическом разрезе этот способ бурения обеспечивает в увлажненных песчаных грунтах, в глинистых грунтах, кроме мягко- и текучепластичной консистенции. При проходке илистых грунтов, торфов, глинистых грунтов мягкопластичной консистенции и сухих песков точность этого способа снижается.

3.23.    С целью повышения точности фиксации положения границ слоев грунта в геологическом разрезе, устанавливаемом по буровой скважине, рекомендуется увеличивать длину рейса при ударно-ка-иатном бурении кольцевым забоем до 0,5 м и более.

С учетом оптимальной длины рейса рекомендуется использовать буровые наконечники длиной 0,85 м и более с возможно меньшей толщиной стенки башмака, имеющего наружную заточку.

При установлении границ слоев в геологическом разрезе следует учитывать удлинение керна при бурении глинистых грунтов, которое составляет около 15% при использовании наконечника диаметром 146 мм, при наконечнике диаметром 127 мм это увеличение равно 20%.

Для оценки увеличения длины поднятого керна по сравнению с длиной рейса рекомендуется использовать забивные стаканы, снабженные линейкой, расположенной около прорези стакана.

3.24.    Под действием удара при бурении ударно-канатным способом сложение некоторых связных грунтов (илов, мягкопластичных супесей, суглинков) полностью нарушается и грунт извлекается в виде жидкой массы, что не дает правильного представления о его структуре.

При бурении скважин этим способом отбор монолитов следует

13

производить одиоударной или многократной забивкой грунтоноса в грунт.

В соответствии с ГОСТ 12071-72 «Грунты. Отбор, упаковку хранение и траногтортирова-ние образцов» отбор монолитов этими способами допускается производить из глин с коэффициентом пористости е< 1Л; суглинков е<0,9; супесей е<0,7 при показателе консистенции В<1.

3.25.    Отбор монолитов одноударным способом рекомендуется производить тонкостенными грунтоносами типа Д-1 и Д-2.

Опыт отбора монолитов одноударным способом свидетельствует о том, что он обеспечивает отбор вполне удовлетворительных монолитов из лёссо® и лёссовидных суглинков. При это-м происходит незначительное уплотнение грунта и некоторое уменьшение относительной просадочности, остальные показатели физико-механических свойств существенных изменений не претерпевают.

Отбор монолитов одноударным способом следует производить с соблюдением следующих условий:

падение снаряда должно происходить без поперечных раскачиваний.

полугильзы керноприемника должны быть зажаты между переходником и внутренним буртом в строго фиксированном положении (нахлестка полустаканов приводит к их деформации и нарушению монолита);

желательно усиливать башмак грунтоноса твердым сплавом с целью увеличения срока службы грунтоноса.

3.26.    Клюющее бурение рекомендуется использовать при проходке скважин диаметром от 89 до 168 мм, а также скважин большого диаметра (560 мм и более) глубиной до 30 м в увлажненных песчаных и глинистых грунтах, устойчивых в стенках буровых скважин, а также в лёссах и лёссовидных суглинках.

3.27.    Производительность «клюющего» бурения во многом зависит от выбора рационального бурового наконечника при проходке того или иного вида грунтов, оптимальных технологических параметров процесса бурения, от степени механизации и ускорения процесса очистки забивных стаканов.

3.28.    При бурении скважин диаметром до 146 мм в глинистых грунтах следует использовать обычные забивные стаканы, в этом случае грунт достаточно хорошо удерживается в стакане при его подъеме. При больших диаметрах следует использовать стаканы, разделенные пополам внутренней вставкой, что способствует лучшему удержанию грунта в стакане при его подъеме.

При бурении увлажненных песчаных грунтов такие стаканы рекомендуется использовать, начиная с диаметра 108 мм. При бурении большого диаметра (560 мм и более) рекомендуется использовать специальные буровые стаканы ячеистой конструкции.

