Pužno bušenje bušotina: značajke tehnologije i alata za ručno bušenje i strojno bušenje

Bušenje bušotina pužnim svrdlom za pitku vodu danas je najpopularniji način bušenja na području privatnih kućanstava. Samostalno možete izraditi plitku vodonosnu bušotinu pomoću ručne zemljane bušilice. Kako biste olakšali rad, često se koriste male bušilice s pogonom.

Objasnit ćemo zašto je ova metoda toliko popularna. Analizirat ćemo po čemu se razlikuje od drugih načina bušenja, u kojim situacijama je učinkovito primijeniti. U članku je detaljno opisana pužna tehnologija i konstrukcija bušaće opreme, kao i bušaći alat koji se koristi u ručnom i mehaničkom bušenju.

Specifičnosti pužnog bušenja

Bušotina je cilindrični iskop u zemljinoj kori koji pri velikoj duljini ima mali presjek. Njezin početak naziva se ušćem, bočna površina stijenkama, a dno iskopa dnom bušotine.

Optimalan način bušenja odabire se uzimajući u obzir funkcionalnu namjenu bušotine, potrebni promjer i dubinu. Važno je uzeti u obzir fizičko-mehanička svojstva tla koja treba proći tijekom izrade vodozahvata.

Utječe i tehničko-ekonomska opravdanost bušenja u specifičnim uvjetima. Ovo je važna faza u projektiranju bušotina, tijekom koje se određuju osnovna tehnološka rješenja – vrsta opreme koja se koristi i režimi bušenja.

Tehničko-ekonomska opravdanost metode pužnog bušenja određuje se uzimajući u obzir kvalitetu bušotine, njezinu trajnost, rokove izgradnje, kao i troškove

Pri projektiranju i naknadnom bušenju vodozahvatnih bušotina potrebno se usmjeriti na dugoročnost korištenja. Važna je sposobnost očuvanja stabilne izdašnosti i nepromijenjene vodopropusnosti zone dna bušotine tijekom dugog vremenskog razdoblja.

Proces bušenja bušotine uključuje nekoliko radnih operacija:

1. Razbijanje stijene na dnu bušotine, odnosno odvajanje čestica od mase.
2. Transport iskopanog tla na površinu.
3. Pripremu bušotine za uporabu čišćenjem i uređenjem kanala, te provođenjem ispiranja vodozahvata.

Učinkovitost bušenja izravno ovisi o fizičko-mehaničkim svojstvima koja je dala priroda, a to su: gustoća zbijenosti, poroznost, vodopropusnost nekoherentnih tla, konzistencija glinovitih koherentnih stijena.

Pužno bušenje preporučuje se za izradu bušotina promjera od 60 mm do 200 mm, dubine do 80 m u nekohezivnim i kohezivnim tlima (I-III kategorija bušivosti). Za izradu u stijenama srednje tvrdoće (IV-VI kategorija) nije preporučljivo koristiti pužno svrdlo.

Za bušenje stijena koje karakterizira monolitnost i kristalni tip veza između čestica, ova metoda nije prikladna. Što su mineralna zrna u sastavu stijene čvršće konsolidirana, to se više rada troši na njezino razaranje.

Prednosti i nedostaci metode

Pužna varijanta bušenja koristi se u industriji, u građevinarstvu i u ručnom bušenju bušotina. Njegova posebnost je u uklanjanju razorene stijene ne isplakom ili posebnim mješavinama plina i tekućine, već izravno dijelovima pužnog alata.

Razlikujemo vertikalno i horizontalno usmjereno pužno bušenje. Prva metoda koristi se za izradu vodonosnih bušotina, kao i za oblikovanje otvora za pilote. Druga se koristi pri polaganju infrastrukturnih vodova beztranšejnim načinom.

Rotacijsko bušenje u mekim stijenama najbrže je i najjeftinije u usporedbi s drugim metodama.

