Виды и характеристики обсадных инвентарных труб, применяемых при устройстве БНС

Если задать поисковой машине поиск в сети интернет по запросу «обсадные трубы», выясняется, что это чересчур широкий термин, встречающийся в самых разных областях – и при бурении водоносных скважин, и в нефте−газодобыче, и в строительстве.

 

Чтобы не потеряться в этом многообразии, требуется точность в терминологии. В частности, именно поэтому важно, говоря о строительной технологии сооружения буронабивных свай (БНС), употреблять выражение «обсадные инвентарные трубы», а также подчеркивать, что речь идет о «больших диаметрах (свыше 600 мм). Это связано с тем, что термин «обсадные трубы» встречается в различной нормативно−технической документации, подразумевающей совершенно разные области применения.  

Обсадные трубы для работ по методу БНС (свыше 600 мм диаметром) производятся в РФ на основе не централизованного (государственного) стандарта, а по индивидуальным техническим условиям изготовителя, с учетом технологии соединений по требованиям соответствующего производителя бурового оборудования (Bauer, Leffer, KATO , Casagrande ). Российские же ГОСТы не подразумевают выпуск обсадных труб свыше 500 мм в диаметре.

Обсадная инвентарная труба используется для сооружения опорной конструкции фундаментов зданий и сооружений. Изделия этой категории применяются в качестве извлекаемой или постоянной части конструкции при выполнении бурения на разную глубину. Они выпускаются в разных вариантах исполнения для лучшего соответствия целевому назначению, определенному проектом.

Особенности применения буронабивной технологии

Для корректного выбора труб необходимо уточнить детали процесса сооружения фундамента. Эта технология подразумевает бурение, сопровождающееся погружением корпуса конструкции. После достижения необходимой глубины выполняется заливка бетонной смесью с армированием. На следующем этапе оболочка извлекается с последовательной разборкой на отдельные секции. В слабых грунтах (при высоком уровне подземных вод) ее оставляют как несъемную герметичную опалубку для выполнения защитных функций.

Преимущества фундаментов этого вида:

• уменьшение земляных работ;

• стойкость к большим нагрузкам;

• низкий уровень вибраций, шума;

• возможность коррекции схемы расстановки опорных элементов фундамента с учетом размещения подземных линий инженерных коммуникаций;

• защищенность от коррозии.

Длину опор можно устанавливать разную. Это позволяет рациональным образом использовать рельеф участка и устанавливать опорную часть на более плотный слой грунта, который обладает увеличенной стойкостью к нагрузкам.

Для корректного применения рассматриваемой технологии руководствуются нормативами тематических документов:

• СТО 43.99.30 и типовая технологическая карта – Производство работ по изготовлению буронабивных свай с применением обсадных труб;

• СНиП 2.03−85 – Свайные фундаменты;

• СНиП 3.02.01−87 – Земляные сооружения, основания и фундаменты;

• СНиП 2.03.−84 – Бетонные и железобетонные конструкции;

• Руководство по устройству буронабивных свай (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова).

Основные определения и технические характеристики

Следующие задачи решаются с применением рассматриваемой технологии:

• предотвращается осыпание грунта по причине плохой связанности его составляющих, а также под воздействием давления от прилегающих слоев;

• создается препятствие размыванию стенок подземными водами;

• обеспечивается защита от разрушения инженерного сооружения элементами конструкции армирования.

К обсадным инвентарным трубам предъявляются следующие требования:

• точность геометрических параметров с допусками, предусмотренными сортаментом;

• сохранение формы и целостности при больших нагрузках (вертикальных, горизонтальных);

• надежная и простая схема стыковки секций в цельную конструкцию;

• повышенная стойкость к процессам коррозии.

Серийные изделия выпускаются из стали (черной и высоколегированных сортов), полиэтилена ПНД, ПВХ (непластифицированного) и ПП. Армирование полимерных материалов увеличивает прочность стенок. Но наиболее точно заявленным требованиям соответствует сталь. Применение этого материала позволяет выпускать многоразовые секции, которые сохраняют хорошее функциональное состояние в течение длительного срок службы. Именно под стальные обсадные трубы приспособлена большая часть специализированного оборудования для бурения.

