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

Плывун и его виды

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

Из-за перепадов давления при нарушении пласта эта смесь начинает двигаться, толщина проблемного слоя породы может составлять 2-10 м.

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.

Что такое плывун? Уникальные подземные фото

Давно хотел написать пост про плывун и наглядно на фотографиях и картинках показать, что это такое.

Итак на участке под землей с уровня где-то 3-3.5 метра и до глубины 10 метров расположен водонасыщенный песок — плывун.

Мы пробовали сделать скважину обычным способом — сделали разборный бур из нескольких секций и начали бурить.

Для удобства мы установили треногу.

До глубины 3 метра все шло хорошо. Затем начались проблемы с плывуном. Сколько мы не вынимали песка, глубина погружения бура практически не менялась. Это обычное явление на плывунах.

В песке под землей образуется полость пустоты с водой. Эта полость растет в ширину и практически не углубляется. Так можно вычерпать хоть несколько тонн песка, пока не образуется подземная пещера и грунт сверху не провалится вниз.

Вот как выглядит такой процесс на схеме.

Схема образования полости при бурении плывуна

А вот как это выглядит в реальности. Выкладываю уникальные подземные фото плывуна и образовавшейся в результате бурения полости. Мы опускали фотоаппарат на веревке в скважину.

Первое фото на глубине примерно 3.5 метра в переходном слое между глиной и песком. Т.е. там где нормальная скважина переходит в пустотную полость.

Переход между глиной и плывуном

На этом уровне видна шарообразная полость заполненная на половину водой. Из-за таких полостей бывают провалы грунта над плывунами.

Также видны корни растений повисшие в пустоте. Оказалось, что многие травы дорастают корнями до 4 метров! Мы не ожидали, если честно.

Вот так обваливается песок в плывуне. Бурить обычным способом бесполезно. Просто будем увеличивать подземную пещеру.

Подземная полость в плывуне

Корни растений свисают в полость от плывуна

Чтобы решить такую проблему нужно применять обсадную трубу. Которая не даст песку обваливаться, и бур пойдет потихоньку вниз. Полости при этом не будет. Обсадную трубу нужно периодически забивать все глубже и глубже. На рисунке я пририсовал обсадную трубу красным цветом.

Бурение плывуна с обсадной трубой

Так мы и сделали. Опустили в скважину обсадную трубу.

Затем мы стали бурить внутри обсадной трубы и пробовать просаживать ее все глубже и глубже, периодически выкачивая песок с водой вибрационным насосом Ручеек.

Вибронасос для прокачки плывуна

Мы по неопытности совершили три ошибки:

1. Обсадную трубу надо брать железную. Мы взяли пластиковую, которая при забивании аммортизирует и не идет в глубь. Кроме того, у пластиковой трубы толще стенки. Это тоже не на пользу.
2. В обсадной трубе не должно быть отверстий. У нашей же трубы было очень много насверленных дырок. Так как взяли в качестве обсадной трубы то, что было под рукой.
3. Воду из скважины выкачивать нельзя. При этом увеличивается внешнее сдавливание песком обсадной трубы и ее трудно забивать глубже. Можно даже сказать больше — лучше заливать внутрь обсадной трубы воду или глинистый раствор, тем самым создавая давление внутри ствола обсадной и помогая продвигать ее все ниже и ниже.

Итог: у нас ничего не получилось. Покупать стальную обсадную мы не стали, а просто забили рядом скважину-иглу — отчет об этом я уже писал раньше. Пластиковую обсадную сначала хотели вытащить домкратом, но потом решили не мучаться и оставили в земле (нижний ее край на глубине 4-5 метров в воде), пользуемся ею как холодильником. Опускаем туда три бутылки пива на веревке. При желании оттуда можно выкачать ведро грязной воды с песком, но такой необходимости нет.

Ну и напоследок схема установки нашей скважины-иглы со всеми подземными слоями. Надеюсь кому-то мой пост был интересен. Буду и дальше делиться опытом.

3 Комментария

Как проходить плывун вручную

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

Такой метод «локальной геологоразведки» при помощи садового бура может принести свои плоды. Обычно плывуны располагаются в непосредственной близости к верхним слоям почвы. Однако, глубина их залегания может порой достигать 10 и даже 20м. Поэтому столкнуться с разжиженным грунтом при бурении можно в любой момент. Другая проблема состоит в том, что плывун под землёй занимает обширные площади, значительно превышающие размеры придомового участка.

