При устройстве свайных фундаментов даже на одной и той же роторной буровой установке замена комплекта бурового инструмента, корректировка схемы расположения резцов и порядка бурения способны кардинально изменить скорость проходки, степень износа и качество формирования скважины.
В связи с большим количеством текущих проектов мы недавно поставили несколько комплектов сопутствующего бурового инструмента: резцы, керновые буры для вскрытия скал, нижние кольца керновых буров и ковши для выемки шлама. Многие клиенты отмечают, что приобрести отдельные запасные части несложно, гораздо труднее подобрать рациональный порядок ведения буровых работ с учётом геологических условий, диаметра сваи и крутящего момента основной машины.
В этой статье мы рассмотрим принципы комплектации бурового инструмента и подходы к технологическому сопровождению работ в сложных геологических условиях для справки.
I. Какие задачи решает каждый вид бурового инструмента в процессе формирования скважины
Многие строительные площадки практикуют бурение одним инструментом до проектной глубины. При чередовании мягких и твёрдых пластов это часто приводит к аварийному сколу резцов, низкой скорости проходки и сильному нарушению стенок скважины. Рациональная технология предполагает поэтапное бурение и распределение нагрузки при разрушении породы.
✅ Резцы Основной режущий элемент всего комплекта бурового инструмента. В зависимости от геологии применяют резцы с разным составом твёрдого сплава и конструкцией тела резца для работы в средневыветренных скалах, твёрдых породах, валунно-галечниковых и сильно абразивных слоях. ▸ Резцы кернового бура: выполняют кольцевое фрезерование керна, концентрируют крутящий момент на кольцевой поверхности резания и снижают общее сопротивление разрушению породы; ▸ Резцы ковша для выемки шлама: осуществляют сплошное резание, вместе с ковшом извлекают буровой шлам; ▸ Резцы нижнего кольца: режущий элемент по внешнему диаметру в нижней части кернового бура, обеспечивает центрирование, расширение скважины и защиту корпуса бура.
Угол установки и шаг расположения резцов, схема наплавки износостойкого слоя напрямую влияют на ресурс каждого резца и плавность процесса бурения.
✅ Керновой бур + нижнее кольцо Основной буровой инструмент для вскрытия скал и устройства крупнодиаметральных свай на скальном основании. Керновой бур режет только кольцевую часть стенки скважины, сохраняя породный керн в центре, что значительно снижает нагрузку при разрушении породы.
Нижнее кольцо является быстро заменяемой изнашиваемой деталью на дне кернового бура. При работе в твёрдых и сильно абразивных условиях износ в первую очередь приходится на нижнее кольцо, защищая корпус кернового бура и сокращая затраты на ремонт всего инструмента.
Подходит для средневыветренного коренного скального грунта, крупнодиаметральных свай на скальном основании, пластов с валунами и крупными камнями.
✅ Ковш для выемки шлама Предназначен для извлечения шлама и сплошной очистки скважины. После кольцевого фрезерования керна керновым буром ковш разрушает и извлекает каменные фрагменты и буровой шлам со дна скважины. В глинистых, песчано-галечниковых грунтах возможно формирование скважины напрямую ковшом. Двухдонная конструкция хорошо подходит для работы с крупными валунами и предотвращает утечку шлама.
Типовая последовательность работ для крупнодиаметральных свай в твёрдых породах
Керновой бур с нижним кольцом → кольцевое фрезерование керна → ковш для выемки шлама (разрушение и извлечение породы) → повторять цикл до проектной глубины вскрытия скалы.
Не рекомендуется нагружать ковш прямой работой по цельной твёрдой породе: это приводит к массовому сколу резцов и остановке проходки.
II. При подборе бурового инструмента нельзя ориентироваться только на диаметр сваи
Частая ошибка на объектах — выбор инструмента исключительно по диаметру сваи без учёта геологии и характеристик основной буровой машины. При подборе комплекта для клиентов мы проверяем 4 группы параметров:
- Данные инженерно-геологических изысканий: предел прочности породы на одноосное сжатие, наличие валунов, зон трещиноватости, подземных вод и риска обрушения стенок скважины;
- Параметры сваи: диаметр, глубина вскрытия скалы, требования к окончанию бурения;
- Роторная буровая установка: модель, номинальный крутящий момент, тип буровой штанги;
- План работ: сроки строительства, плановое количество свай за смену, условия замены и ремонта инструмента на площадке.
Даже для сваи диаметром 800 мм при сильновыветренной и средневыветренной породе модель резцов, толщина стенки кернового бура и схема износостойкой защиты нижнего кольца будут разными. Грамотная комплектация концентрирует износ на быстро заменяемых расходных деталях, защищает основной буровой инструмент и сокращает время простоев.
III. Технологическое сопровождение наших работ: поставка инструмента — не финал
Многие производители ограничиваются изготовлением и отгрузкой товара, после передачи бурового инструмента на площадку поддержка прекращается. При сложной геологии поставка — только начало сотрудничества. Наш комплекс услуг включает: 01 Предварительное техническое согласование По результатам геологического отчёта подбираем комплект бурового инструмента, рекомендуем порядок ведения бурения, модель резцов и схему их расположения.
02 Индивидуальная доработка При нестандартном диаметре сваи или сложной геологии выполняем оптимизацию конструкции кернового бура, нижнего кольца и ковша, усиливаем износостойкие слои под конкретные условия.
03 Техническое сопровождение на объекте Консультации по монтажу и замене резцов, рекомендации по параметрам давления и частоте вращения, диагностика типичных проблем при эксплуатации (неравномерный износ, гребни породы, перекрытие траекторий бурения).
04 Анализ износа после выполнения части работ По завершении этапа строительства анализируем характер износа резцов и нижних колец, корректируем комплект инструмента для следующей партии работ, последовательно снижая удельные затраты на метр проходки.
Основная цель технологического сопровождения — не увеличить объём продаж запасных частей, а уменьшить нерациональный износ, сократить простои из-за частой замены резцов и стабилизировать производительность при устройстве свай.
IV. Краткий итог
Буровой инструмент — это средство, а технология работ — это готовое решение. ▸ Глинистые и песчано-галечниковые грунты: предпочтительно использовать ковш для выемки шлама; ▸ Твёрдые породы, крупнодиаметральные сваи на скальном основании: кольцевое фрезерование керна керновым буром с нижним кольцом в комплексе с ковшом для извлечения шлама; ▸ Резец не должен быть предельно твёрдым, важно подобрать баланс под одновременные ударные и абразивные нагрузки.
При наличии валунов, чередования твёрдых и мягких пластов, сильно абразивных грунтов заблаговременная разработка комплекта бурового инструмента гораздо экономичнее и эффективнее, чем экстренные исправления в процессе бурения.
Если ваш проект предполагает устройство свай на скальном основании или крупнодиаметральных свай — обращайтесь с параметрами геологии и свайного поля, мы подготовим технологические рекомендации по комплектации бурового инструмента.