Технологии бурения водоносных скважин: сравнительный обзор 6-ти основных способов

Инструкция по установке скважины

Бурение скважин самостоятельно требует усилий и труда. Инструкция по бурению скважин:

• Вы должны выбрать подходящее место. Желательно по ближе к дому. Также, место должно иметь хотя бы 4 метра в длину и ширину, дабы вам было удобно провести работу.
• Выбираем необходимый инструмент для бурения, к таким относятся: бур-долото, бур-ложка, шнек, ударно-канатная конструкция. Приступаем к работе, пробуриваем скважину, используя вышеописанные методы.
• Установка труб и насосов. Засыпаем дно скважины песком или мелкой щебёнкой. Оно должно быть очищено желонкой. Готовим первую трубу заранее, ибо опускать её придётся сразу после завершения бурения, иначе стенки шурфа рассыпятся. Высверливаем отверстия в нижней части трубы, примерно на высоту 15-ти сантиметров о края. Это помогает ей «впитать» больше воды. На торец прикрепляется сетка фильтрации.
• Одного колена сто процентов не хватит, его длина достигает 2 – 2,5 метров. Монтаж и обслуживание, станет трудным с трубами больших размеров. Поэтому, они свинчиваются и соединяются по резьбе. Нижняя должна упираться в самый низ шурфа. После монтажа труб во внутрь их опустите насос.
• Монтаж кессона и оборудования. Оголовок скважины должен быть обязательно укрытым, утеплённым. В кессоне вы ставите оборудование уже на своё усмотрение. На практике всё монтируем в камере, что более компактно, упрощённо в обслуживание и ремонте.

Фильтрация воды из скважины

Процесс бурения можно считать оконченным только после выполнения регламента завершающего этапа. Здесь надо будет позаботиться о защите обсадной трубы специальным оголовком. Пространство между обсадной трубой и грунтом заполняем жидкой глиной, это предотвратит попадание бактерий, защитим ее от атмосферных осадков и промерзания. И конечно же, оборудуем водоподающую трубу фильтрами. В системе водоподготовки воды из скважины используется фильтры грубой и тонкой очистки по выбору:

• Сетчатые фильтры. В таком фильтре посторонние частицы задерживаются сеточкой. Она пропускает воду и задерживает на поверхности сетки все лишнее. Периодически сеточку нужно очищать, это не трудно, если знать, как. Просто разбираем фильтр, убираем грязь с сетки, ставим ее на место и собираем фильтр.
• Дисковые фильтры. В них все постороннее улавливается пакет дисков из синтетической ткани. Эффективность дискового фильтра в сравнении с сеточным выше, промыть диски при чистке тоже проще, разбирается он точно так же, как и сеточный, понять, как несложно, достаточно взять фильтр в руки.
• Катриджные фильтры — это фильтры тонкой очистки в отличие от сеточного и дискового. Такой фильтр работает уже не только против механических взвесей в воде, но и борется с ее бактериальным загрязнением, меняет ее химическую природу, удаляя, например, хлор и другие вредные вещества. Очищают воду в таких фильтрах сменные катриджи, через которые проходит вода. Заполнение катриджей справляется с задачей глубокой очистки воды, разница между ними в свойствах избирательности к разным загрязнителям воды. Катриджи требуют периодической замены. И эту работу при желании можно выполнить самому. Вместе с катриджным фильтром идет специальный ключ, которым и выкручиваем колбу, в которой находится катридж. В стандартном фильтре их три. Удаляем из колбы катридж, моем колбу, вставляем другой и собираем обратно, не об уплотнительной прокладке в соединении колбы и корпуса фильтра. Так поочередно меняем все три катриджа. Смотрим, нет ли пропусков воды, при необходимости подтягиваем, все, фильтр снова, как новый.
• Напорные фильтры. Самые технически сложные из всех их видов, которые нашли применение в быту, хотя еще недавно работали только в сложных химических производствах. Этот фильтр уже стационарная установка со сложной автоматикой, где вода под напором и с подачей воздуха очищается специальными заполнителями до предельно чистой. Это устройство требует обслуживания только подготовленными специалистами, но периодичность регламентного обслуживания велика, раз в несколько лет.