В связи с этим, возможности обойти его при выборе места для бурения, чаще всего, не бывает. Здесь приходится использовать одну из технологий, позволяющих решить такую техническую проблему, как плывун в скважине.

Шпунтованная доска

Их требуется столько, чтобы создать защиту по периметру будущей колодезной шахты. Концы их заостряются, после чего доски забиваются в землю на глубину полуметра вплотную друг к другу, чтобы пазы одной из них входили в гребень соседней.

Такая конструкция получается достаточно герметичной, чтобы защитить от проникновения в шахту жидкого грунта. По мере углубления колодца доски забиваются глубже. Учитывая низкую плотность плывуна, заглублять их вручную не составит особого труда. Подобным образом 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 заглубления колодезной шахты до водоносного слоя, надёжно защитить стенки и дно от поступления жидкости со взвешенными частицами грунта. На дне колодца устраивается щит из плотно пригнанных друг к другу досок.

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

Параллельная обсадка

Данная технология сродни работе с защитными щитами из шпунтованных досок, но применяется не при копке колодезной шахты, а когда обустраивается скважина на плывуне. Вместо щитов используются обсадные трубы, опускаемые вглубь непосредственно вслед за буром.

Подобный метод сложен с технической точки зрения — во время работы придётся контролировать равномерность и синхронность заглубления бура и обсадной трубы. В процессе работы используется специальный бур складной конструкции. Иначе извлечь его на поверхность, не внимая обсадной трубы, будет невозможно.

Метод прохождения кондуктором

Разница с вышеприведённым методом — что до достижения плывуна бурение производится без обсадки. А по достижения неустойчивого грунта бур вынимается, и в скважину опускается защитная труба, именуемая «кондуктор». Затем бурение продолжается буром меньшего диаметра, чтобы он смог поместиться внутри обсадной трубы.

Использование бетонита

Он создаётся на основе сухой глины с добавлением некоторых минеральных присадок. Главное его свойство — способность при контакте с водой увеличиваться в объёме до 15 раз. Внутри скважины, засыпанный в нужных пропорциях порошок, способен создать надёжный барьер для поступления жидкого грунта.

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

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

Чем опасен плывун

В процессе копки новых колодцев плывуны могут обозначить себя на разной глубине и состоять из твердых фрагментов, песка и глины, имеющихся на участке. Может возникнуть на самой разной глубине, поэтому с точностью определить место его возникновения не всегда удается даже специалистам.

Главная опасность будет заключаться в высокой степени подвижности глинистого островка посредством давления, создаваемого водой. Таким образом могут быстро разрушиться только возведенные стены, перекрытия, гидротехнические устройства и сооружения, а также грунт может существенно просесть. В большинстве случаев дальнейшее обустройство колодцев становится невозможным, так как установленные кольца начинают самостоятельно перемещаться.

Воздействие плывуна на скважину или колодец

Приблизительная глубина образования плывунов в колодцах составляет 15-100 метров. Однако на этот показатель оказывают воздействия многие посторонние факторы. Котлованы, провалы и овраги также могут стать причиной возникновения плывунов.

В действующем колодце он может находиться на дне камеры и начать перемещение только при воздействии на него воды. Однако основной причиной возникновения подобных ситуаций является наличие на дне одновременно крупнозернистого и мелкозернистого песка при наличии высокого уровня пролегания грунтовых потоков.

Последствия могут быть следующими:

• полное или частичное разрушение шахты и самого гидротехнического сооружения;
• водоносный слой может полностью исчезнуть;
• может начаться пучение грунта при условии низких температур;
• фильтрация воды станет недостаточной.

Проблемы с плывуном и борьба с ним | Обустройство скважин на воду в Нижегородской области

Проблемы при бурении скважины на воду в Нижегородской области могут возникнуть из-за так называемого плывуна. Плывун — это песок насыщенный водой и при воздействии внешнего характера может быть нарушена его герметичность, что влечет за собой негативные последствия. Данная масса песка с водой находится под давлением в состоянии покоя, но при воздействии на плывун какими либо работами (строительными), произойдет перепад давления, в следствии чего возникнет движение плывуна вертикально вверх под давлением воды. Давайте непосредственно рассмотрим какие последствия могут возникнуть за счет плывуна и способы устранения, и предотвращения этого явления.