3.29.    С целью увеличения эффективности внедрения наконечника в грунт необходимо стремиться к использованию более тяжелого инструмента. Оптимальной высотой сбрасывания инструмента при бурении скважин большого диаметра (более 500 мм) является 6— 7 м, при бурении скважин диаметром менее 200 мм —8—10 м.

3.30.    С целью рационального расхода энергии падающего бурового снаряда, исключения засорения образца разрыхленным грунтом с вышележащих горизонтов, особенно при бурении слабоустойчивых в стенках буровых скважин грунтов, необходимо добиваться падения снаряда по скважине без раскачивания, для чего перед сбрасы-

производственный и научно-исследовательскии институт по инженерным изысканиям в строительстве ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ

И ЭФФЕКТИВНОМУ

ПРИМЕНЕНИЮ

СПОСОБОВ

БУРЕНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ И ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1974

Рекомендации по выбору и эффективному применению способов бурения инженерно-геологических скважин в различных природных и геологических условиях.

М., Стройиздат, 1974, 34 с. Производств, и научн.-нс-след. ин-т по инж. изысканиям в стр-ве Госстроя СССР.

В Рекомендациях изложены цели и задачи проведения буровых работ при инженерно-геологических изысканиях; требования, предъявляемые к буровым скважинам инженерно-геологического назначения, условия проведения буровых работ и рекомендации по выбору способа бурения. Рассматриваются различные способы, применяемые при инженерно-геологических изысканиях, и эффективность их использования в различных природных и геологических условиях.

Предлагается методика оценки эффективности способов бурения инженерно-геологических окважин и дается пример пользования этой методикой.

Предназначены для работников изыскательских служб, занимающихся вопросами бурения инженерно-геологических скважин.

Рекомендации разработаны Производственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР (д-р техн. наук Б. М. Ребрик, канд. гео лого-минералогических наук С. П. Абрамов, инж. Б. В. Цынский, Л. И. Куник).


© Стройиздат, 1974


30206—700 Р -


047(00-74


инструкт.-нормат., IV вып. 21—73


1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

ПРОВЕДЕНИЯ БУРОВЫХ РАБОТ

ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

К БУРОВЫМ СКВАЖИНАМ

1.1.    Буровые скважины др.и инженерно-геологических изысканиях проходят для изучения геолого-литологического разреза, гидрогеологических условий, отбора образцов грунта для определения физикомеханических свойств грунтов, проведения различных опытных работ. В зависимости от назначения скважины и этапа изысканий к буровым скважинам предъявляются различные требования в отношении инженерно-геологической информации, степени ее детальности, полноты и точности, диаметра и глубины бурения.

1.2.    На начальных этапах изысканий при выполнении инженерно-геологической рекогносцировки инженерно-геологические съемки скважины проходят с целью: установления геологического разреза; выявления условий залегания пород; изучения криогенного строения мерзлых пород и их температурного режима; изучения гидрогеологических условий; отбора образцов пород и воды для полевых и лабораторных исследований; производства опытных инженерно-геологических и гидрогеологических работ, производства стационарных наблюдений, выявления и оконтуривания зон проявления физикогеологических процессов и изучения этих процессов; обоснования интерпретации геофизических, зондировочных и пенетрационно-каро-тажиых работ.

1.3.    На последующих этапах изысканий при выполнении крупномасштабной инженерно-геологической съемки и инженерно-геологической разведки бурят разведочные скважины для уточнения геологического разреза в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой, отбора образцов грунтов и подземных вод для полевых и лабораторных изучений их свойств, проведения опытных полевых работ; производства стационарных наблюдений.

1.4.    Глубина бурения разведочных скважин в зависимости от проектируемых объектов колеблется от 10 до 100 м и более, диаметр бурения 108—219 мм. Скважины глубиной до 10 м бурят при изысканиях под жилищное строительство малой этажности, аэродромы, при линейных изысканиях (под автомобильные и железные дороги, линии электропередач, связи, трубопроводы). Скважины глубиной до 30 м бурят при изысканиях под гражданское, несложное промышленное и гидротехническое строительство глубиной до 100 м при изысканиях под крупные промышленные и специальные объекты, где по технологическим условиям требуется заглубление отдельных цехов; для проектирования сложных гидротехнических сооружений (ГЭС, каналов, дамб, водохранилищ).

