Kruvipuuraukude puurimine: tehnoloogia ja puurimisrakise iseärasused käsitsi ja seadmega puurimisel

Kruvpuurkaevude puurimine joogivee jaoks on tänapäeval kõige populaarsem puurimisviis eramajapidamiste territooriumil. Madala põhjaveekihi puurkaevu saab iseseisvalt rajada käsitsi maapuuriga. Töö kergendamiseks kasutatakse sageli väikese mõõtmetega ajamiga puurseadmeid.

Me räägime, miks see meetod nii populaarne on. Analüüsime, mille poolest see erineb teistest puurimisviisidest ja millistes olukordades on seda tõhus kasutada. Artiklis on üksikasjalikult kirjeldatud kruvitehnoloogiat ja puurseadmete konstruktsiooni, samuti puurimistööriista, mida kasutatakse käsitsi ja mehaanilisel puurimisel.

Kruvpuurimise eripära

Puurkaev on silindrikujuline kaeve maakoores, mis suure pikkuse korral on väikese ristlõikega. Selle algust nimetatakse suudmeks, külgpinda seinteks ja kaeve põhja puurpõhjaks.

Optimaalne puurimisviis valitakse, võttes arvesse puurkaevu funktsionaalset otstarvet, vajalikku läbimõõtu ja sügavust. Oluline on arvestada kivimite füüsikalis-mehaanilisi omadusi, mida tuleb läbida veekogumiskaeve moodustamise protsessis.

Mõjutab ka puurimise tehnilis-majanduslik otstarbekus konkreetsetes tingimustes. See on oluline etapp puurkaevude projekteerimisel, mille käigus määratakse kindlaks põhilised tehnoloogilised lahendused – kasutatavate seadmete tüüp ja puurimisrežiimid.

Kruvpuurimise meetodi tehnilis-majanduslik otstarbekus määratakse, võttes arvesse puurkaevu kvaliteeti, selle vastupidavust, ehitustähtaegu ja kulusid.

Veekogumispuurkaevude projekteerimisel ja järgneval puurimisel tuleb keskenduda just pikaajalisele kasutusele. Oluline on võime säilitada stabiilset vooluhulka ja muutumatut veemõõtmatust puurpõhja tsoonis pika aja jooksul.

Puurkaevu puurimisprotsess hõlmab mitmeid töötoiminguid:

1. Kivimite purustamine puurpõhjas, st osakeste eraldamine massiivist.
2. Väljapuuritud pinnase transportimine pinnale.
3. Puurkaevu ettevalmistamine kasutamiseks puhastamise ja tüve korrastamise teel, samuti veekogumiskaeve pesemine.

Puurimise efektiivsus sõltub otseselt looduse poolt antud füüsikalis-mehaanilistest omadustest, nimelt: tihendustihedusest, poorsusest, sidumata pinnaste veemõõtmatuse, savi sidusate kivimite konsistentsist.

Kruvipuurdumist on otstarbekas kasutada läbimõõduga 60 mm kuni 200 mm ja sügavusega kuni 80 m kaevude läbimiseks sidumata ja sidusates pinnastes (puuritavuse kategooriad Ⅰ-Ⅲ). Keskmise kõvadusega kivimites (kategooriad Ⅳ-Ⅵ) läbimiseks ei ole kruvipuuri kasutamine otstarbekas.

Kivimite puurimiseks, mida iseloomustavad monoliitsus ja kristallilised sidemed osakeste vahel, see meetod ei sobi. Mida tugevamalt on kivimi koostises olevad mineraaliterad konsolideerunud, seda rohkem energiat kulub selle purustamiseks.

Meetodi eelised ja puudused

Kruvipuurdust kasutatakse nii tööstuses kui ka tsiviilehituses ning kaevude käsipuurimisel. Selle eripära on purustatud kivimi eemaldamine mitte pesuvedeliku või spetsiaalsete gaasivedeliku segudega, vaid kruvipuuri detailidega.

Eristatakse vertikaalset ja horisontaalset kruvipuurdumist. Esimest meetodit kasutatakse veevõtukaevude rajamisel ning ka vaiaavade moodustamiseks. Teist kasutatakse insenerkommunikatsioonide kaevikuteta paigaldamisel.

Pöördpuurimine pehmetes kivimites on kiireim ja odavaim võrreldes teiste meetoditega.

See meetod tagab üheaegselt suure läbimiskiiruse mittekivimistes pinnastes sügavusel kuni 50–80 meetrit, võimaldades moodustada kaevu seinad vahetult manteltorude kolonni paigaldades.

Veel üks pluss on töödeldud pinnase väljatoomine pinnale ilma tööriista tõstmiseta. Ja veel: kuna kruvipuurdumiseks pole vaja pesuvedelikku, kasutatakse seda edukalt veeta piirkondades ning ka madalate temperatuuride perioodidel.

