7. Виды и технологические особенности вибрационного и физического способов бурения.

Вибрационное бурение скважин диаметром 60-146 мм на глубину 25 м применяют двух видов: чисто вибрационное и ударно-вибрационное. В первом случае на буровой конструкции передаются вибрационные стуки от вибратора, а во втором – ударные импульсы высокой частоты от вибромолота.

Физические способы бурения:

К основным физическим способам бурения относятся термический и гидравлический.

Термическое бурение скважин осуществляется самоходными огнеструйными буровыми станками, имеющими вращающийся термобур с горелкой: вращением термобура достигается периодическое нагревание отдельных участков забоя скважины.

Передвижными станками термического бурения можно бурить шпуры и скважины диаметром до 130 мм и глубиной до 8 м, а ручными термобурами – шпуры диаметром 60 мм и глубиной 1,5-2 м.

Термический способ бурения шпуров эффективен при бурении пород кристаллической структуры.

Гидравлический способ бурения используется для разработки скважин в легких суглинках и плывунах. При этом способе воду нагнетают в забой скважины через колонну труб и специальную струйную насадку, прикрепленную к нижней части колонны. Вода размывает забой, и трубы погружаются в грунт. Гидромасса, образованная размывом грунта, под давлением воды выжимается вдоль наружных стенок обсадной трубы, извлекаемой из грунта лебедкой. Гидравлическим бурением можно проходить скважины глубиной до 8 м со скоростью до 1 м/мин.

8. Способы искусственного укрепления грунтов.

При строительстве зданий на основаниях, не способных в естественном состоянии обеспечить требуемую прочность, устойчивость, водонепроницаемость, производят их искусственное укрепление различными физико-химическими способами; нагнетанием (инъекцированием) затвердевающих или вступающих в химическую реакцию с частицами грунта реагентов; тепловой или электрической обработкой грунтового массива; механическим воздействием в целях уплотнения грунта; комбинацией этих способов (например, электрохимической обработкой). Химический способ (силикатизация) применяется при закреплении песчаных грунтов. Используется следующая технологическая схема выполнения процесса:

- в грунт погружаются металлические трубы, имеющие перфорированные отверстия для нагнетания раствора;

- под давлением 0,5... 1,5 МПа в трубы нагнетается смесь жидкого стекла. Погружение инъекторов и нагнетание закрепляющих реагентов производится в шахматном порядке.

При закреплении мелких песков в грунт нагнетается раствор карбомидной смолы и соляной кислоты. Процесс нагнетания в этом случае носит название смолизация – после превращения частиц песка в камневидную массу скважины тампонируются (закупориваются) глиной или местным перемятым грунтом.

Термический обжиг применяют для закрепления суглинистых грунтов. Используется следующая технологическая схема:

- на всю глубину закрепления грунта пробуриваются скважины;

- в скважине сжигается топливо; под воздействием раскаленных газов, имеющих температуру до 1100 0С, вокруг скважины образуется столб обожженного грунта диаметром до 8 м и прочностью до 1 МПа. Таким способом можно укрепить грунт на глубину до 15 м.

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5...1,0 В/см и плотностью 1...5 А/м2. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от электрического тем, что одновременно с электрическим воздействием в грунт вводят растворы

химических добавок, увеличивающие проводимость тока. Интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Цементация и битумизация заключаются в инъекцировании в грунт цементных растворов или разогретых битумов. Эти способы применяют для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации, а также трещиноватых скальных пород.

Процесс цементации пластичных и текучих грунтов получил новое развитие под названием «Геокомпозит». Особенность метода – уплотняющий раствор нагнетается через инъекторы в грунт на глубину 4...6 м под давлением, значительно превышающим нагрузку от возводимого сооружения. В процессе нагнетания раствора в слабых местах происходит гидроразрыв массива грунта и дальнейшее его уплотнение. Застывший раствор в радиусе до 5 м от инъектора образует армирующий каркас, напоминающий корни дерева, армирующим скелетом которого является затвердевший раствор, а «матрицей» — уплотненный грунт.

Технология процесса включает в себя два этапа:

- устройство по периметру укрепляемого участка вертикального защитного экрана;

- создание жесткого армированного массива на глубину 4...6 м от уровня поверхности грунта. Помимо улучшения водозащитных и прочностных характеристик грунты приобретают более однородные физико-механические свойства, так как под одним и тем же давлением нагнетания слабые грунты уплотняются в большей степени, чем более прочные.