1.5.    Для освещения гидрогеологических условий района сооружений, изучения фильтрационных свойств грунтов проходят гидрогеологические скважины, которые отличаются большим диаметром, что обусловлено необходимостью установки в скважину водоподъемных средств. Диаметр бурения гидрогеологических скважин достигает 355 мм и более, глубина бурения до 100 м и более.

3

1.6.    Для проведения специальных опытных работ (испытания грунтов методом статических нагрузок, вращательного среза), для отбора монолитов грунтов путем вырезания их из скважины, для

1* Зак. 234

визуального осмотра геологического разреза бурят скважины специального назначения. Глубина этих скважин достигает 25—30 м, диаметр — 650 мм и более.

1.7.    Одной из основных задач при бурении скважин при инженерно-геологических изысканиях является установление геолого-лито-логического разреза. Особенно большое значение для составления геологического разреза, соответствующего природному, имеет точность фиксации глубины залегания слоев грунта, устанавливаемая по керну. Согласно требованию СНиП П-Б.1-62* эта величина должна составлять ±0,50 м, однако в ряде случаев она может быть меньше, что устанавливается проектировщиком.

1.8.    Установление геологического разреза, оценка гидрогеологических условий и инженерно-геологических свойств грунтов исследуемого района (участка) производятся в большинстве случаев на основании геологической документации, а тахже результатов изучения состава, состояния и свойств грунтов по образцам, отобранным при бурении из скважин.

Грунт в образце должен быть типичным для определенного инженерно-геологического элемента. В образцах, отобранных для геологической документации, петрографический и гранулометрический состав грунтов, а в отдельных случаях и их влажность должны соответствовать естественным. Извлекаемый на поверхность грунт должен отражать последовательность слоев грунта, их мощность, текстурные и структурные особенности грунта (слоистость, отдельность, тип структуры, наличие включений, гнезд, примазок); плотность и консистенцию грунта, соответствующие естественным.

Отбираемый образец грунта должен иметь объем, достаточный для геологического описания или проведения необходимого комплекса лабораторных определений физико-механических свойств. Объем отбираемых образцов регламентирован ГОСТ 12071-72 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов» в зависимости от вида грунта, конкретных задач, этапа изысканий и метода лабораторных испытаний.

1.9.    При бурении скважин для инженерно-геологических целей производится отбор образцов грунта нарушенного сложения и монолитов. Основным требованием при отборе образцов грунта нарушенного сложения является сохранение его состава и влажности. В монолитах, кроме того, должно быть сохранено сложение, а также трещиноватость грунта и природное состояние заполнителя трещин.

1.10.    Количество образцов грунта нарушенного или ненарушенного сложения, отбираемых из каждого однородного слоя грунта, устанавливается программой работ.

2. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ БУРОВЫХ РАБОТ

ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

И ВЫБОР СПОСОБА БУРЕНИЯ

2.1.    Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях осуществляется в различных природных и геологических условиях, оказывающих существенное влияние на выбор способа бурения, технических средств и технологических приемов бурения и на эффективность их использования.

2.2.    Выбор способа бурения прежде всего определяется типом проходимых грунтов и характером геологического разреза.

2.3.    При инженерно-геологических изысканиях бурение скважин

4

осуществляется в основном в нескальиых грунтах (песчаных, глинистых и крупнообломочных), а также в скальных, полускальных и мерзлых грунтах.

2.4.    Песчаные грунты могут быть неустойчивыми в стенках буровых скважин (сухие и водонасыщенные пески), а также слабоустойчивыми в стенках скважин («пески различной влажности).

