Для многих работ землю или твердую породу приходится бурить. Результат этого процесса — глубокое узкое отверстие, скважина, которая бывает вертикальной, наклонной и даже горизонтальной. Бурение — извлечение породы для формирования этой выемки при помощи специализированных инструментов. Несколько человек с лопатами способны выкопать колодец, но для полноценной скважины понадобится профессиональное оборудование.

Существует множество разновидностей бурения. У каждой технологии свои преимущества, недостатки и области применения. Шнековый метод — один из популярнейших способов бурения, который сегодня используется практически повсеместно. Причина столь широкого распространения — бурное развитие загородного строительства, ведь частные дома получают питьевую воду из скважин, а не из центральной магистрали. Шнековое бурение недорогое и дает оптимальный результат в кратчайшие сроки, вдобавок технология относительно проста, ее несложно освоить, значит, и специалистов по ней найти легко. Неудивительно, что повсеместно предпочитают использовать именно ее.

Как работает шнековый бур? Каковы характерные особенности технологии? В чем заключаются ее преимущества и недостатки? На эти вопросы очень легко ответить.

Технология ШБ

Шнековое бурение — разновидность вращательного. Станок буквально ввинчивается в землю, образуя аккуратное отверстие и постепенно погружаясь в грунт. Разрушенная порода — шлам — выбрасывается на поверхность при помощи шнека, который и дал название методу. Это бурильная труба, на которую навита стальная лента под названием реборда. Получается своеобразный винт. Для бурения используется несколько шнеков одновременно, соединенных фигурно или при помощи резьбы. Комплекс таких труб называется шнековой колонной.

Как ввинчивание разрушает породу? У бура есть долото с двумя или тремя лопастями. В первом случае они цельнолитные, причем одна лопасть выступает в качестве рабочей, а вторая — калибрующей. Режущие детали армированы. Во втором боковые поверхности усилены восьмигранниками, а зубцы твердосплавными пластинами; сама конструкция сварная. Долото погружается в породу, грунт разрезается рабочими органами и разрыхляется, распадаясь на отдельные частички. Их легко удалить из забоя, ведь винт естественным обратным движением сам выталкивает шлам на поверхность. Заодно часть извлекаемой породы уплотняет стенки скважины, делая ее ствол более прочным.

Не стоит думать, что шнек предназначается исключительно для транспортировки шлама. Нет, это полноценная буровая труба, просто относительно небольшая. Она способна прорезать скважины до 120 метров глубиной! Конечно, такие большие цифры — исключение из правил, обычная глубина отверстия составляет 50, редко 80 метров.

Иногда требуется отобрать керн — образец породы, аккуратно вырезанный с нужной глубины цилиндр. Его изучение в лаборатории способно дать полное представление об особенностях грунта в нужной области. Для доставки извлеченного керна на поверхность необходим шнековый транспортер. Это устройство с полостью внутри, которая и заполняется пробой. Для полноценного бурения такой транспортер не подходит.

Станок потребляет энергию для работы. Его придется подключить к электросети или генератору.

Для прокладки горизонтальных скважин применяется особая технология ШБ — бурошнековый метод. Он сложнее классического. Необходимо пробовать два отверстия, между которыми и будет проложен горизонтальный ход.

Подготовительные работы

Шнековый метод крайне производителен: в среднем бурение занимает до недели, часто специалисты укладываются в день-три. Чтобы не затягивать ход работ, важно провести в полном объеме комплекс подготовительных мероприятий. Начать стоит со сбора необходимых документов: часто для процедуры требуется разрешение властей.

Скважину надо тщательно спроектировать. Вы должны четко представлять, с какой целью осуществляете работы. Для создания проекта лучше привлечь профессионалов: расчеты специфические, зависят от множества факторов и часто весьма трудны. Хотите отказаться от лишних цифр? Качество скважины, сделанной на глаз, намного хуже.

Итак, в чем заключаются подготовительные работы? Какие шаги необходимо выполнить перед бурением?

1. Определитесь с его целью.
2. Спроектируйте скважину. Это лишь предварительная схема, но важно заложить ее основы сразу.
3. Найдите подходящее место. Поиск идеальной точки — отдельный комплекс работ. Необходимо тщательно изучить архивные документы (если они имеются), провести геологические изыскания. Зачастую не обходится без разведочного бурения — нужно отобрать керны. Анализировать их должна аккредитованная лаборатория соответствующей направленности. Проводить исследования самостоятельно нельзя — их результаты не признает ни одна комиссия.
4. Внесите полученные данные в проект. Очень многое в характере скважины зависит от особенностей породы, глубины залегания грунтовых вод и прочих подобных параметров. Проект необходимо откорректировать так, чтобы он идеально соответствовал характеристикам участка.
5. Подберите подходящую модель буровой техники. Не промахнитесь с производительностью! Недостаточно мощная техника просто не сможет просверлить скважину в вашем грунте или сделает это слишком медленно. Чересчур эффективная будет стоить дороже, а полностью ее возможности вы не реализуете. Второй важный фактор — само долото, точнее, его размер, ведь он определяет ширину скважины. Обычно диаметр рабочего снаряда составляет 5-20 сантиметров. Чтобы ширина скважины соответствовала вашим нуждам, выбирайте шнекобур с умом!
6. Подберите обсадную колонну. Она потребуется для дальнейших работ. Не забудьте про вспомогательное оборудование (если оно требуется для вашей скважины) и необходимый ручной инструмент.
7. Подготовьте рабочую площадку: обеспечьте безопасный проезд для спецтехники, продумайте энергоснабжение, разметьте территорию при помощи специализированных строительных инструментов. Если предполагается постоянное проживание работников, нужны бытовки, колонка и прочие удобства. Составьте сразу план работ и графики смен.
8. Смонтируйте основную технику и дополнительное оборудование. Убедитесь, что устройства размещены правильно, а операторы знакомы с техникой безопасности.