Напоминаем, что перед тем, как обслуживать фильтр, обязательно отключите воду в системе и сбросьте в ней давление, открыв кран любого сантехнического прибора. Если говорить о фильтрах, и не только о напорных, то установку и обслуживание любых фильтров, даже сеточных, надежнее поручать специалистам, ведь никто не хочет, чтобы вода из скважины превратила дом в бассейн

Популярное оборудование для скважин на воду МГБУ в России

Оснащение классифицируется на две категории:

1. Опускатель (подъемник) буровых колонн. Работы выполняются при помощи буровой вышки, лебедки, полиспастовой системы.
2. Бурильные принадлежности и инструменты. Это роторы, буровой насос, вертлюги с буровыми шлангами, забойные моторы и силовые приводы.

Все перечисленное можно приобрести в России.

Доукомплектовать комплекс также можно. Для этого покупают разнообразные резцы, кувалды, ключи, тросы, блоки и прочие мелочи, которые также стоят денег, и их нужно учитывать при составлении сметы. Среди производителей надежного производительного, неприхотливого и долговечного оборудования на рынке можно встретить отечественные и западные бренды. Хорошо себя зарекомендовали итальянские производители.

Специфика колонкового бурения

Колонковый метод является вращательным. Рабочий инструмент оснащен коронкой (твердосплавной или алмазной). Применяется этот способ редко. Он может быть задействован для подготовки к роторному или шнековому бурению. Иногда его применяют совместно с канатно-ударным методом.

Колонковое бурение — механический вращательный метод, при осуществлении которого глинистый или плотный песчаный грунт извлекается в виде керна цилиндрической формы.

Используемое оборудование и инструменты

Тут скважины бурятся при помощи специального оборудования: 3иФ 650, 3иФ 1200. Установку можно изготовить самостоятельно. Для этого необходимы такие инструменты:

• колонковая труба и штанги для ее наращивания;
• буровые коронки;
• труба для устранения шлама;
• муфты, переходники между фрагментами труб, промывочный сальник.

Технология колонкового бурения

Во время прохождения бура порода полностью сохраняется внутри трубы. Этот тип бурения предусматривает такие этапы работ:

1. Соединение колонковой трубы со штангами для наращивания бурильной коронки.
2. Закрепление рабочего инструмента в станке.
3. Постепенное ввинчивание коронки в грунт.
4. Очищение трубы от содержимого через каждые полметра.

Все действия проводятся до тех пор, пока не будет вскрыт водоносный слой. После этого следует углубиться еще на 50 см. Шлам удаляется промывкой с использованием большого объема воды или при помощи продувания.

Веские достоинства и недостатки

Если целью устройства скважины не является водоносный слой в песчаных отложениях, бурение до достижения скальных пород может проводиться с промывкой.

Данная технология изготовления скважины имеет такие преимущества:

• высокая скорость проведения работ;
• возможность применения на твердых породах;
• изготовление скважин глубиной до 100 м;
• компактность, что позволяет использовать установку в труднодоступных районах;
• мобильность.

Недостатки метода таковы: быстрый выход из строя рабочей поверхности, небольшой диаметр шахты (нельзя использовать погружные насосы высокой мощности). Такой способ изготовления глубинного колодца считается самым быстрым.

Монтаж бура с помощью треноги

Тренога — это ударный механизм для бурения водных скважин. Механизм треноги используется для облегчения работы с помощью стакана. Такой аппарат можно сделать из дерева (сучков не должно быть) или же из трубы (металлопрофиль тоже подойдёт). Длина каждой из трёх частей должна составлять 3−4 метра. После этого на каркас крепится металлический трос, а на нём закрепляется соответственно буровой стакан.

Буровая установка такого типа является довольно компактной и имеет хорошую прочность. Понять принцип работы подобной конструкции несложно. Стакан, ударяясь в грунт, выбирает его на своём пути в себя. Таким образом, за один удар проделывается скважина от 20 сантиметров до 1 метра, это зависит от типа грунта. Процесс бурения будет проходить проще, если место предварительно обработать водой и делать так время от времени. Также периодично необходимо очищать буровой стакан от набитого грунта.

