Sraigtinis gręžinių gręžimas: technologijos ir grąžto ypatumai, skirto gręžti rankiniu būdu ir su įrenginiu

Sraigtinis gręžinių gręžimas geriamajam vandeniui yra populiariausias šiandienos gręžimo būdas privačių namų ūkių teritorijoje. Negilų vandeningą gręžinį galima įrengti savarankiškai naudojant rankinį žemės grąžtą. Siekiant palengvinti darbą, dažnai naudojami mažo dydžio gręžimo įrenginiai su pavara.

Mes papasakosime, kodėl šis metodas yra toks populiarus. Aptarsime, kuo jis skiriasi nuo kitų gręžimo būdų, kokiose situacijose jį efektyvu taikyti. Straipsnyje išsamiai aprašyta sraigtinė technologija ir gręžimo įrangos konstrukcija, taip pat gręžimo įrankiai, naudojami rankiniame ir mechaniniame gręžime.

Sraigtinio gręžimo specifika

Gręžinys yra cilindrinės formos iškasena žemės plutoje, kuri esant dideliam ilgiui turi mažą skerspjūvį. Jo pradžia vadinama žiotimis, šoninis paviršius – sienelėmis, o iškasenos dugnas – padu.

Optimalus gręžimo būdas pasirenkamas atsižvelgiant į gręžinio funkcinę paskirtį, reikiamą skersmenį ir gylį. Svarbu atsižvelgti į uolienų fizikines-mechanines savybes, kurias reikia praeiti formuojant vandens paėmimo iškaseną.

Taip pat turi įtakos techninis-ekonominis gręžimo tikslingumas konkrečiomis sąlygomis. Tai reikšmingas etapas projektuojant gręžinius, kurio metu nustatomi pagrindiniai technologiniai sprendimai – naudojamos įrangos tipas ir gręžimo režimai.

Sraigtinio gręžimo metodo techninis-ekonominis tikslingumas nustatomas atsižvelgiant į gręžinio kokybę, jo ilgaamžiškumą, statybos terminus bei kainą.

Projektuojant ir vėliau gręžiant vandens paėmimo gręžinius, būtina orientuotis būtent į ilgalaikį naudojimą. Svarbu gebėjimas išlaikyti stabilų debitą ir nepakitusį vandens pralaidumą prie padinės zonos ilgą laikotarpį.

Gręžinio gręžimo procesas apima keletą darbo operacijų:

1. Uolienos ardymas pade, t. y. dalelių atskyrimas nuo masyvo.
2. Panaudoto grunto transportavimą į paviršių.
3. Gręžinio paruošimas eksploatacijai valant ir įrengiant kamieną, taip pat atliekant vandens paėmimo gręžinio plovimą.

Gręžimo efektyvumas tiesiogiai priklauso nuo gamtos suteiktų fizikinių-mechaninių savybių, būtent: sandarumo tankio, poringumo, vandens pralaidumo nerišliems gruntams, molingų rišlių uolienų konsistencijos.

Sraigtinį gręžimą tikslinga taikyti šulinių, kurių skersmuo nuo 60 mm iki 200 mm, o gylis ne didesnis kaip 80 m, praėjimui nesurištuose ir surištuose gruntuose (I–III kategorija pagal gręžiamumą). Praėjimui vidutinio kietumo uolienose (IV–VI kategorija) sraigtinio grąžto naudoti netikslinga.

Gręžimui uolienų, pasižyminčių monolitiškumu ir kristaliniu ryšio tarp dalelių tipu, šis būdas netinka. Kuo tvirčiau konsoliduoti mineraliniai grūdeliai uolienos sudėtyje, tuo daugiau darbo sunaudojama jai ardyti.

Metodo privalumai ir trūkumai

Sraigtinis gręžimo variantas taikomas tiek pramonėje, tiek civilinėje statyboje, tiek rankiniame šulinių gręžime. Išskirtinis jo bruožas yra tai, kad sunaikinta uoliena pašalinama ne plovimo skysčiu ar specialiais dujų-skysčių mišiniais, o tiesiogiai sraigtinio įrenginio detalėmis.

Skiriamas vertikaliai ir horizontaliai kryptinis sraigtinis gręžimas. Pirmasis metodas naudojamas įrengiant vandeningus šulinius, taip pat formuojant skyles poliams. Antrasis – naudojamas tiesiant inžinerines komunikacijas be tranšėjų būdu.