Это лишь основные моменты подготовки. Понятно, что для скважин разного предназначения свои специфические моменты, которые необходимо учесть.

Процесс бурения

Со шнековым бурением на первый взгляд все понятно: вы доставляете технику к нужной точке, запускаете ее, а затем надо просто направить оборудование в нужную сторону и плавно погрузить в землю. В грубом приближении технология действительно так и выглядит, но на практике возникают всевозможные нюансы. Например, обычно оборудование проделывает вертикальный ход. Чтобы проложить горизонтальный, нужен бурошнек, а технология несколько меняется: сначала необходимо выкопать пару колодцев или карьеров и только потом начинать работы.

Обычно для подобных работ требуется особая жидкость — буровой раствор. В самых простых случаях это вода, в сложных — тщательно составленная смесь различных веществ, упрощающих нарезание породы. Основная задача раствора — удалить шлам из забоя. Характерная черта шнекового бурения — жидкость для него не нужна, винт и без нее отлично извлекает остатки породы. Впрочем, без дополнительных расходников все же не обойтись.

По мере углубления скважины буровую колонну надо постепенно наращивать. Для этого необходима шнековая штанга. Когда же бур достигает нужной точки, его аккуратно извлекают лебедкой. В таком виде скважина долго не простоит: всего неделя — и она обрушится. Необходимо установить обсаду. Это особая труба, укрепляющая стенки скважины. Обычные трубы использовать нельзя: они не выдержат давления породы. Если отверстие глубже 2 метров, процесс бурения придется вести параллельно с установкой обсады. Впрочем, можно монтировать ее и после завершения земляных работ, но это немного рискованно.

Горизонтальное бурение, как всегда, исключение из правил. В нем прокладка скважины и монтаж обсады — одно и то же. Инструмент просто тащит трубу за собой.

Способ обсадки обычно выбирает инженер. Труба собирается из отдельных секций, диаметр которых равен ширине скважины, и аккуратно опускается в отверстие. Она бывает одинарной, двойной (снаружи один материал, внутри другой), телескопической (с постепенным уменьшением диаметра) и с кондуктором (несколько труб внутри одной большой).

Главные материалы обсады — металл и пластик. Иногда их комбинируют. Пластмассовые изделия должны быть безопасными, не выделяющими токсичных веществ в почву. Предпочтителен пищевой ПВХ. Металлические секции соединяются при помощи сварки, пластиковые — резьбой. Общая конструкция должна быть герметичной — по меньшей мере для скважин на воду, нефть и газ.

Если вместо скважины надо пробурить колодец, можно воспользоваться в качестве обсады готовыми кольцами. Их делают из ПВХ или бетона. Единое сооружение собирается из колец как конструктор и жестко соединяется фитингами.

Третья тонкость шнекового бурения — правильное расположение лопастей под углом к основному инструменту. Для суглинка и супеси угол должен составлять 30-60°, для плотных песков 90°. Если значение подобрано неправильно, отвала в ходе бурения будет намного больше, что скажется на общем качестве скважины, а также на стоимости работ: придется утилизировать еще больше грунта. Обычно к этому моменту смета составлена, а бюджет утвержден, и выйти за его рамки практически невозможно.

Где применяется ШБ

Технология шнекового бурения крайне популярна. У нее есть ряд особенностей, существенно ограничивающих применение. Проблема в самой конструкции: вращающееся долото шнековой колонны подходит только для мягких грунтов. Уже с породой средней твердости оборудование не справится. Почва при этом должна быть относительно однородной: твердые включения существенно осложняют бурение. Если грунт каменистый, придется проводить дополнительные работы.

Шнековое бурение применяется преимущественно для неглубоких скважин. Иногда его комбинирует с другими видами бурения: оно превращается в подготовительный этап, а основное отверстие прорезается или пробивается другой технологией. С ним отлично сочетаются роторный и ударно-канатный способы, а также колонкование.