Использование обсадной трубы

В процессе бурения можно сразу опускать трубу вместе с буром, но тогда его диаметр должен быть меньше самой трубы, так как он в ней должен свободно передвигаться. При выполнении работы необходимо постоянно следить за влажностью грунта. Если пропустить водоносный слой, тогда его можно случайно закрыть трубой.

Первые признаки такого слоя:

• бурение резко облегчается и бур быстро опускается на определённое расстояние;
• после промывки наблюдается наличие водянистого грунта;
• после окончания слоя глины начинает появляется песок;
• возникает первый напор;
• наблюдается прокол;
• вибрация бура при работе.

Когда обнаружена водянистая жила, тогда необходимо сделать пробный забор всей воды для того, чтобы понять, насколько много её будет давать такой источник. Сделать это можно с помощью обычного насоса. Когда достаётся два или три ведра грязной воды, и очищенная ещё не появляется, тогда необходимо продолжить бурение до обнаружения следующего водянистого слоя почвы.

Обсадка скважины

Для целей обсадки можно брать трубы металлические или пластиковые. Продолжительность работы может длиться до 50 лет

Важно не использовать цинковые трубы, так как есть риск заражения воды окисями цинка

Обсадка нужна для того, чтобы:

• предотвращать осыпание стенок скважины;
• исключить попадание сточных вод, дождевой или талой воды;
• скважина не будет засоряться.

Если труба проходит со скрипом, необходимо ударить её кувалдой.

Промывка после бурения

После того как труба вмонтирована, работа на этом не заканчивается. Следующим этапом является промывание скважины. Делается это тоже несложно. В новообразовавшуюся скважину необходимо опустить трубу, через которую вливается вода. Песок, грязь и глина вымоются под давлением. После этого обязательно нужно сделать анализ на обнаружение в составе воды вредных веществ. Качество воды и требования ко всем её характеристикам указаны в законодательных нормах соответствующего государства. Если качество хорошее, то можно смело продолжать работы по установке.

Обеспечение донным фильтром

Необходимость обеспечения трубы донным фильтром является очень важной. Фильтр позволяет избежать образования мула на дне

Сделать его самостоятельно не составит никакого труда. На трубе требуется сделать пропилы (насечки) с помощью болгарки. Для проделывания таких насечек нужно использовать тонкий болгарочный диск, желательно 0.8 миллиметров. Но, с другой стороны, большое количество насечек может сделать трубу слабее, поэтому их должно быть немного.

Также вместо пропилов можно сделать отверстия в трубе. Дальше фильтр нужно обмотать проволокой или мелкой сеткой. После этого засыпать его щебнем, который предотвратит образование мула.

Более простой вариант — это покупка фильтра в магазине. Без него такая скважина долго служить не будет. Допускается его отсутствие, когда отверстие длиной более 40 метров.

Если работы выполняются своими руками, то тут принцип успеха состоит в отсутствии спешки. Нужно придерживаться технологии бурения и использования только качественных материалов, это будет залогом успешного и долгого функционирования скважины.

Методы бурения

Методы бурения классифицируют по двум параметрам.

В зависимости от применяемого механизма бурение может быть:

• Механическое;
• Ручное.

Варианты исполнения скважины

В зависимости от принципа работы буры:

• Ударно-вращательный метод;
• Ударный;
• Вращательный.

Рассмотрим, чем примечательная каждая технология бурения скважин на воду и как она выполняется.

Ручной способ

Ручное бурение скважины вполне подходит для самостоятельного выполнения процесса при наличии всех нужных инструментов. Такой колодец будет не более тридцати метров, почву пробивают до достижения слоя воды.

Для этого понадобятся обсадные трубы, штанги, лебедка и буровые головки разных параметров. При создании более глубокой скважины, нужна бурильная вышка для подъема и погружения бура.