Sukamasis gręžimas minkštuose uolienose yra greičiausias ir pigiausias, palyginti su kitais būdais.

Šis metodas užtikrina vienu metu didelį praėjimo greitį neskalduotuose gruntuose iki 50–80 metrų gylio, leidžiantis iš karto formuoti iškasos sieneles sumontuojant gaubtinių vamzdžių koloną.

Dar vienas pliusas – panaudoto grunto iškelimas į paviršių nekeliant įrankio. Ir dar: kadangi sraigtiniam gręžimui nereikia plovimo skysčio, jis sėkmingai taikomas bevandeniuose regionuose, taip pat naudojamas laikotarpiais, kai vyrauja žema temperatūra.

Šiandien gręžimas sraigtiniais agregatais naudojamas:

• Individualių vandens paėmimo šulinių įrengimui;
• Statant pamatus iš sraigtinių / gręžtinių polių;
• Tvorų ir gelžbetoninių atramų montavimui;
• Atliekant be tranšėjų komunikacijų tiesimą;
• Negilių šulinių ir duobių statybai.

Tačiau yra ir trūkumų. Sraigtais neįmanoma išgręžti šulinio didelio kietumo uolienose. Praėjimo metu kietame ir pusiau kietame priemolyje, molyje su kalkakmenio sluoksniais gali kilti komplikacijų, o gręžiant abrazyvines uolienas pastebimas didelis gręžimo įrenginio sunaudojimas.

Be to, yra apribojimas pagal iškasos gylį. Įrengti šulinį, kurio gylis didesnis nei 80 metrų, tokiu būdu yra labai sunku.

Vertikalaus gręžimo technologija

Sraigtas – didelio stiprumo gręžimo vamzdis su apvyniota spirale, kuri atlieka vertikalaus sraigtinio transporterio funkciją. Veikiant ašinei apkrovai, gręžimo įrenginio darbinė dalis įsiskverbia į uolieną ir ją ardo pjaudama ir purendama. Tuo pačiu metu sraigtiniu grąžtu atliekamas panaudoto grunto padavimas ant sraigto spiralės.

Gręžinio valymo procesas vyksta nuolat ir lygiagrečiai su uolienos ardymu. Nuo dugno atskirtas gruntas patenka ant dideliu greičiu besisukančio sraigto.

Veikiamas išcentrinių jėgų, supurtytas gruntas kyla aukštyn gręžimo kolonos mentėmis. Kilimas vyksta slystant spirale, nes grunto trintis į sraigtą yra mažesnė nei į gręžinio sieneles.

Taip susmulkinta uoliena iš gręžinio dugno transportuojama į paviršių ir išmetama pro gręžinio žiotis. Esant netrukdomam transportavimui, gruntas užpildo 30–40 % visos erdvės tarp sraigto vijų.

Sraigtinės kolonos parametrai turi užtikrinti greitą viso sraigtu suardyto grunto masės pakėlimą. Tačiau gręžiant dalis supurtyto grunto byra atgal į dugną. Todėl atliekant sraigtinį gręžimą reikia intensyvesnio gręžinio išvalymo, o baigus – privalomo plovimo.

Horizontaliai kryptinis gręžimas sraigtu

Įrengiant įvairios paskirties inžinerinius tinklus po kliūtimis (automagistralėmis, geležinkelio keliais, miško masyvais) taikomas horizontalusis kryptinis sraigtinis gręžimas.

Pradiniame darbų etape iškasamos dvi duobės – startinė (darbinė) ir priėmimo. Jos turi būti tame pačiame lygyje kaip suprojektuotas gręžinys. Po to į darbinę duobę nuleidžiama ir sumontuojama reikiama įranga.

Sraigtiniam gręžimui horizontalia kryptimi naudojami stambiagabaričiai įrenginiai su kilnojamuoju gręžimo suktuvu, pasižyminčiu padidintu sukimo momentu.

Tokia įranga turi didelę padavimo eigą ir yra su atsparia dilimui gręžimo galvute iš aukštai legiruoto plieno. Joje taip pat sumontuotas zondas gręžimui sekti. Gaudamas signalus monitoriuje, operatorius kontroliuoja proceso eigą ir gali koreguoti judėjimo kryptį bei gręžimo galvutės pasvirimo kampą.