Ova metoda istovremeno osigurava veliku brzinu izrade u nestjenovitim tlima do dubine od 50-80 metara, omogućujući odmah oblikovanje stijenki iskopa postavljanjem kolone zaštitnih cijevi.

Još jedna prednost – izvlačenje iskorištenog tla na površinu bez podizanja alata. I još: budući da za pužno bušenje nije potrebna isplaka, uspješno se primjenjuje u bezvodnim područjima, a koristi se i u razdobljima s prevladavajućim niskim temperaturama.

Danas se bušenje pužnim agregatima koristi:

• Za izradu individualnih vodozahvatnih bušotina;
• Pri izgradnji temelja od vijčanih/bušenih pilota;
• Za postavljanje ograda i armiranobetonskih stupova;
• Pri izvođenju beztranšejnog polaganja vodova;
• Za izgradnju plitkih bunara i sabirnih jama.

Međutim, postoje i nedostaci. Puževima je nemoguće izbušiti bušotinu u stijenama visoke tvrdoće. Pri izradi u tvrdim i polutvrdim ilovačama, glinama s proslojcima vapnenca mogu nastati komplikacije, a pri bušenju abrazivnih stijena primjećuje se veliki utrošak bušaćeg alata.

Osim toga, postoji ograničenje dubine iskopa. Izraditi bušotinu dubine veće od 80 metara na ovaj način vrlo je teško.

Tehnologija vertikalnog prodiranja u tlo

Puž – visokočvrsta bušaća cijev s namotanom spiralom, koja obavlja funkciju vertikalnog vijčanog transportera. Pod djelovanjem aksijalnog opterećenja radni dio bušaćeg alata prodire u stijenu i razara je rezanjem i razrahlimanjem. Istovremeno se pužnim svrdlom vrši dovod iskorištenog tla na spiralu puža.

Proces čišćenja bušotine odvija se neprekidno i paralelno s razaranjem stijene. Tlo odvojeno od dna bušotine dospijeva na brzorotirajući šnek.

Pod djelovanjem centrifugalnih sila rastresito tlo podiže se lopaticama bušaće kolone prema gore. Uspon se odvija klizanjem po spirali, jer je trenje tla o šnek manje nego o stijenke bušotine.

Tako se razorena stijena dostavlja u usitnjenom stanju od dna bušotine na površinu i izbacuje kroz ušće bušotine. Pri neometanom transportu tlo ispunjava 30–40% ukupnog volumena međuzavojnog prostora.

Parametri šnekovne kolone moraju osigurati brzi uspon cijele mase tla razorenog šnekom. Međutim, tijekom bušenja dio rastresitog tla osipa se natrag na dno bušotine. Stoga je pri izvođenju šnekovnog bušenja potrebno pojačano čišćenje kanala, a po završetku obvezno ispiranje.

Horizontalno usmjereno bušenje pužnim svrdlom

Pri montaži inženjerskih komunikacija različite funkcionalne namjene ispod prepreka (autocesta, željezničkih pruga, šumskih područja) primjenjuje se horizontalno usmjereno šnekovno bušenje.

U početnoj fazi radova kopaju se dva iskopa – početni (radni) i prijemni. Oni moraju biti na istoj razini s projektiranom bušotinom. Nakon toga se u radni iskop spušta i montira potrebna oprema.

Za šnekovno bušenje u horizontalnom smjeru koriste se velikogabaritne instalacije s pomičnim bušaćim okretačem s povećanim okretnim momentom.

Takva oprema ima veliki hod podavanja i opremljena je otpornom bušaćom glavom od visokolegiranog čelika. Na njoj je također ugrađena sonda za praćenje bušenja. Primajući signale na monitor, operater kontrolira tijek procesa i može korigirati smjer kretanja, kao i kut nagiba bušaće glave.

