Бурение скважин при изысканиях: способы, отбор керна и монолитов
Какими способами бурят инженерно-геологические скважины, как документируют керн и отбирают монолиты грунта без нарушения структуры.
Буровые работы — основа полевого этапа инженерно-геологических изысканий: именно скважина даёт прямой доступ к грунтам и подземным водам. Качество бурения и отбора образцов определяет достоверность всех последующих лабораторных данных и расчётов основания. Правила производства работ установлены СП 446.1325800.2019, а требования к отбору и хранению образцов — ГОСТ 12071 «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов».
Стоимость буровых работ — крупнейшая статья полевого этапа, поэтому именно здесь чаще всего пытаются экономить: уменьшают глубины, заменяют колонковое бурение шнековым, сокращают число монолитов. Такая экономия невидима в отчёте, но проявляется в проекте завышенными коэффициентами запаса или, что хуже, в эксплуатации — сверхнормативными осадками. Заказчику полезно понимать технологию хотя бы на уровне контроля: что бурят, чем бурят и что поднимают на поверхность. Ниже — ключевые точки такого контроля по каждому переделу.
Способы бурения
- колонковое — основной способ с отбором керна по всей глубине;
- шнековое — быстрое бурение в мягких грунтах, когда сплошной керн не требуется;
- ударно-канатное — валунно-галечниковые отложения и обводнённые пески;
- вибрационное — короткие скважины в песчано-глинистых грунтах;
- ручное — шурфы и скважины малой глубины на стеснённых участках.
Способ выбирают под геологический разрез и задачи опробования: экономия на колонковом бурении там, где нужен керн, обесценивает изыскания.
Диаметр бурения тоже имеет значение: для отбора качественных монолитов из глинистых грунтов нужны обсадка и грунтоносы соответствующего размера, а слишком малый диаметр не позволит получить образец ненарушенного сложения и выполнить прессиометрию в скважине. В обводнённых песках применяют обсадные трубы и бурение с промывкой или продувкой, следя, чтобы технология не искажала естественную влажность отбираемых образцов. Принятая технология обязательно описывается в программе и буровых журналах.
Документирование керна
Геолог описывает керн непосредственно у станка, пока образец не изменил влажность и структуру: наименование грунта, консистенция, влажность, включения, границы слоёв с привязкой по глубине. Керн укладывают в ящики с этикетками и фотографируют — фотодокументация всё чаще запрашивается экспертизой и техническим заказчиком. Одновременно фиксируются появившийся и установившийся уровни подземных вод.
Уровни воды — отдельная зона риска: появившийся уровень фиксируется в момент вскрытия горизонта, а установившийся — после выстойки скважины, иногда через сутки и более. Спешка здесь приводит к занижению прогнозного уровня и ошибкам в проектировании гидроизоляции и дренажа. В отчёте оба уровня указываются для каждой скважины с датами замеров, а для длительных наблюдений скважины оборудуют пьезометрами с автоматическими датчиками.
Отбор монолитов
Для определения прочностных и деформационных характеристик нужны образцы ненарушенного сложения — монолиты. Их отбирают грунтоносами, парафинируют или герметизируют плёнкой, маркируют и перевозят с защитой от промораживания и вибрации. Нарушение технологии отбора и транспортировки — типичная причина занижения характеристик грунтов и, как следствие, неоправданно дорогих фундаментов.
Число монолитов назначается программой из расчёта статистической обеспеченности характеристик по каждому выделенному слою. Если слой вскрыт тремя скважинами, а монолит отобран один, лаборатория формально выполнит испытания, но расчётные значения по единственному образцу экспертиза не примет. Контролируйте ведомость отбора: она должна закрывать все слои, влияющие на работу основания, — восполнить пробел после демобилизации техники уже не получится.
Гидрогеологические наблюдения
В скважинах замеряют уровни воды, отбирают пробы на химический анализ и агрессивность к бетону, при необходимости выполняют опытные откачки и наливы для оценки фильтрационных свойств. По завершении работ скважины тампонируют, чтобы исключить перетоки между водоносными горизонтами и загрязнение подземных вод.
Акт тампонажа — не бюрократия: незатампонированная скважина возле будущего котлована превращается в путь фильтрации и источник плывунных проявлений при откопке. На площадках с несколькими водоносными горизонтами качественный тампонаж защищает нижние горизонты от загрязнения верховодкой, что особенно важно рядом с действующими водозаборами. Состав тампонажной смеси и порядок работ указываются в актах.
Контроль качества буровых работ
- сверяйте фактические глубины и количество скважин с программой изысканий;
- запрашивайте буровые журналы и фотографии керна;
- проверяйте выход керна — при низком выходе описание разреза недостоверно;
- убедитесь, что монолиты доставлены в лабораторию в нормативные сроки;
- требуйте акты тампонажа скважин после завершения бурения.
Если у заказчика нет собственного инженера-геолога, контроль полевого этапа можно поручить независимому специалисту технадзора: несколько выездов на площадку в ключевые моменты — начало бурения, отбор монолитов, тампонаж — стоят недорого, а дисциплинируют подрядчика заметно. Практика показывает, что само присутствие контроля повышает качество журналов и документации керна, а отчёт о каждом визите с фотографиями становится частью материалов изысканий.
Буровые бригады с колонковыми станками, грунтоносами и опытными геологами вы найдёте на площадке «Ресурс-Плюс»: разместите заявку на странице инженерных изысканий и сравните предложения по цене и срокам.
