Особенности и процесс бурения скважины «на песок» статья

Обеспечение организма питьевой водой является базовой потребностью человека. В условиях отсутствия централизованного водоснабжения на приусадебных участках наиболее эффективным решением является бурение скважины, для реализации которого необходимо наличие погружного насоса и трубопровода. Однако данный метод может иметь сезонные ограничения...

Для обеспечения бесперебойного водоснабжения частной собственности в течение всего года применяются два метода бурения:

1. На извести (требует привлечения дополнительных дорогостоящих ресурсов);
2. На песке (возможно выполнение работ собственными силами).

Преимущества и недостатки песчаной скважины

Основным отличием песчаной скважины является наличие фильтра в обсадной колонне, расположенного на уровне водонасыщенных песков. Данный тип сооружения характеризуется меньшей глубиной по сравнению со стандартными артезианскими скважинами и не требует использования специализированного бурового оборудования.

Преимущества песчаных скважин включают следующие аспекты:

• Доступная цена работы при привлечении специалистов, так как глубина бурения не превышает 30 метров;
• Экономичная эксплуатация благодаря возможности установки маломощных насосов с низким уровнем энергопотребления;
• Оперативность проведения работ – срок бурения составляет от одного до двух дней;
• Более высокая степень мягкости воды по сравнению с артезианской.

Несмотря на указанные достоинства, данный тип скважины обладает рядом существенных недостатков:

• Ограниченный эксплуатационный ресурс (до 7 лет), обусловленный засорением фильтра глинистыми фракциями, что приводит к выходу из строя погружного насоса;
• Необходимость установки дополнительных систем фильтрации, так как вода из глинистого горизонта может содержать химические соединения и удобрения, ухудшающие её качество;
• Ограниченный объём подачи воды – до 1 м³ в час;
• Сезонная зависимость уровня воды: в периоды засухи дебит существенно снижается;
• Необходимость регулярного проведения работ по очистке системы.

Бурение и обустройство песчаной скважины

Обустройство участка песчаной скважиной возможно как с привлечением малогабаритной техники, так и путем самостоятельного бурения с использованием шнекового оборудования. В зависимости от способа эксплуатации выделяют три типа устройств: моторные, механические и ручные. Применение моторного оборудования требует наличия электроэнергии; в отсутствие инфраструктуры целесообразно использовать бензиновые установки.

Объём и скорость подачи воды могут варьироваться в зависимости от сезона, что иногда приводит к нестабильности или временным перерывам в снабжении. Полученная вода пригодна для полива, а также для бытовых и технических нужд. Однако для обеспечения безопасности воды необходимо предусмотреть установку систем очистки и фильтрации.

Песчаная скважина представляет собой сложное гидротехническое сооружение, состоящее из следующих ключевых компонентов:

• Обсадная труба диаметром от 10 до 15 см;
• Сетчатый или щелевой фильтрационный наконечник обсадной колонны, параметры которого (диаметр и количество отверстий) определяются структурой песка;
• Трубопровод для подачи воды, размещаемый внутри обсадной колонны; наиболее часто применяемым материалом является пластик;
• Кессон, предназначенный для защиты скважины от внешних воздействий и атмосферных осадков;
• Оголовок, обеспечивающий надежную фиксацию насосного оборудования и герметичность всей системы;
• Насос (погружной или поверхностный) для обеспечения подачи воды;
• Гидроаккумулятор для поддержания постоянного давления в системе и защиты насоса от сбоев, либо альтернативная система автоматики.

В зависимости от требований заказчика над конструкцией может быть возведена защитная утепленная постройка. Также предусмотрена возможность замены кессона на скважинный адаптер, который обеспечивает защиту от природных факторов и позволяет опустить трубопровод ниже уровня промерзания почвы.

Оборудование для бурения песчаной скважины

Для организации работ по бурению песчаной скважины требуется наличие специализированного оборудования, в состав которого входят:

• Тренога (металлические или деревянные конструкции собственного изготовления);
• Ручная лебедка для подъема буровой колонки;
• Подъёмный блок;
• Ворот вращения;
• Буровая колонка;
• Обсадочные трубы.

В ходе производственных работ применяются специальные коронки, параметры которых определяют диаметр скважины и соответствуют поставленным задачам:

• Долото применяется при бурении грунтов с высоким содержанием валунов, камней или иных твердых пород;
• Буровая ложка используется для работы в глинистых почвах, а также смешанных и песчаных грунтах;
• Стиральный бур эффективен при бурении глинистых и песчаных почв с содержанием мелкого гравия или гальки;
• Желонка служит для извлечения накопившегося разрыхленного грунта на поверхность.

Пошаговый процесс бурения песчаной скважины

Бурение песчаных грунтов осуществляется с применением роторных буровых установок, оснащенных шарошечными долотами. Оборудование транспортируется на профильном транспортном средстве для последующей развертки. Процесс создания полости сопровождается промывкой специализированным буровым раствором. Ввиду низкой устойчивости песчаного грунта в работе применяется кондуктор – труба с расширяющимся верхним сечением, предназначенная для предотвращения обрушения пород.

Процесс бурения продолжается до появления воды вследствие того, что кондуктор располагается глубже по сравнению с земляными или глинистыми скважинами. Он формируется между двумя гидрофобными породами (как правило, глиной) и принимает форму линзы. Бурение грунта осуществляется до начала отложения четвертичных и надюрских почв; при этом твердые породы в данном процессе не задействуются. В отношении насосного оборудования в указанном случае предпочтение отдается погружному агрегату.