Tänapäeval kasutatakse kruvipuurimist:

• Üksikute veevõtukaevude rajamiseks;
• Kruvi-/puurvaiadega vundamentide ehitamisel;
• Piirete ja raudbetoontugede paigaldamiseks;
• Kaevikuteta kommunikatsioonide paigaldamisel;
• Madalate kaevude ja süvendite ehitamiseks.

Siiski on ka puudusi. Kruvidega ei ole võimalik puurida kaevu suure kõvadusega kivimites. Tahketes ja pooltahketes liivsavides, savides lubjakivikihtidega võib tekkida tüsistusi ning abrasiivsete kivimite puurimisel märgitakse suurt puuririista kulumist.

Lisaks on piirang kaevu sügavusele. Selle meetodiga on väga raske rajada enam kui 80 meetri sügavust kaevu.

Vertikaalse kaeve tehnoloogia

Kruvipuur on suure tugevusega puurtoru, millele on keeratud spiraal, mis toimib vertikaalse kruvitransportöörina. Teljekoormuse mõjul tungib puuririista tööosa kivimisse ja purustab seda lõikamise ja kobestamise teel. Samaaegselt toimub kruvipuuriga töödeldud pinnase suunamine kruvipuuri spiraalile.

Kaevu puhastusprotsess toimub pidevalt ja paralleelselt kivimi purunemisega. Põhjast eraldatud pinnas satub suure kiirusega pöörlevale kruvile.

Tsentrifugaaljõudude mõjul tõuseb kobestatud pinnas mööda puurkolonni labasid üles. Tõus toimub tänu spiraalsele libisemisele, kuna pinnase hõõrdumine kruvi vastu on väiksem kui kaevu seinte vastu.

Nii toimetatakse purustatud kivim purustatud olekus põhjast pinnale ja visatakse välja läbi kaevu suudme. Takistamatu transportimise korral täidab pinnas 30–40% kogu keerdudevahelisest mahust.

Kruvikolonni parameetrid peavad tagama kruviga purustatud pinnasemassi kiire tõusu. Puurimise ajal variseb aga osa kobestatud pinnasest tagasi põhjale. Seetõttu on kruvipuurimise teostamisel vaja intensiivsemat tüve puhastust ja lõpetamisel kohustuslikku loputust.

Horisontaalsuunaga kruvpuurimine

Erineva funktsionaalse otstarbega insenerkommunikatsioonide paigaldamisel takistuste (maanteede, raudteede, metsamassiivide) alla kasutatakse horisontaalselt suunatud kruvipuurimist.

Tööde algfaasis kaevatakse kaks süvendit – stardi- (töö-) ja vastuvõtusüvend. Need peavad asuma projekteeritud kaevuga samal tasemel. Seejärel lastakse töösüvendisse vajalikud seadmed ja paigaldatakse need.

Horisontaalsuunaliseks kruvipuurimiseks kasutatakse suuremõõtmelisi seadmeid liikuva puuripöörajaga, millel on suurendatud pöördemoment.

Sellisel seadmel on suur etteandekäik ja see on varustatud kulumiskindla puuripeaga, mis on valmistatud kõrgelegeeritud terasest. Sellel on ka paigaldatud andur puurimise jälgimiseks. Monitorile signaale saades kontrollib operaator protsessi kulgu ja saab korrigeerida liikumissuunda ning puuripea kaldenurka.

Kui kruv jõuab vastuvõtusüvendisse, mis on projekti järgi lõpp-punkt, eemaldatakse puur. Selle asemel kinnitatakse laiendaja ja toru. Seejärel käivitatakse labade pöörlemine vastupidises suunas, et tõmmata toru valmis kaevu. Puurimistööde lõppedes eemaldatakse stardisüvendist kruviseade.

Kaevikuvaba meetod võimaldab teostada kuni 80 m pikkuste torude paigaldamist kommunikatsioonide alla põhjavee tasemest madalamale. Kõik keerulised tööd tehakse seejuures ilma töömahuka kaevikute rajamiseta, mis võimaldab minimeerida täitmisaega ja vähendada finantskulusid.

Horisontaalset kruvipuurimist kasutatakse survetorustike paigaldamisel ja sidesüsteemide monteerimisel piirkondades, kus muul viisil torude paigaldamine on võimatu. Peamine eelis kaevikuvaba paigalduse puhul on ökonoomsus. Lisaks ei ole valmis puuraugu stabiilsuse toetamiseks vaja kasutada betoniiti või muid polümeere.

Puurimise iseärasused erinevates kivimites

Puurkaevu puurimise põhilised tehnoloogilised parameetrid – teljekoormus ja kruvitransportööri pöörlemissagedus. Koormuse suurendamisel tõuseb kindlasti ka läbimiskiirus, mis võib põhjustada erinevaid hädaolukordi.

Seetõttu tuleb kindlasti jälgida, et kruviga ajaühikus eraldatava kivimi maht ei ületaks transportööri tootlikkust. Vastasel juhul tekivad keerdudel ummistused.