Kada šnek uđe u prijemni iskop, odnosno krajnju točku prema projektu, bušaća glava se skida. Umjesto nje pričvršćuju se proširivač i cijev. Nakon toga pokreće se rotacija lopatica u suprotnom smjeru kako bi se cijev uvukla u gotovu bušotinu. Po završetku bušaćih radova iz početnog iskopa se izvlači šnekovna instalacija.

Bezrovna metoda omogućuje izvođenje polaganja cijevi ispod komunikacija niže od razine podzemne vode duljine do 80 m. Pritom se svi složeni radovi izvode bez napornog kopanja rovova, što omogućuje minimiziranje vremena izvedbe i smanjenje financijskih troškova.

Primjenjuje se horizontalno šnekovno bušenje pri polaganju tlačnih cjevovoda i montaži komunikacijskih sustava u zonama gdje je polaganje drugim metodama nemoguće. Glavna prednost bezrovnog polaganja – ekonomičnost. Osim toga, za održavanje stabilnosti gotovog iskopa nije potrebno koristiti betonit ili druge polimere.

Značajke bušenja u različitim vrstama tla

Osnovni tehnološki parametri bušenja bušotine – aksijalno opterećenje i frekvencija okretaja vijka pužnog transportera. Povećanjem opterećenja neizbježno se povećava i brzina prodiranja, što može dovesti do nastanka različitih izvanrednih situacija.

Stoga je obavezno paziti da volumen stijene koju puž izdvaja u jedinici vremena ne premašuje kapacitet transportera. U protivnom slučaju na zavojima nastaju čepovi.

Brzina pužnog bušenja izravno ovisi o svojstvima tla, dubini i promjeru bušotine, broju okretaja kolone, aksijalnom opterećenju na dno bušotine, konstrukciji korištenog alata za uništavanje stijene

U pravilu, plastične glinovite stijene, rastresiti i srednje gusti pijesci buše se bez prisilnog dovođenja aksijalnog opterećenja. Pužni alat prodire u tlo pod vlastitom težinom, kao i zbog reaktivne sile koja nastaje pri dovodu istrošene stijene do ušća cilindričnog iskopa.

Aksijalna opterećenja do 5 kN obično se stvaraju pri početnom bušenju bušotine, pri bušenju u tvrdim pjeskovitim ilovačama, ilovačama, glinama, argilitima, aleurolitima. Frekvencija okretaja kolone pri tome ne smije prelaziti 1,7-3,3 s^-1.

Pri višim frekvencijama unutar nastaju vibracije zbog kojih članci bušaće kolone mogu izgubiti spojeve. Na kraju će bušaći alat ostati na dnu bušotine, gotovo ga je nemoguće izvaditi, što znači da će se morati izbušiti novi iskop. A pri niskim frekvencijama uvelike je otežan transport istrošenog tla na površinu.

S povećanjem tvrdoće stijena povećavaju se aksijalna opterećenja. Bušenje u šljunkovitim i drobljenim tlima, smrznutim ilovačama, vodom zasićenim pijescima, aleurolitima s uključcima kvarca izvodi se s aksijalnim opterećenjem od 8-10 kN na dleto i frekvencijom okretaja kolone od 1,3-2,2 s^-1.

Šljunčana tla i stijene s uključcima gromada ne buše se pužnom metodom. Ti zaobljeni ulomci stijenskih masa uništavaju se dletom i podižu na površinu pomoću željke.

Bušenje u pijescima različite gustoće i stupnja zasićenosti vodom, šljunkovitim i drobljenim naslagama obavlja se pri velikom broju okretaja i istovremeno se ojačavaju stijenke iskopa obućnim konstrukcijama.

Prodiranje pužom u mekoplastične i tekućeplastične gline često je otežano stvaranjem čepova. Kada čestice gline nalijepe na pužni alat, prestaje produbljivanje bušotine, a transport istrošene stijene na površinu postaje jako otežan

Da bi se to izbjeglo, smanjuje se brzina bušenja na najmanju moguću, podiže se i spušta kolona te se dodaje voda u bušotinu. Također u takvoj situaciji pomaže periodično podizanje alata za bušenje na površinu i čišćenje od nalijepljene ilovače.