Главные проблемы с плывуном

Прежде всего нужно отметить то, что проблемы с плывуном начинаются уже при  бурении скважины на воду, первое что можно заметить это то что очень низкий уровень воды (до 1 м). Что бы вы не делали уровень воды не поднимается, как бы глубоко не была пробурена скважина на воду на так называемом плывуне. В процессе эксплуатации колодца возникают еще большие неприятности, такие как:

• Возникнет потребность в частой чистке колодца;
• В результате передвижения грунта может возникнуть смещение нижних колец колодца;
• Вода в колодце может уйти рано или поздно.

Нужно знать: что колодец на плывуне построить не получиться, так как шнековое бурение применяемое для постройки колодца будет просто напросто не эффективным. Лучше всего применять бурение колодца на плывуне с применением бурового раствора с добавлением клеевого порошка, это делается для того что бы стены пробуренной скважины не разрушились. Но и с помощью такого метода нельзя сказать однозначно что данный метод будет эффективен на 100 %. Давайте рассмотрим правильные способы по прохождению плывуна при бурении скважины.

Прохождение плывуна при бурении

Как пройти плывун в скважине несколькими способами, такими как:

• С применением ударно-канатного способа. В качестве такого бурения используется ударный стакан находящийся внутри металлической трубы. Минус такого способа это то что в последствии возникнет проблема с заглушкой дна в обсадной трубе.
• Бурение на абиссинский колодец. Бурение осуществляется за счет забивания вручную дюймовой металлической трубы, с помощью такого бурения можно получить неглубокую скважину, но вполне подходящую для обеспечения водой не большого дачного домика и садового участка.  Минус такого способа заключается в том что, придется использовать только поверхностный насос для выкачивания воды.
• Так же можно использовать способ скрепления колец колодца, за счет чего можно устранить смещение нижних колец колодца.

Как провести работы по прохождению опасного участка вручную

Колодец установленный на плывуне по мере его эксплуатации будет требовать необходимой чистки от намываемого и образующегося на дне. Если же вы позаботились при установке колодца «осиновым щитом», то чистка колодца потребуется приблизительно раз в 3-5 лет. Но как правило такой щит отсутствует и потребность в чистке колодца будет возникать ежегодно.

Как осуществить чистку колодца на плывуне вручную. Для этого вам потребуется потратить не малые финансовых затраты, силы и естественно время. Так как чистка колодца будет осуществляться с помощью 2-х насосов, один потребуется для размывания песка, другой для выкачки образовавшегося песка, грязи и др.

Наиболее простой способ — это воспользоваться услугами профессионалов нашей буровой компании. Мы предлагаем качественные услуги по чистке колодцев и скважин на воду по выгодным ценам в Нижегородской области.

Плывун под фундаментом дома

При подготовке фундамента для строительства дома, вам потребуется произвести тщательные подготовительные работы по вырыванию траншеи, так как проблемы с плывуном могут возникнуть довольно серьезные.

Рекомендуется произвести работы по выкапыванию траншеи на такой глубине, чтобы затопление не происходило за счет воды и песка. Так же следует в обязательном порядке укрепить стены траншеи. Строительство на плывуне осуществлять можно, но к осуществлению подготовительных работ нужно подходить только с соблюдением правил и грамотного, тщательного, ответственного подхода, в противном случае не исключено что могут возникнуть и человеческие жертвы.

Полезные статьи на нашем сайте:

VN:F

Rating: 0.0/10 (0 votes cast)

VN:F

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

Ложный и истинный

Любые грунты становятся подвижной песчаной массой от их избыточного переувлажнения. В зависимости от состава различают два вида плавунов:

истинный;

ложный.

Истинные – глина, глинистый песок, то есть рыхлые породы. Они состоят из подвижных частиц, имеющих минимальное механическое сцепление. Вся эта масса сильно увлажненная. Под внешним воздействием она приходит в движение.

Признаки:

• пористость составляет до 58% массы;
• наличие органических коллоидов;
• в состав входят микроскопические частицы, масса которых составляет 3%;
• водоудерживающая способность, что затрудняет возможность осушения плывуна;
• низкое сопротивление к сдвигу;
• своеобразная реакция на сваи. При их забивке плывун начинает двигаться, и свая свободно входит в почву. Затем при остановке свая приобретает огромную несущую способность;
• слабая водопроницаемость;
• части примесей, выбранные из шахты, напоминают влажный грунт;
• при высыхании эта масса цементируется под воздействием коллоидов.