Если штанги не нашлось, сделать ее можно, соединив трубы шпоном или резьбой. К концу нижней штанги крепят буровую головку. Процесс выглядит следующим образом:

Шнек-бур и станок для бурения скважин своими руками

1. Над местом предполагаемой скважины размещают вышку так, чтоб она была несколько выше длины штанги.
2. Лопатой выкапывают небольшое углубление для бура.
3. Вставить бур в углубление и вращать его. Возможно, понадобится помощь, потому что при углублении движение бура будет затрудняться.
4. Пробив полметра, остановитесь, выньте бур и прочистите его от налипшей земли.
5. Достигнув водяного слоя, откачайте три-четыре ведра грунтовой воды.

Последнее действие необходимо для устранения грязной воды и может быть выполнено погружным насосом.

Роторный способ

Это вращательный метод, который чаще всего используется при бурении глубокой скважины. Для этого понадобится специальная установка, оснащенная трубой. В этой трубе имеется вращающийся вал и долото. Воздействие на долото выполняется за счет гидравлической установки. Грунт из пробуренной скважины вымывают специальным раствором.

Таким образом, труба располагается над местом бурения и при вращении вала и долота пробивает почву. Жидкость может подаваться по стволу сверху вниз, тогда раствор, вымывая землю, выходит наружу через затрубное пространство. Такой способ называют прямой промывкой.

Может быть применена и обратная промывка, при которой раствор самотеком идет в затрубное пространство и после пробивания выкачивается погружным насосом.

Ударно-канатный способ

Метод основан на падении максимально тяжелого инструмента, обычно забивного стакана, с вышки в месте предполагаемой скважины. При  желании самостоятельно применить ударно-канатную технологию, потребуется:

• Прочный канат;
• Забойный стакан – обычно прочная металлическая труба, подвешенная на канате;
• Инструменты для уборки грунта.

Технология и последовательность действий:

Ударно-канатный способ — технология бурения

1. Изготавливают вышку в форме треноги из стальных труб или крепких бревен. Высота зависит от длины забойного стакана и должна превышать ее на 1,5 метра.
2. Забойный стакан изготавливают из стальной трубы, на конце которой находится режущее приспособление.
3. К верхней части стакана крепят трос.
4. Регулируя трос, стакан быстро отпускают на место пробоя.
5. Землю из стакана извлекают через каждые пробуренные полметра.

Для создания глубокого колодца привлекают установки типа УГБ-1ВС.

Шнековый способ

Бурение скважины шнеком

Метод взял свое название от основного применяемого инструмента – шнека или Архимедового винта. Он выглядит как буровая штанга, к которой приваривают лопасти спирально. Вращая такой шнек, земля выносится на поверхность и собирается.

Для более глубокого колодца понадобится аренда малогабаритной легкоперевозимой буровой установки, так как самостоятельно изготовленный шнек бурит не более чем на десять метров в глубину.

Стоит отметить, что шнековый способ подойдет только в том случае, если грунт богат песчаной породой. Кроме того, если шнек сталкивается на своем пути с камнем, придется искать другое место для пробивания грунта и остановить работу.

Колонковый способ

Колонковая технология все реже используется в наши дни для бурения скважин под воду. Чаще применяется для гидрогеологических исследований. Для этого используется оборудование типа ЗиФ-650, которое извлекает столб грунта, создавая так называемую колонку.

Схема колонкового долота для бурения скважины под воду

Разрушение грунта проводится кольцевым способом, затем он вымывается. Скорость такого обустройства достаточно высокая, кроме того, позволяет пробивать твердые породы, но требует больших затрат на аренду серьезного геологического оборудования.

Роторное бурение

Подобный способ бурения скважин требует наличия спецтехники, в частности буровых машин. Часто используют АРБ-2А2. При подобном бурении горная порода разрушается под воздействием шарошечного долота, а перемененную землю поднимает наверх буровой раствор. Подобное строительство скважин называется бурение с промывкой. Таким образом, можно разрушить прослойки извести, включения скальной породы. Буровые штанги приводятся в движение крутящим моментом от ротора, который находится на самой буровой машине, и от двигателя внутреннего сгорания, который располагается непосредственно на машине, идет привод к ротору. Для того чтобы долото крутилось и бурило, сверху на него поступает большая нагрузка. Этого можно достигнуть благодаря тяжелым бурильным штангам.