Alat za pužno bušenje

Alati za vijčano bušenje bušotina prema tipu konstrukcije razlikuju se po broju navoja i geometriji reznog dijela. Za probijanje kroz tvrde i polutvrde pjeskovite ilovače i ilovače često se koriste bušaći alati čiji je rub opremljen dodatnim reznim noževima.

Najčešće se za probijanje vodozahvatnog iskopa za privatne korisnike koristi samo jedan startni vijak bez ikakvih dodataka, jer će se bušiti u sedimentne koherentne i nekoherentne stijene. Pri produbljivanju alat se jednostavno nadograđuje bušaćim šipkama.

U tom se slučaju alat iz cijevi bušotine izvlači svakih 0,5 – 0,7 m kako bi se očistila sama svrdlo i dno bušotine od razorene stijene. Ovo je ekonomičnija, ali i napornija varijanta bušenja.

Za razbušivanje gromada i šljunka, koji se mogu pojaviti u sedimentnim tlima, prelazi se na udarno-užadnu metodu. Obično se za to koristi dlijeto izrađeno od alatnog čelika. Ovaj zašiljeni bušaći alat s donjeg kraja “baca se” na dno bušotine sve dok ne uništi “čvrstu prepreku”.

Nakon uništenja šljunka ili gromade, ulomci se izvlače na površinu čašom (cijevi za jezgrovanje) ili grabilicom. Zatim se ponovno prelazi na vijčanu metodu. Najčešće se za probijanje iskopa mora koristiti nekoliko bušaćih metoda u kombinaciji.

Pri bušenju rastresitih pijesaka i mekih ilovača koriste se bušaći vijčani alati s lopaticama okrenutim prema dnu bušotine pod kutom 30-60º, a za bušenje u koherentnim glinenim stijenama – 90º.

Konstrukcijski, vijak predstavlja cijev ili dugačku punu šipku s namotanom spiralom

Ova spirala se dobiva namatanjem visokočvrste čelične trake promjera 5-7 mm na vijčani trn. Zatim se rasteže na cijevi/šipki i zavari.

Što je veći promjer osnovne cijevi, to je manji transportni kapacitet vijka. Međutim, promjer dugačkog proizvoda ograničen je mehaničkom čvrstoćom vijka kao i tehnologijom njegove proizvodnje.

Danas se proizvode dvije vrste vijaka:

• S središnjim otvorom, odnosno šuplji;
• Otežani – bez otvora.

Kako bi se smanjilo trošenje vijčanog transportera pri bušenju u abrazivnim stijenama, na vanjski rub se navija čelična traka ili se na površinu nanosi sloj metala.

Pri velikim brzinama vijčanog bušenja, iznad alata se učvršćuje poseban adapter s dvostrukim navojem čelične trake. Pritom većina stijene dolazi na vijčani transporter bez trljanja.

Na kraju cijevi s namotanom spiralom obvezno se zavaruju spojni elementi. Razlikujemo dva tipa spoja vijaka: bez navoja i s navojem. U prvom slučaju, vijci se spajaju spojnim spojkama i drže se metalnim klinovima s osiguračima, a u drugom slučaju – uvrtanjem.

Razvijeni spoj puževa u bušaću kolonu omogućava mehanizirano spajanje i razdvajanje pri izvođenju operacija spuštanja i dizanja, te pri dovođenju tekućine na dno bušotine. No postoji i značajan nedostatak – u ovom slučaju nema mogućnosti obrnutog okretanja puževa. Stoga je beznavojni spoj dobio širu primjenu.

Specijalne bušaće jedinice obično uključuju set puževa različitih promjera.

Najefikasniji su puževi sa središnjim otvorom kroz koji se na dno bušotine dovodi zrak ili voda. To omogućava smanjenje trenja stijene o površinu vijčanog transportera.