Бурение песчаных, неустойчивых в стенках скважин грунтов может быть успешно выполнено только при одновременной либо опережающей обсадке скважин трубами. В наибольшей степени этому требованию удовлетворяет ударно-канатное бурение.

Бурение скважин в песчаных грунтах, устойчивых в стенках буровых скважин, может быть выполнено шнековым, вибрационным, ударно-канатным кольцевым забоем, колонковым и медленновращательным способами бурения. Использование того или иного способа бурения в этом случае должно определяться целями и задачами бурения, а также производительностью способа.

2.5.    Глинистые грунты могут быть слабоустойчивыми в стенках буровых скважин (увлажненные супеси, пластичные слабо уплотненные суглинки и глины) и вполне устойчивыми (тугопластичные плотные глины и суглинки, моренные суглинки с различным содержанием крупнообломочного материала).

Среди глинистых грунтов выделяются просадочные разности: лёссы и лёссовидные грунты.

В глинистых грунтах практически могут быть использованы все способы бурения инженерно-геологических скважин. Выбор способа бурения должен определяться целями и задачами бурения, а также производительностью способа.

2.6.    Крупнообломочные грунты характеризуются обычно высокой водопроницаемостью и неустойчивостью в стенках буровых скважин.

При бурении скважин в крупнообломочных грунтах выбираемый способ бурения должен обеспечивать одновременную либо опережающую обсадку скважины трубами. Этому требованию удовлетворяет ударно-канатное бурение.

2.7.    Скальные и полускальные грунты могут находиться в виде сплошного или трещиноватого массива; они нерастворимы, практически инертны к воде, при отсутствии трещиноватости — водонепроницаемы.

Единственным способом проходки инженерно-геологических скважин в скальных грунтах является колонковый.

2.8.    Грунты всех типов могут находиться в мерзлом состоянии. Мерзлые нескальные грунты подразделяются на твердомерзлые — прочно сцементированные льдом, характеризующиеся хрупким разрушением; пластично-мерзлые — сцементированные льдом, обладающие вязкими свойствами вследствие содержания в них значительного количества незамерзшей воды.

При бурении скважин в мерзлых грунтах выбираемый способ бурения должен обеспечить минимальное нарушение естественного температурного режима и режима влажности грунта в отбираемых образцах, сохранение ствола скважины в хорошем состоянии.

Для бурения твердомерзлых грунтов может быть использован колонковый способ «всухую» с промывкой охлажденными водными и глинистыми растворами; пластично-мерзлых — колонковый «всухую», ударно-канатный кольцевым забоем, вибрационный и ручной ударно-вращательный.

2.9.    Условия проведения буровых работ, характеризуемые сте-

5

пенью сложности инженерно-геологической обстановки, изученности территории, а также степенью сложности доставки и транспортирования бурового оборудования, определяют дополнительные требования к способам и технологии бурения, к оборудованию, реализующему тот или иной способ бурения, а также к объему получаемой инженерно-геологической информации.

2.10.    По условиям проведения буровых работ могут быть выделены территории с простыми, средней сложности и сложными инженерно-геологическими условиями; легко- средне- и труднодоступные различным видам транспорта, а также особые территории по доставке и транспортированию бурового оборудования.

2.11.    При бурении скважин на территориях со среднесложными и сложными инженерно-геологическими условиями (с неблагоприятными физико-геологическими процессами и явлениями) необходимо руководствоваться положениями СНиП Н-А. 13-69 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».

В районах распространения лёссовых (просадочных) груртов бурение скважин должно осуществляться без применения промывочной жидкости. Наиболее эффективным способом бурения этих грунтов является клюющая разновидность ударно-канатного бурения кольцевым забоем.