Если поместить в дистиллированную воду и взболтать этот состав, образуется суспензия, которая не выпадает в осадок несколько месяцев. Из-за коллоидных частиц жидкость, поступающая в шахту, имеет мутный вид.

Ложные – в основном среднезернистый и тонкозернистый песок. Он переходит в движение под давлением подземных вод, в результате вскрытия траншеи или котлована.

Признаки:

• жидкость, поступающая в шахту прозрачная или слабо мутная;
• если взболтать в дистиллированной воде примеси, образуется суспензия, которая осветлится на десять сантиметров за два-три дня;
• вода в источник прибывает достаточно быстро;
• достаточно легко перевести в устойчивое состояние. Следует только искусственно снизить гидравлический (напорный) градиент.

Эффективные способы преодоления плывуна

Если плывун в колодце небольшой толщины, можно воспользоваться технологией углубления гидротехнического сооружения на несколько бетонных колец. Для этого из шахты резервуара удаляют лишний грунт, что позволяет бетонным элементам просесть под собственной тяжестью на необходимую глубину. Чтобы обезопасить колодец, эти работы рекомендуется выполнять вручную, так как при использовании грязевого насоса повышается опасность обвала шахты.

При обнаружении плывуна на этапе обустройства колодца необходимо сразу скрепить нижние бетонные кольца скобами. Эта дополнительная операция позволит избежать в будущем смещения колец или разрывов между ними. Если в выкопанном колодце обнаружился плывун, его можно придавить донным фильтром. Это позволит избежать намывания мелких частиц в резервуар.

Когда плывун в колодце активен, бороться с ним локальными мерами не удается, а перенести гидротехническое сооружение на другой участок невозможно, следует выполнить более сложные, но эффективные работы.

Укрепление бетонных колец.

Проведение фиксации бетонных колец позволяет создать монолитную бетонную конструкцию внутри колодезной шахты. Это повысит ее устойчивость к воздействию «подвижного» грунта и предотвратит смещение отдельных бетонных элементов в основании гидротехнического сооружения.

Обустройство абиссинской скважины подразумевает углубление металлической трубы, диаметр которой составляет 250 мм, в грунт на глубину 18-20 м. Прохождение рытья в этом случае не зависит от подвижности грунта. Труба способна выдерживать давление в подвижном подземном слое, при этом плывун не будет засорять новый водоносный резервуар. Однако абиссинский источник невозможно оснастить насосом большой мощности, поэтому выкачивание воды осуществляется вручную.

Описание и виды плывуна в колодце

3Если не бороться с этим явлением на стадии строительства колодца, в дальнейшем возникнут такие проблемы:

• Вода в источнике становится мутной. Криницу необходимо часто чистить.
• Зимой происходит интенсивное пучение. В результате нижние кольца шахты сдвигаются в горизонтальной плоскости, что может привести к появлению зазоров между ними.
• Часто после небольшого срока эксплуатации криница пересыхает.
• При использовании бетонных колец плывун может полностью поглотить нижние элементы и унести в сторону.
• После бессистемной выемки грунта из колодца рядом с шахтой могут появиться провалы.

Каким образом следует очищать колодец от плывуна

Предотвратить загрязнение колодца песком позволит установка на дне осинового щита. Доски из осины обладают хорошей устойчивостью к воздействию воды, надежны, не токсичны.Для укрепления и уплотнения фильтра на дно можно насыпать достаточно толстый слой (0,5 – 1м) гальки или щебня среднего размера непосредственно на установленный на дне щит. Это придаст устойчивость положению щита, предотвращая его всплывание. Щит из осиновых досок предназначен только для изоляции плывуна. Если его нет, щит не только бесполезно, но даже и вредно использовать. Если просачивание воды через дно недостаточное, можно сделать отверстия на боковой поверхности колодца для попадания по ним воды внутрь шахты.Примерно через 4 года на оборудованный таким образом фильтр осядет слой песка и придется повторить процедуру его укладки вновь. Как правило, после двух подобных укладок появляется необходимость выкопать новую шахту или очистить уже имеющийся колодец.Обычно очищение скважины с последующим углублением производится после 2 или 3 лет эксплуатации колодца при уплотнении песка, спрессованного на дне

Эта операция должна выполняться с большой осторожностью и не затягиваться надолго