Этот процесс подразумевает под собой несколько последовательных этапов:

1. установку оборудования на оси в положение, обозначенное в проекте;
2. далее непосредственно процесс бурения скважин;
3. забивку (погружение) свай (шпунтов) до заявленной проектной отметки.

Стоит отметить и то, что метод лидерного пробуривания скважин
нашел применение и в процессе устройства шпунтового ограждения котлована, и, кроме того, в процессе бестраншейной прокладке трубопровода (то есть когда первоначально в грунте делают скважину, а затем ее расширяют и одновременно туда, в нее затягивают трубопровод).

Когда используется метод лидерного бурения скважин?

Напомним, что лидерным пробуриванием скважин называют такой способ бурения, который выполняется перед погружением самой сваи.

Как правило, этим способом во время забивки свай пользуются в таких случаях:

• если имеет место геологический разрез песчаного слоя, длиной больше 2,5 метров;
• если верхний слой грунта слишком плотный (то есть в случае, когда телос свои разрушается в начале процесса забивки);
• если необходимо увеличить глубинный уровень погружения свай (обычно в плотном грунте с недобуром 2,1-2,5м);
• если нет возможности погружения свай до заявленной в проекте отметки;
• если имеют место большие отклонения в процессе позиционирования сваи.

Решение использовать метод пилотного скважинного бурения
(или, как его называют специалисты, «лидера») принимают обязательно с согласования проектной организацией, при этом основываются на отчетах об инженерно-геологических изысканиях и текущих условиях.

В зависимости от того, какое сечение, глубина погружаемой сваи и категории грунта определяется необходимый диаметр и глубина лидера. Зачастую для свай, сечение которых 300х300мм, принимают диаметр от двухсот до двухсот пятидесяти миллиметров, в случае когда сечение 350х350мм или же 400х400 мм принимают триста или триста пятьдесят мм. Отметим то, что глубина лидерной скважины принимается на 2-2,5 метра выше заявленной в проекте отметки острия свай.

Кроме того, в процессе пилотного пробуривания скважин определяют оптимальную технологию: есть вариант полного выбора грунта из скважин или же частичное разбуривание (размягчение грунтов шнеком). Нужно учитывать тот факт, что при установке лидера грунт, который выбуривается шнеками из скважины, довольно заметно увеличивается отметка, указывающая на поверхность почвы, и его нужно или убирать, или откапывать котлован с необходимым в данном случае запасом.

Во время работ нужно грамотно распланировать согласованные работы технических средств (таких как копровая и буровая установка, например), чтобы предотвратить «затаптывание» ранее забуренных скважин. Помимо этого, следует учитывать расстояние между скважинами, чтобы исключить возможность их осыпания в случае динамической нагрузки во время работы свайных молотов.

В чем достоинства лидерного бурения скважин?

Как мы уже говорили, данный позволит обеспечить вертикальное направление в процессе погружения свай (шпунтов), это будет наиболее востребовано зимой. Помимо этого, такой метод значительно облегчает достижение вертикальности свай в первоначальный момент забивания.

Предварительное (его и называют бурением скважины лидерным способом) бурение позволит осуществить проходимость плотных песков, а также глинистого грунта более твердой, а также полутвердой консистенции. Лидерные скважины, которые пробуриваются с целью уменьшить сопротивление грунтов процессу погружения свай (шпунтов), в то же время является направляющей для этих свай.

Большое преимущество этого метода в возможности обеспечить сохранность сваи (шпунта), а также в возможности обеспечения их погружения с высоким уровнем точности до отметок, которые заявлены в проекте. Помимо этого, заметно сокращается затраченное на их погрузку время, а также значительно снижается негативное воздействие на близстоящие постройки. Стоит отметить, что в современных условиях достаточно плотной городской застройки это поистине является решающим фактором.

Компания «АТМ-Аква» производит различные виды работ по изготовлению свай. Мы используем в работе только самую современную технику и все оборудование. Специалисты «АТМ-Аква» делают свою работу крайне качественно и в короткий срок.