Kai sraigtas įeina į priėmimo duobę, t. y. galutinį tašką pagal projektą, gręžtuvas nuimamas. Vietoj jo pritvirtinamas praplėtiklis ir vamzdis. Tuomet pradedama sukti mentes priešinga kryptimi, kad vamzdis būtų įtrauktas į paruoštą gręžinį. Pasibaigus gręžimo darbams, iš startinės duobės ištraukiama sraigtinė įranga.

Tiesimo be tranšėjų metodas leidžia tiesti iki 80 m ilgio vamzdžius po komunikacijomis žemiau gruntinio vandens lygio. Visi sudėtingi darbai atliekami be daug darbo reikalaujančio tranšėjų kasimo, todėl galima sumažinti vykdymo laiką ir finansines sąnaudas.

Horizontalusis sraigtinis gręžimas taikomas tiesiant slėginius vamzdynus ir įrengiant ryšių sistemas zonose, kuriose tiesti kitais būdais neįmanoma. Pagrindinis tiesimo be tranšėjų privalumas – ekonomiškumas. Be to, gatavos iškasenos stabilumui palaikyti nereikia naudoti bentonito ar kitų polimerų.

Gręžimo ypatumai skirtingose uolienose

Pagrindiniai technologiniai gręžimo parametrai – ašinė apkrova ir sraigtinio transporterio varžto sukimosi dažnis. Didėjant apkrovai, neišvengiamai didėja ir gręžimo greitis, o tai gali sukelti įvairias avarines situacijas.

Todėl būtina stebėti, kad per laiko vienetą sraigtu atskiriamos uolienos tūris neviršytų transporterio našumo. Priešingu atveju ant sraigės posūkių susidaro kamščiai.

Sraigtinio gręžimo greitis tiesiogiai priklauso nuo grunto savybių, gręžinio gylio ir skersmens, kolonos apsisukimų skaičiaus, ašinės apkrovos gręžinio dugne, naudojamo uolienų ardymo įrankio konstrukcijos

Paprastai plastiškos molingos uolienos, birūs ir vidutinio tankio smėliai gręžiami be priverstinio ašinės apkrovos tiekimo. Sraigtinis įrankis į gruntą įsiskverbia dėl savo svorio, taip pat dėl reaktyviosios jėgos, atsirandančios tiekiant išdirbtą uolieną prie cilindrinio išdirbio angos.

Ašinės apkrovos iki 5 kN paprastai sukuriamos pradedant gręžti gręžinį, gręžiant kietuose priesmėliuose, priemoliuose, moliuose, argilituose, aleurituose. Kolonos sukimosi dažnis tuo metu neturi viršyti 1,7–3,3 s^-1.

Esant didesniems dažniams viduje kyla vibracijos, dėl kurių gręžimo kolonos grandys gali prarasti jungtis. Galų gale gręžimo sviedinys liks gręžinio dugne, ištraukti jį praktiškai neįmanoma, vadinasi, teks gręžti naują išdirbį. O esant mažiems dažniams smarkiai apsunkinamas išdirbto grunto transportavimas į viršų.

Didėjant uolienų kietumui, ašinės apkrovos didinamos. Gręžimas žvyro ir skaldos-žvyro gruntuose, įšalusiuose priemoliuose, vandens prisotintuose smėliuose, aleurituose su kvarcu atliekamas su ašine apkrova 8-10 kN ant kaltu ir kolonos sukimosi dažniu 1,3-2,2 s^-1.

Žvyringos uolienos ir uolienos su riedulių intarpais sraigtiniu būdu negręžiamos. Šie apvalinti uolienų fragmentai naikinami kaltu ir pakeliami į dienos paviršių šliužu.

Gręžimas įvairaus tankio ir vandens prisotinimo laipsnio smėliuose, žvyro ir skaldyto akmens nuosėdose atliekamas dideliais apsisukimais, o tuo pačiu metu išdirbio sienelės stiprinamos apsauginėmis konstrukcijomis.

Sraigtinis gręžimas minkštaplastiniais ir takiais moliais dažnai apsunkinamas dėl kamščių susidarymo. Kai molio dalelės prilimpa prie sraigtinio įrankio, sustoja gręžinio gilinimas, smarkiai apsunkinamas išdirbto grunto transportavimas į viršų

To išvengti, gręžimo greitis sumažinamas iki minimalaus įmanomo, kolona judinama aukštyn žemyn ir į gręžinį įpilama vandens. Taip pat panašioje situacijoje padeda periodiškas gręžimo įrankio kilnojimas į paviršių ir valymas nuo prilipusio priemolio.