В районах развития карста диаметр и конструкция скважин должны обеспечить проведение в них в случае необходимости опытных работ. При бурении в закарстованных породах необходимы следующие дополнительные сведения: процент выхода керна, характеристика керна, относительная буримость пород, характеристика шлама, баланс циркулирующей промывочной жидкости, изменение уровня воды в скважине; особое внимание должно быть обращено на фиксирование зон провалов инструмента и на характер циркуляции или поглощения промывочной жидкости, а также на наличие и характер газопроявлений. Основным способом бурения скважин в закарстованных грунтах является колонковый с промывкой. При этом рекомендуется использовать буровые станки колонкового бурения УГБ-50М, ЗИФ-ЗООМ, ВИТР-300, БСК-2М-100 с гидравлической подачей бурового инструмента.

Бурение следует вести с тщательным хронометражом основного процесса бурения, фиксируя при этом механическую скорость бурения, процент выхода керна, провалы инструмента с точным указанием интервала глубин и характера провала.

Для точной и надежной регистрации параметров бурового процесса используемые буровые станки целесообразно комплектовать контрольно-измерительной аппаратурой (типа ПКМ, ГП-18, ИРБ-5А, 8МР-1 и др.).

2.12.    Сложность доставки и транспортирования бурового оборудования определяют прежде всего транспортную базу и конструктивные особенности буровых станков и установок, реализующих тот или иной способ бурения.

В зависимости от категории сложности доставки и транспортирования бурового оборудования следует использовать:

в легких условиях1 — самоходные буровые установим на авто-

мобильном ходу:    БУЛИЗ-<15; УГБ-50А(М), АВБ-2М,

СБУДМ-150-ЗИВ, СБУЭМ-450-ЗИВ. УРБ-2А, ЛБУ-50; передвижные -УПБ-Я5, УБП-15М, БУКС-ЛГТ, Д-5-25, ПВБСМ-15, БСА-6 «Амурец»; стационарные — ЗИФ-ЗООМ, УКС-22М, БУГ-100 и др.;

в средних условиях — самоходные установки яа лусеничном ходу:    АВБТМ, УШ-2Т (УШБ-ТМ); передвижные —УПБ-25,

БУКС-ЛГТ, Д-6ч15, ПВБСМ-15, БСА-б «Амурец»; стационарные — ЗИФ-ЗООМ, БСК-2М-100; переносные —Д-10, М-<1, ПБУ-10; я отдельных случаях возможно использование самоходных установок на автомобильном ходу;

в тяжелых условиях — переносные станин — Д-10, М-1, ПБУ-10. УПБ-25, ПВБСМ-15; разборные на отдельные блоки: Д-6-15, БСК-2М-400;

в особых условиях, когда бурение выполняется с понтонов, плотов и барж, для перевозки оборудования следует использовать специальный водный транспорт; для бурения могут быть использованы стационарные станки ЗИФ-ЗОО-М, ВИТР-300, БСК-2М-100, а также установка УПБ-25.

2.13.    Этап изысканий также оказывает существенное влияние на характер проведения буровых работ.

2.14.    На начальных этапах изысканий (при инженерно-геологической рекогносцировке или мелко- и среднемасштабной съемке) буровые работы выполняются на территориях, характеризующихся значительной площадью, а степень детальности изучения разреза при этом сравнительно невысока.

Для бурения этих скважин следует использовать способы бурения, которые реализуются в легком, мобильном, достаточно простом в обслуживании и надежном в эксплуатации оборудовании. Это в основном легкие переносные и перевозимые станки с приводом от двигателя внутреннего сгорания мощностью 3—4 л. с. (Д-10М, ПБУ-10, М-1, ПВБСМ-15, Д-6-15), отчасти самоходные буровые установки БУЛИЗ-15, которые обеспечивают бурение шнековым, колонковым «всухую» и ударно-канатным кольцевым забоем способами.

2.15.    На последующих этапах (при инженерно-геологической съемке крупного масштаба и разведке) буровые работы выполняются на ограниченных по площади территориях с детальным изучением разреза. Бурение скважин следует осуществлять способами, обеспечивающими наибольшую точность и полноту геологической документации — колонковым, ударно-канатным кольцевым забоем, вибрационным, которые позволяют отбирать образец грунта в виде столбика керна.