Šuplji puževi s navojnim tipom spoja koriste se pri bušenju s pročišćavanjem, za ispumpavanje vode pri izradi cilindričnih iskopa u zemljinoj kori, za postavljanje punjenja u geofizičke bušotine, za ubrizgavanje betona u rupe za pilote. Također se mogu koristiti kao zaštitna kolona.

Pri bušenju punim dnom središnji kanal se zatvara bušaćim alatom na užetu.

Pregled bušaćih strojeva

Za bušenje pužem koriste se i ručni alati i mehanizirane jedinice. Najjednostavniji po konstrukciji je ručni zemljani svrdlo. Sastoji se od šipke/cijevi s vijčanim nožem i čvrsto fiksiranom T-ručkom.

Bušaći alat ove vrste uvija se u tlo poput vadičepa. Tijekom izrade iskopa nadograđuje se šipkama. Ručni zemljani svrdli izrađuju se rastavljivima kako bi ih bilo što lakše prevoziti u osobnom automobilu. Također, to omogućuje mijenjanje duljine pužne bušaće kolone.

Ručnim alatom mogu se napraviti rupe dubine do 2 metra s promjerom ne većim od 20 centimetara. Postoje i motorni svrdli s benzinskim ili električnim pogonom. Njihova konstrukcija uključuje vijčani transporter, odnosno puž, i motor s reduktorom. Okretanje osovine motora osigurava kretanje puža.

Uz korištenje pogonskog alata i bušaćih šipki za nadogradnju mogu se bušiti bušotine dubine do 25 metara. S promjerom do 30 centimetara koristi se za postavljanje nosača rasvjete na otvorenom, za montažu stupova ograda, te istražne jame za pregled temelja i tla.

Bušenje bušotina za vodu na području privatnih domaćinstava i oblikovanje otvora velikog promjera za temelje na pilotima izvodi se prijenosnim malim strojevima ili bušaćim jedinicama na pokretnoj tehnici.

Mobilni agregati predstavljaju strojeve malih dimenzija s električnim ili benzinskim motorom. Pomoću njih se može brzo izbušiti bušotina za vikendicu i pripremiti velik broj jama za nosače različitih funkcionalnih namjena.

Često se takvi bušaći strojevi izrađuju u obliku prikolice za osobna vozila kako bi se olakšao prijevoz do mjesta izvođenja radova.

U građevinarstvu i industrijskoj gradnji za oblikovanje iskopa velike dubine i promjera koristi se specijalna oprema s pužnim bušenjem, postavljena na mobilnim vozilima – kamionima, traktorima.

Koristi se pri montaži stupova visokonaponskih dalekovoda i stupova javne rasvjete, pri postavljanju ograda stadiona, sportskih kompleksa, industrijskih objekata, aerodroma. Osim toga, pomoću pužnih bušaćih strojeva na mobilnim vozilima grade se špuntne ograde iskopa i postavljaju vijčani piloti.

Korisni video na tu temu

Pužno bušenje vodozahvatne bušotine dubine 20 m na području privatnog domaćinstva:

U ovom videu prikazana je tehnologija horizontalnog pužnog bušenja bušotine za polaganje komunalija ispod autoceste:

Ugradnja pilota kontinuiranim pužem velikog promjera sa središnjim kanalom. Za izvođenje radova koristi se bušaća garnitura Bauer BG-30 i visokoučinkovita stacionarna betonska pumpa Liebherr:

Pužni način osigurava visoke brzine bušenja bušotina. Razvijanje bušotine i isporuka iskopanog tla od dna do ušća iskopa odvija se istodobno i kontinuirano, što štedi vrijeme, napore bušača i uložena sredstva u projekt. Stoga je metoda pužnog bušenja popularna.

Ostavite, molimo, komentare u donjem blok-obrascu. Recite jeste li ikada koristili ručni pužni alat ili bušili na malom bušaćem stroju pomoću puža. Podijelite tehnološke detalje koji bi mogli biti korisni posjetiteljima stranice.