Įrankiai sraigtiniam gręžimui

Sraigtinio gręžimo įrankiai pagal konstrukcijos tipą skiriasi pagal apsisukimų skaičių ir pjovimo dalies geometriją. Siekiant praeiti per kietus ir pusiau kietus smėlio bei priemolio dirvožemius, dažnai naudojami gręžimo įtaisai, kurių briaunoje yra papildomi pjovikliai.

Dažniausiai vandens paėmimo šulinio gręžimui privatiems asmenims naudojamas tik vienas pradinis sraigtas be jokių priedų, nes teks gręžti nuosėdinius rišlius ir nerišlius sluoksnius. Gilinant įrankis tiesiog prailginamas gręžimo strypais.

Tokiu atveju įtaisas iš gręžinio kamieno ištraukiamas kas 0,5–0,7 m, kad būtų išvalytas pats grąžtas ir dugnas nuo sunaikintos uolienos. Tai yra ekonomiškesnis, bet ir daugiau darbo reikalaujantis gręžimo variantas.

Siekiant išgręžti riedulius ir akmenis, kurie gali pasitaikyti nuosėdiniuose dirvožemiuose, pereinama prie smūginio lyno metodo. Paprastai tam naudojamas kaltas, pagamintas iš įrankinio plieno. Šis iš apatinės pusės smailus grąžtas su jėga “metamas” ant dugno, kol nesunaikina “kietos kliūties”.

Sunaikinus akmenį arba riedulį, skeveldros ištraukiamos į paviršių stiklu (koloniniu vamzdžiu) arba gaudykle. Tada vėl pereinama prie sraigtinio metodo. Dažniausiai šulinio gręžimui tenka naudoti kelis gręžimo būdus komplekse.

Gręžiant birius smėlius ir minkštus priemolius naudojami sraigtiniai gręžimo įtaisai su į dugną atlenktomis mentėmis 30–60° kampu, o rišliuose molinguose sluoksniuose – 90°.

Konstrukciškai sraigtas yra vamzdis arba ilgas vientisas strypas su aplink jį suvyniota spirale.

Ši spiralė gaunama suvyniojus aukšto stiprumo plieninę juostą, kurios skersmuo 5–7 mm, ant sraigtinės įtvaros. Ją ištempia ant vamzdžio/strypo, po to privirina.

Kuo didesnis pagrindinio vamzdžio skersmuo, tuo mažesnė sraigto transportavimo galia. Tačiau ilgo gaminio skersmenį riboja mechaninis sraigto stiprumas, taip pat jo gamybos technologija.

Šiandien gaminami dviejų tipų sraigtai:

• Su centrine anga, t. y. tuščiaviduriai;
• Sunkesni – be angos.

Siekiant sumažinti sraigtinio transporterio susidėvėjimą gręžiant abrazyvinėse uolienose, ant išorinės briaunos užvyniojama plieninė juosta arba ant paviršiaus užlydomas metalo sluoksnis.

Esant dideliam sraigtinio gręžimo greičiui, virš įtaiso pritvirtinamas specialus adapteris su dviejų sriegių juostinio plieno apvija. Tokiu atveju didžioji dalis uolienos patenka ant sraigtinio transporterio be per trynimo.

Vamzdžio su spirale gale būtinai privirinami sujungimo elementai. Skiriami du sraigtų sujungimo tipai: be sriegio ir su sriegiu. Pirmuoju atveju sraigtai sujungiami moviniais užraktais ir laikomi metaliniais pirštais su fiksatoriais, antruoju atveju – įsukimo būdu.

Sraigtinis šnekų sujungimas į gręžimo koloną leidžia mechanizuoti jų sujungimą ir atjungimą atliekant nuleidimo-kėlimo operacijas, tiekiant skystį į griovį. Tačiau yra ir esminis trūkumas – šiuo atveju nėra galimybės sukti šnekus atgal. Todėl besriegis sujungimas tapo labiau paplitęs.

Specialiosios gręžimo įrangos, kaip taisyklė, apima skirtingų skersmenų šnekų rinkinį.

Veiksmingiausi yra šnekai su centrine anga, per kurią į griovį tiekiamas oras ar vanduo. Tai leidžia sumažinti uolienos trintį į sraigtinio transporterio paviršių.