Минимальный диаметр бурения должен быть не менее 89 мм.

В зависимости от вида проходимых грунтов конечный диаметр бурения следует устанавливать:    89    мм    —    при    бурении скальных

грунтов; 108 мм — при бурении глинистых и песчаных грунтов. При глубине бурения до 30 м рекомендуется использовать станки и установки АВБ-2М, БУЛИЗ-15, УГБ-50М, ЛБУ-50, БУКС-ЛГТ, УБПн15М, Д-5-25, обеспечивающие бурение колонковым, вибрационным и ударно-канатным кольцевым забоем способами.

При глубине бурения до 100 м и свыше основным способом проходки скважин является колонковый, реже применяется ударно-канатный кольцевым забоем. Рекомендуемыми установками являются УГБ-50М, СБУДМ-150-ЗИВ, СБУЭ-150-ЗИВ, УРБ-2А, АВБ-ТМ, ЗИФ-ЗООМ, БСК-2М-100, БУГ-100, УКС-22М.

7

2.16. Для проходки скважин гидрогеологического назначения следует использовать способы бурения, обеспечивающие максимальную сохранность естественных характеристик водоносных горизонтов и свойств подземных вод. Буровые установки, реализующие эти способы бурения, должны обеспечивать возможность оборудования скважин для производства пробных и опытных откачек, а также гидрогеологических наблюдений.

Рекомендуемыми способами бурения этих скважин являются ударно-канатный сплошным забоем, роторный, в отдельных случаях может быть использован колонковый.

Ударно-канатный способ рекомендуется:

при глубине скважины до 150 м и начальном диаметре более 300—500 мм;

в районах, где геологический разрез и гидрогеологические условия недостаточно изучены;

при частом чередовании в разрезе водоносных и водонепроницаемых пород;

при необходимости раздельного опробования отдельных водоносных горизонтов;

в районах, где нет воды и высококачественной глины для приготовления глинистого раствора.

Роторный способ целесообразно применять:

при бурении скважин глубиной свыше 200 м при условии хорошей изученности геологического разреза и гидрогеологических условий;

при бурении скважин на предварительно разведанные и опробованные водонасыщенные горизонты.

В водоносных породах, представленных мелкозернистыми или среднезернистыми песками, бурение скважин глубиной 250—300 м рекомендуется производить комбинированным способом—ударно-канатным и роторным.

Колонковый способ целесообразно применять для предварительной оценки гидрогеологических условий.

Для бурения гидрогеологических скважин рекомендуются станки и установки: БУКС-ЛГТ, БСА-6 «Амурец», БУГ-100, УКС-22М, УКС-ЗОМ, УГБ-50М, УРБ-2А, УРБ-ЗАМ.

2.17.    Для бурения скважин специального назначения следует использовать способы, обеспечивающие проходку скважин требуемого диаметра и глубины с соблюдением требований, предъявляемых к стволу скважины последующими опытными работами.

Для бурения специальных скважин большого диаметра рекомендуется медленновращательный (специальными шнековыми бурами) и ударно-канатный (наконечниками ячеистой конструкции) способы.

2.18.    При линейных изысканиях буровые работы выполняются на территориях, характеризующихся значительной линейной протяженностью, в силу чего следует использовать буровые станки и установки, обладающие хорошей транспортабельностью, — легкие, имеющие большую скорость передвижения, высокоманевренные и т. д.

2.19.    При площадных изысканиях буровые работы выполняются, как правило, на ограниченных участках, для бурения могут быть использованы разнообразные по модификации станки и установки.

2.20.    При изысканиях под гидротехнические сооружения и другие буровые работы часто выполняются на акваториях морей, рек и озер. В этом случае для бурения скважин могут быть исполь-

8

1

Характеристика условий транспортирования и доставки бурового оборудования дана в «Рекомендациях по производству буровых работ при инженерно-геологических изысканиях для строительства», Стройиздат, М., 1970.

6