В вертикальном положении на участках с плотным грунтом. Такой метод наиболее актуален в зимний период, ведь облегчает процесс забивания шпунта при закладке фундамента.

Популярность подобной технологии ежегодно увеличивается. Лидерное бурение позволяет не только уменьшить сопротивление грунта, но и погрузить конструкцию на большую глубину. Помимо этого, при выполнении работ снижается уровень шума и вибрации. Это одно из преимуществ метода.

Способы устройства зимнего водопровода

Монтаж подземного трубопровода следует хорошо продумать. Существует 3 способа установки круглогодичного водоснабжения: углубить водопровод так, чтобы не промерзал, утеплить систему водоснабжения или углубить с элементами утепления. Требуется подготовка траншеи, в которую будет устанавливаться зимний вариант водопровода.

Ниже глубины промерзания

Глубина промерзания зависит от географического положения и климатических условий. Труба укладывается ниже глубины промерзания в среднем на 0,3 м. Перед определением глубины траншеи следует изучить статистические данные погодных условий за последние 5-10 лет.

• выдерживают массу грунта, оказывающего давление на конструкцию сверху;
• не подвергаются коррозии;
• небольшой вес.

выдерживают массу грунта, оказывающего давление на конструкцию сверху.

выдерживает массу грунта, оказывающего давление на конструкцию сверху.

необходимо специальное оборудование (утюг) для соединения труб.

• подвержены коррозии;
• разрыв конструкции при промерзании;
• вес.

разрыв конструкции при промерзании.

Схема водопровода в частном доме.

Во время проектирования зимнего водоснабжения из колодца или скважины необходимо учитывать, что чем меньше стыков в трубопроводе, тем меньше шансов возникновения течи. При необходимости состыковки деталей следует обеспечить герметичность соединения.

Последствия отсутствия герметичности:

• труднодоступность проблемной зоны;
• раскопка траншеи;
• в зимнее время возможен разрыв.

Диаметр труб выбирается исходя из объема потребления воды и протяженности конструкции.

Утепление водопровода

Не один метод монтажа не обеспечивает защиту от промерзания водопровода в зимнее время, но если придерживаться простых правил, можно избежать дополнительных проблем. Глубина укладки водопроводной ветки составляет 0,6 м. Траншея выкладывается кирпичами или блоками из бетона.

Способы утепления трубопровода:

• экструзионный пенополистирол;
• пенопласт;
• минеральная вата;
• электропровода.

1. Устойчив к влаге.
2. Повышенная жесткость.
3. Срок службы более 30 лет.
4. Паронепроницаемость.

1. Легкий, пористый.
2. Держит тепло.
3. Устойчив к влаге.
4. Устойчив к изменениям температурного режима.

1. Устойчива к изменениям температуры.
2. Теплопроводность напрямую зависит от плотности утеплителя.
3. Материал огнеупорный, экологически чистый.

1. Материал горючий.
2. Недостаточно чисты с точки зрения экологии.

1. Материал горючий, неустойчив к воздействию грызунов.

1. Неустойчива к влаге.

Провода, подогревающие водопровод, располагаются по всей его длине. Датчик регулирует температурный режим. Кабель, обеспечивающий подогрев, можно приобрести в специализированном магазине.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Демонстрация принципа классического колонкового бурения с извлечением керна напором воды:

Видео #2. Особенности бурения скважины шнеком:

Видео #3. Колонковое бурение скважины с промывкой забоя и установкой двойной обсадки, наружная часть которой выполнена стальными трубами, внутренняя полимерными:

Бурение водоносной скважины – трудоёмкий процесс. От правильности выбранного метода бурения зависит не только скорость устройства автономного источника воды, но и финансовые затраты.

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе метода бурения, это тип грунта и глубина залегания водоносного слоя. Исходя из этих параметров, вы сможете выбрать оптимальный вариант, который позволит вам пробурить скважину быстро и недорого

Хотите поделиться историей бурения скважины на собственном участке или полезной информацией по теме статьи? Оставляйте, пожалуйста, в расположенном ниже блоке. Здесь же можно задать вопрос или указать на спорные моменты в тексте.