Tuščiaviduriai šnekai su srieginiu sujungimo tipu naudojami gręžiant su prapūtimu, vandens išsiurbimui praeinant cilindrines iškasas žemės plutoje, įkrovos nustatymui į geofizinius gręžinius, betono įpurškimui į skyles po poliais. Juos taip pat galima naudoti kaip apdangą.

Gręžiant vientisu dugnu, centrinis kanalas užblokuojamas gręžimo įrankiu ant lyno.

Gręžimo staklių apžvalga

Šnekų gręžimui naudojami tiek rankiniai įrankiai, tiek mechanizuotos įrangos. Paprasčiausios konstrukcijos yra rankinis žemės grąžtas. Jis susideda iš strypo/vamzdžio su sraigtiniu peiliu ir standžiai pritvirtinta T formos rankena.

Tokio tipo gręžimo įrankis įsukamas į gruntą kaip kamščiatraukis. Praeinant iškasą, jis ilginamas strypais. Rankiniai žemės grąžtai gaminami išardomi, kad juos būtų kuo patogiau gabenti lengvuoju automobiliu. Tai taip pat leidžia keisti šnekų gręžimo kolonos ilgį.

Rankiniu įrankiu galima daryti iki 2 metrų gylio skyles, kurių skersmuo ne didesnis kaip 20 centimetrų. Taip pat yra motoriniai grąžtai su benzininiu arba elektriniu varikliu. Jų konstrukcija apima sraigtinį transporterį, t. y. šneką, ir variklį su reduktoriumi. Variklio veleno sukimasis užtikrina šneko judėjimą.

Naudojant varomąjį įrankį, esant gręžimo strypams ilginimui, galima gręžti iki 25 metrų gylio gręžinius. Kai skersmuo iki 30 centimetrų, jis naudojamas lauko apšvietimo atramoms montuoti, tvorų stulpams įrengti, šurfams pamatų ir grunto pagrindo apžiūrai.

Vandens gręžinių gręžimas privačių namų ūkių teritorijoje ir didelio skersmens skylių formavimas poliniams pamatams atliekamas nešiojamaisiais mažagabariniais staklėmis arba gręžimo įrenginiais ant judrios technikos.

Mobilūs agregatai yra nedidelių matmenų staklės su elektros arba benzininiu varikliu. Su jų pagalba galima greitai išgręžti šulinį sodybai, paruošti daugybę duobių įvairios funkcinės paskirties atramoms.

Neretai tokios gręžimo staklės gaminamos kaip priekaba prie lengvųjų automobilių, kad būtų lengviau transportuoti į darbų vietą.

Civilinėje ir pramoninėje statyboje, norint suformuoti didelio gylio ir skersmens iškasas, naudojama sraigtinė speciali įranga, pritvirtinta prie mobilios technikos – sunkvežimių, traktorių.

Jis naudojamas montuojant aukštos įtampos elektros perdavimo linijų atramas ir gatvių apšvietimo stulpus, įrengiant stadionų, sporto kompleksų, pramoninių objektų, aerodromų tvorų atramas. Be to, sraigtiniais gręžimo agregatais ant mobilios technikos statomi duobių špunto užtvarai, dedami sraigtiniai poliai.

Naudingas vaizdo įrašas šia tema

Sraigtinis vandens ėmimo šulinio gręžimas 20 m gylyje privačios sodybos teritorijoje:

Šiame vaizdo įraše parodyta horizontalaus sraigtinio šulinio gręžimo technologija, skirta komunikacijoms tiesti po automagistrale:

Didelio skersmens ir centriniu kanalu nepertraukiamo sraigto polių įrenginys. Darbams atlikti naudojamas gręžimo agregatas Bauer BG-30 ir didelio našumo stacionarus betono siurblys Liebherr:

Sraigtinis metodas užtikrina aukštus šulinių gręžimo tempus. Šulinio plėtra ir išgręžto grunto tiekimas nuo dugno iki iškasos žiočių vyksta vienu metu ir nepertraukiamai, kas taupo tiek laiką, tiek gręžėjų pastangas, tiek į projektą investuotus pinigus. Todėl sraigtinio gręžimo metodas ir yra populiarus.

Palikite, prašome, komentarus žemiau esančioje bloko formoje. Papasakokite, ar teko Jums naudoti rankinį sraigtinį įrankį ar gręžti ant mažagabario gręžimo staklių naudojant sraigtą. Pasidalinkite technologinėmis smulkmenomis, kurios gali būti naudingos svetainės lankytojams.