Цементирование затрубного пространства остающихся в грунте обсадных труб при вращательном бурении производится при помощи центрального става бурильных труб с цементировочной головкой или через заливочные трубки, опущенные в затрубное пространство.
Для цементирования применяется тампонажный цемент (ГОСТ 1581-78) плотностью от 3,05 до 3,2 г/см3.
Водоцементное отношение (В/Ц) цементных растворов принимается в пределах 0,4-0,5. Для ускорения схватывания цементного раствора применяются добавки специальных ускорителей в количестве 1-2 % от массы сухого цемента.
В случае агрессивности подземных вод по отношению к цементному камню для цементирования обсадных колонн применяются специальные химически стойкие цементы.
При значительных объемах работ приготовление цементного раствора и цементирование обсадных колонн производится с помощью цементосмесительных машин и цементировочных агрегатов, а при небольших объемах с помощью глиномешалок и насосов буровых установок.
4.45. Гидравлическое погружение в грунт обсадных и непосредственно фильтровых колонн применяется в песках, в том числе и гравелистых, и в супесях.
Эффективность подмыва в сильно поглощающих воду гравелистых грунтах увеличивается, если к воде, размывающей грунт, добавляется сжатый воздух.
Область применения подмыва расширяется, если оборудовать погружаемую колонну разрушающим грунт наконечником и сочетать подмыв с ударным и вращательным действием, подъемом, свободным спуском и вращением труб. В этом случае возможно проходить и более тяжелые грунты. Еще более эффективно сочетание подмыва с вибрационным действием.
Вибропогружение возможно сочетать с удалением грунта из полости погружаемой колонны с помощью эрлифта.
4.46. Обсадные трубы, на которых монтируется оголовок скважины, должны иметь превышение над поверхностью земли не менее чем на 500 мм.
Сквозные фильтры в своей нижней части оборудуются выпуском с задвижкой.
4.47. Выбор способа бурения, бурового оборудования и временного крепления указанных в п. 4.37 типов водопонизительных скважин производится с учетом вышеприведенных рекомендаций и в зависимости от местных гидрогеологических условий и требований проекта.
4.48. Бурение горизонтальных скважин на откосах котлованов целесообразно производить гидравлическим способом с одновременным задавливанием фильтровой колонны с помощью специальных станков (см. рис. 35).
Горизонтальные лучевые скважины выполняются задавливанием при помощи гидродомкратов (допускается с вращением) звеньев фильтровых или обсадных труб с одновременным удалением грунта из забойной части скважины. Грунт в виде шлама поступает в отверстия буровой головки, которой оборудуется первое звено труб.
Рис. 41. Схемы устройства горизонтальных скважин
а – вдавливание фильтра с удалением грунта перед забоем под действием гидростатического напора; б – то же, с применением обсадных труб; в – вдавливание фильтра под защитой обсадных труб с размывом грунта на забое и устройством песчано-гравийной обсыпки гидравлическим способом; г – вдавливание фильтра с толстостенной трубой при размыве грунта в забое
1 – фильтр; 2 – трубы для транспортировки размываемого грунта на забое скважины; 3 – обсадная труба; 4 – труба для гидроразмыва грунта; 5 – песчано-гравийная обсыпка; 6 – толстостенная труба
Помимо этого способа могут применяться вращательные, виброударные и другие виды бурения.
Звенья труб лучевых скважин соединяются между собой при помощи сварки, резьбы или захватов (щеколд). Длина звеньев труб может колебаться от 0,5 до 2,5 м, диаметр – от 50 до 300 мм.
Устройство горизонтальных скважин вдавливанием в грунт фильтров (рис. 41, а) применяется преимущественно в разнозернистых песчано-галечных грунтах крупностью 0,5 ≤ d60 ≤ 50 мм. При этом фильтровые трубы подбираются с учетом их прочности, которая должна быть достаточной для восприятия усилия от домкратов.
Устройство горизонтальных скважин с использованием обсадных труб (рис. 41, б) применяется в мелких песках, супесчаных и суглинистых грунтах. После обсадки скважины и установки в ней фильтров обсадные трубы извлекаются. Этот способ дает возможность в соответствии с тем или иным составом грунта использовать разнообразные фильтры: тонкостенные стальные, в том числе с антикоррозионным покрытием, пластмассовые, асбестоцементные, гончарные, песчано-гравийные, из пористых материалов и т.д. Одной из модификаций данного метода является устройство песчано-гравийного фильтра путем намыва песчано-гравийной массы в кольцевое пространство между обсадной и фильтровой трубами (рис. 41, в).
Для удаления грунта от забоя горизонтальной скважины при задавливании фильтровой колонны внутри нее устанавливается труба, по которой разжиженный грунт стекает в шахтный колодец, откуда он впоследствии удаляется.
Возможно задавливание в грунт толстостенной сплошной трубы, установленной внутри фильтровой колонны (рис. 41, г), при этом внутренняя полость скважины используется для транспортировки грунта.
Устройство скважин может быть выполнено подмывом – подачей в забой по специальной трубе воды под давлением.
Центральный ствол лучевого водозабора сооружается одним из обычных способов, применяемых при строительстве шахт и колодцев.