В базовом исполнении из стали производители предлагают одностенные трубы (кейсинг). Они отличаются простотой конструкции, что подразумевает:

• низкий уровень цен;

• отсутствие затруднений при сборке;

• ускоренную загрузкой бетонной смеси.

Более дорогие модификации (двухстенные) рассчитаны на увеличенные эксплуатационные нагрузки. Для укрепления таких секций устанавливается наружный силовой каркас, который сформирован из спиральных ребер жесткости.

Для соединения одно− и двухстенных труб наиболее популярно в России применение специализированных элементов крепления – пробка−болт как наиболее практичный и технологичный способ. Допустимо последовательное подключение секций разного диаметра. В этом случае для корректного соединения стыка используется специализированное переходное устройство с подходящими посадочными размерами.

При формировании заказа изготовителю на выпуск инвентарных обсадных труб для устройства буронабивных свай контролируются следующие типовые параметры:

• Внутренний/ внешний диаметр обсадных инвентарных труб: от 520/600 мм до 2380/2500 мм;

• Толщина стенки: от  40 до 60 мм;

• Длина секций: от 1000 до 6000 мм;

• Количество элементов крепления пробка−болт: от 8 до 16 на секцию;

• Масса трубы длиной 1 и 6 метров:  от 440 (1740) кг до 2220 (8100) кг, в зависимости от диаметра.

 

Также в зависимости от диаметра секций могут применяться различные типы соединений секций (по технологии BAUER).

 

Подробнее о типовых размерах обсадных труб для БНС на российском рынке можно узнать из нашей публикации “Типовые диаметры обсадных труб”.

 

Для расчета экономики СМР при устройстве БНС и оценки эффективности полезно учитывать нормативный коэффициент оборачиваемости комплекта инвентарных труб при правильной эксплуатации, который зависит от погонного метража скважин  (глубина скважины, п.м. – количество оборотов):

 

• менее 100 м – 10 раз;

• до 200 м – 7 раз;

• от 200 м и более – 5 раз.

 

Выбор требуемых обсадных труб определяется проектной/рабочей документацией в соответствии с требованиями к нагрузочным способностям опор конструируемого фундамента и характеристиками грунта. Также следует учесть совместимость с технологическим оборудованием, рельеф, размеры и другие особенности ведения работ на строительной площадке.

Дополнительные комплектующие

Ножевая секция (подробнее о ней читайте статью «Ножевая секция обсадной трубы») устанавливается первой в колонне. Она оснащается прочными зубьями, которые привариваются к ободу или фиксируются специализированными креплениями. Этот элемент конструкции разрушает грунт при вращении. Его использование ускоряет бурение, снижает нагрузку на приводной механизм и силовые агрегаты.

Для установки (демонтажа) труб применяется дрейтеллер. Он закрепляется на рабочем роторе буровой установки, выполняя функции переходного устройства. Фиксация секций выполняется с помощью съемных замковых элементов – пробка−болтов. После сцепления частей колонны переходник отсоединяется или ротор переводится в режим свободного вращения.

Особенности эксплуатации, обслуживание и хранение обсадных инвентарных труб

Даже в базовом исполнении стоимость изделий этой категории превышает сотни тысяч рублей. Бережное обращение предотвратит повреждение и продлит срок службы обсадных труб.

Применение дрейтеллера обеспечивает корректное соединение секций. Для их перемещения по площадке следует использовать кран. Запрещено выполнять эту операцию с применением штатной лебедки либо с помощью примитивных способов – перекатки, волочения и др.

Хранение извлеченных секций организуют на ровной площадке с деревянными подставками, которые исключат контакт с грунтом. Фиксация труб в этом режиме обеспечивается клиньями. До перемещения на склад выполняется очистка поверхностей от остатков бетонной смеси, других загрязнений. Проверяется функциональное состояние изделий.

Восстановительные процедуры выполняются на рабочей площадке или в специализированной мастерской. Капитальный ремонт устраняет искажения геометрии, повреждение тела и другие дефекты. Это дешевле по сравнению с приобретением нового изделия для замены.