Где применяется ШБ? Для чего оно используется:

1. Для создания скважин на воду. Главное применение шнекового бурения сегодня. Оно отлично подходит для добычи жидкости из приповерхностных вод и песчаных линз, несколько хуже для полноценных артезианских скважин. При правильном обустройстве можно получить пригодную для питья безопасную жидкость. Для обеспечения различных объектов технической водой метод тоже подходит.
2. Для обустройства фундамента. Буронабивная свая достаточно популярна в частном строительстве, многие выбирают ее в качестве основания для дома. Шнек проделывает необходимые отверстия быстрее, чем многие другие технологии, и строительство продвигается без задержек.
3. Для прокладки коммуникаций. Чаще всего для этого используется горизонтальное шнековое бурение — особая разновидность технологии, требующая изрядного профессионализма. В получившиеся траншеи протягиваются трубы и кабели. Впрочем, шнековое сверление подходит и для создания канализации, и для многих других случаев.
4. Для геологоразведки. Отбор кернов крайне важен для строительства. Только зная точные характеристики грунта, можно подобрать правильный фундамент и спланировать здание так, чтобы оно простояло долгие десятилетия. Впрочем, геологоразведка нужна не только для строительства. С помощью кернов люди ищут полезные ископаемые и отслеживают экологическую ситуацию на участке.
5. Для добычи полезных ископаемых. Технология в этих целях применяется относительно редко из-за большого количества сопутствующих ей ограничений. Если же полезные ископаемые залегают удачно, метод становится невероятно выгодным.

Шнековое бурение — универсальный способ нарезания скважин, который подходит для самых разных нужд. Он будет полезен и частному лицу, и строительной бригаде, и предпринимателю. Нужно лишь соблюсти технологию бурения, и результат будет радовать вас еще долго.

Достоинства и недостатки ШБ

Популярность шнекового бурения объясняется его многочисленными преимуществами. Чем эта технология может порадовать?

1. Высокой скоростью прокладки скважин. Буровой шнек очень продуктивный и работает с впечатляющей скоростью — зачастую достаточно всего двух дней на весь комплекс работ. После установки обсады можно сразу начинать последующие мероприятия.
2. Низкой стоимостью работ. Цена у оборудования доступная, комплекс сопутствующих мероприятий маленький, расходники практически не нужны. Шнековое бурение — самый экономически выгодный способ прокладки скважин. Этим и объясняется интерес частных застройщиков: они могут сэкономить на оборудовании, не потеряв в качестве.
3. Отсутствием необходимости дополнительно дробить отработанную породу. Шлам уже мелкий и сразу попадает на винт, то есть удаляется из забоя без дополнительных усилий. Скважина очищается от лишнего грунта прямо в процессе бурения, дополнительные мероприятия, затягивающие ход работ, попросту не нужны.
4. Отсутствием бурового раствора. Обычное бурение очень грязное — везде брызги жидкости. Шнековое намного аккуратнее. Отсутствие бурового раствора заметно удешевляет работы. Есть у этого и третий плюс: повышенная автономность. Бурить шнеком можно практически в любых условиях.
5. Экономией ресурса оборудования. Режущий инструмент стачивается очень медленно, ведь работает только с мягкой породой. В результате шнековый бур достаточно долго служит.
6. Отсутствием необходимости в дополнительном охлаждении. Рабочие органы остывают, просто соприкасаясь с грунтом. Это позволяет бурить дольше и быстрее без вреда для оборудования. В ходе работ буровую колонну не нужно извлекать из скважины (подобное приходится делать для охлаждения в других технологиях), что повышает удобство операторов и общую продуктивность.
7. Возможностью бурить скважины в водонасыщенных грунтах. Даже очень влажная земля легко поддается буру.
8. Низкими энергозатратами. Буровое оборудование шнекового типа нуждается в электричестве, но очень экономно его расходует, а большие мощности ему попросту не нужны. Это дополнительно удешевляет работы. Доступность тоже растет: не везде есть возможность достать мощный источник энергии, а здесь он не требуется.
9. Компактностью бура. Даже высокомощные установки остаются относительно небольшими. Они мобильные, их легко доставить даже в удаленные уголки страны.
10. Практически полной безопасностью процесса бурения. Пострадать от шнека можно разве что специально.

Недостатки есть даже у такой популярной технологии. Главное — ограничение по типу грунта. Бурильная установка не справится даже со многими средними грунтами, о твердых и говорить нечего. Глина — ее предел. Камни способны существенно замедлить и осложнить ход работ. С породами высокой сыпучести оборудование тоже справляется плохо.

Второй весомый недостаток — ограничение по максимальной глубине бурения. В основном получаются скважины 50-80 метров глубиной. Если надо пробиться дальше, придется использовать дополнительное оборудование. Это повысит стоимость бурения и сделает его сложнее.

Несмотря на недостатки, шнековое бурение — самый рациональный выбор практически для любой ситуации. Оно простое и крайне быстрое. Это одна из самых дешевых технологий бурения, которая идеально подходит для частотного строительства и геологоразведки. Возможности шнеков не стоит недооценивать!