Рассмотрим все этапы бурения скважины «на песок» последовательно:

• Первый подготовительный этап предполагает выполнение земляных работ по устройству шурфа, глубина которого должна превышать уровень промерзания грунта. В ходе последующих процедур в данном сооружении будет произведена установка кессона либо скважинного адаптера.
• Второй этап предполагает монтаж буровой установки. Данная процедура требует предварительного размещения треноги и подвешивания к шкворню механизма для подъема грузов на поверхность.
• На третьем этапе производится установка лебёдки, после чего через блочный шкиф пропускается трос с крюком. Для обеспечения фиксации вертикали с помощью отвеса необходимо разместить деревянные щиты с отверстиями для обсадочной трубы как на дне, так и на поверхности.

• Четвертый этап включает в себя монтаж колонны и буровой штанги с коронкой. Данная процедура предполагает крепление штанги и коробки на крюк троса с последующим опусканием конструкции к точке бурения. На верхней части штанги осуществляется установка ворот вращения.
• Пятый этап предполагает начало процесса бурения – с помощью вращения штанги осуществляется проходка в грунте с последующим заглублением в почву. Данная операция требует участия как минимум трех специалистов: двое из них обеспечивают вращение ворота, в то время как третий контролирует вертикальное положение буровой колонки и штанги для исключения отклонений. По завершении полного погружения колонки в грунт производится наращивание нового сегмента.
• Шестой этап предполагает очистку скважинного ствола от разрыхленной почвы. Данная процедура должна выполняться после каждого добавления нового сегмента колонны и осуществляется по завершении подъема и разборки буровой колонны. Извлечение рыхлых пород производится с помощью желонки, установленной на штангу. Действия повторяются до тех пор, пока бур не достигнет водоупорного второго слоя глинистой почвы.
• Седьмой этап включает обязательное укрепление стенок будущего ствола после каждого цикла его очистки. Для обеспечения структурной целостности в водозаборную скважину устанавливаются обсадные трубы из пластика или металла, диаметр которых превышает параметры буровой колонки. По достижении песчаного водогоризонта и завершении работ по очистке ствола производится монтаж фильтрационной системы. Данный элемент предназначен для предотвращения попадания песка и грунта в полость скважины.
• Восьмой этап включает в себя промывку скважины для удаления почвы и песка из фильтрационной зоны. После завершения данной процедуры производится монтаж оголовка и погружного насоса для обеспечения подъема воды. Процесс бурения состоит из восьми последовательных этапов, которые выполняются относительно просто, несмотря на необходимость привлечения нескольких специалистов.

Рекомендации специалистов по бурению

Для обеспечения высокого качества работ и достижения целевых показателей необходимо соблюдать следующие рекомендации:

• Промывка водозаборной скважины может осуществляться как методом циркуляции воды насосом в обоих направлениях, так и альтернативным способом – с использованием баллона со сжатым воздухом.
• Бурение шурфа глубиной до 30 метров допускается с применением ручного шнека. При расположении водоносного горизонта на большей глубине требуется использование моторной или механизированной техники.
• В условиях отсутствия в почве твердых базальтовых, каменных или гранитных пород рекомендуется применять шнековый наконечник. Для бурения прочных пластов земли следует использовать алмазный наконечник.
• При выборе оборудования необходимо учитывать характер песчаной почвы для предотвращения засорения фильтра. Мелкодисперсный грунт способен вызвать засор, при этом замена фильта на глубине невозможна.
• Срок эксплуатации погружного насоса составляет до 5 лет. В течение данного периода под воздействием абразивных частиц песка происходит износ мембраны и выход из строя клапана.
• Рекомендуется изучить опыт владельцев соседних участков, имеющих песчаные скважины, включая данные о качестве воды и используемом оборудовании. Это позволит избежать ошибок при проведении буровых работ.

Отличия песчаной скважины от артезианской

Основным критерием классификации скважин является глубина залегания водоносного горизонта. Песчаные скважины характеризуются малой глубиной бурения (обычно до 30 метров) и высокой степенью уязвимости к загрязнению поверхностными водами, что требует строгого соблюдения санитарных дистанций от объектов канализации и сточных канав. Срок эксплуатации таких сооружений ограничен (до 7 лет) из-за риска заиления, обрушения стенок или засорения фильтра песком; продление этого периода возможно лишь при установке дополнительного защитного оборудования. Дебит воды в песчаных скважинах составляет около 1 м³ в час и существенно зависит от сезонности.

Напротив, артезианские скважины бурятся на значительную глубину до известковых пород, что обеспечивает стабильную водоотдачу (до 15 м³ в час) и высокую степень защиты от почвенных загрязнений. Срок службы таких объектов достигает 40 лет при отсутствии необходимости в частом техническом обслуживании. Несмотря на высокие первоначальные капиталовложения и сложность инженерного обустройства, артезианские скважины гарантируют бесперебойную подачу воды.

В заключение следует отметить, что вода из песчаных скважин без применения систем дополнительной фильтрации не пригодна для питья и целесообразно использовать исключительно для технических нужд или полива...

Следовательно, бурение песчаных скважин технически осуществимо без привлечения специализированных бригад. Тем не менее необходимо учитывать ряд факторов и соблюдать высокую степень ответственности при проведении работ, поскольку от этого напрямую зависит качество добываемой воды. Любые незначительные нюансы могут существенно повлиять на стабильность функционирования водонапорного оборудования.