Kruvipuurimise kiirus sõltub otseselt pinnase omadustest, puurkaevu sügavusest ja läbimõõdust, kolonni pöörete arvust, põhja teljekoormusest, kasutatava kivimi purustamise tööriista konstruktsioonist

Reeglina puuritakse plastilisi savikivimeid, lahtisi ja keskmise tihedusega liivasid ilma teljekoormuse sundsöötmiseta. Kruvitööriist tungib pinnasesse oma raskuse ja ka reaktiivjõu abil, mis tekib väljapuuritud kivimi suunamisel silindrilise kaevu suudmele.

Teljekoormusi kuni 5 kN luuakse tavaliselt puurkaevu alustamisel, kõvade liivsavide, saviliivade, savide, argilliitide, aleuroliitide puurimisel. Kolonni pöörlemissagedus ei tohi seejuures ületada 1,7–3,3 s^-1.

Kõrgematel sagedustel tekivad sees võnked, mille tõttu võivad puurkolonni lülid ühendused kaotada. Lõpuks jääb puurprožektor põhja, seda on peaaegu võimatu kätte saada, seega tuleb puurida uus kaeve. Madalatel sagedustel aga raskendab see tugevalt väljapuuritud pinnase transportimist üles.

Kivimite kõvaduse suurenemisel suurendatakse teljekoormusi. Puurimine kruusa- ja killustikupinnastes, külmunud saviliivades, veega küllastunud liivades, kvartsi sisaldavates aleuroliitides toimub teljekoormusega 8–10 kN meisli kohta ja kolonni pöörlemissagedusega 1,3–2,2 s^-1.

Veeriseid ja kivimeid, mis sisaldavad rahnusid, ei puurita kruvimeetodiga. Neid ümardunud kaljuprahti purustatakse meisliga ja tõstetakse päevapinnale pilukaga.

Puurimine erineva tiheduse ja veega küllastusastmega liivades, kruusa- ja killustikusetetes toimub suurematel pööretel ning samal ajal tugevdatakse kaevu seinad manteltorudega.

Kruviga läbiminek pehmeplastilistes ja voolavplastilistes savides on sageli raskendatud ummistuste tekke tõttu. Kui saviosakesed kleepuvad kruvitööriista külge, lakkab puurkaevu süvendamine, väljapuuritud kivimi transport ülespoole on tugevalt raskendatud.

Selle vältimiseks vähendatakse puurimiskiirust minimaalse võimalikuni, liigutatakse kolonni ja lisatakse puurkaevu vett. Samuti aitab sellises olukorras puurimistööriista perioodiline tõstmine pinnale ja kleepunud saviliiva puhastamine.

Tööriistad kruvpuurimiseks

Puuraukude kruvpuurimise tööriistad erinevad konstruktsiooni tüübi järgi keerdude arvu ja lõikeosa geomeetria poolest. Kõvade ja poolkõvade liivsavi- ja savimuldade läbimiseks kasutatakse sageli puurimisvardaid, mille serv on varustatud täiendavate lõikuritega.

Kõige sagedamini kasutatakse eraklientidele veevõtukaevu läbimiseks ainult ühte stardikruvi ilma täiendusteta, kuna puurida tuleb settekivimeid, nii sidekaid kui ka mitte-sidekaid. Süvendamisel lihtsalt pikendatakse tööriista puurivarrastega.

Sel juhul eemaldatakse puurimisriist puuraugu tüvest iga 0,5–0,7 m järel, et puhastada puur ja puuraugu põhi purustatud kivimist. See on säästlikum, kuid ka töömahukam puurimisviis.

Rändrahnude ja veeriste puurimiseks, mida võib settemuldades esineda, minnakse üle lööktrossi meetodile. Tavaliselt kasutatakse selleks tööriistaterasest meisslit. See altpoolt teravdatud puur “visatakse” jõuga puuraugu põhja, kuni “tahke takistus” on purustatud.

Pärast veerise või rändrahnu purustamist tõstetakse killud pinnale klaasiga (kolonnitoruga) või süvenduskulbiga. Seejärel minnakse uuesti üle kruvipuurimise meetodile. Kõige sagedamini tuleb kaevu läbimiseks kasutada mitut puurimismeetodit kompleksis.

Lahtiste liivade ja pehmete savimuldade puurimisel kasutatakse kruvipuurimisvardaid, mille labad on puuraugu põhja suunas lahti keeratud 30–60° nurga all, ja seotud savikivimite puurimisel – 90°.

Konstruktsiooniliselt kujutab kruvipuur endast toru või pikka täisvarda/keerme, millele on keeratud spiraal.

See spiraal saadakse tugeva teraslindi läbimõõduga 5–7 mm kruvialusele kerimise teel. See venitatakse torule/vardale ja seejärel keevitatakse.

Mida suurem on põhitoru läbimõõt, seda väiksem on kruvi transportimisvõime. Kuid pika toote läbimõõt on piiratud kruvi mehaanilise tugevuse ja selle tootmistehnoloogiaga.

Tänapäeval valmistatakse kahte tüüpi kruvisid:

• Keskse avaga, st õõnsad;
• Raskendatud – ilma avata.

Et minimeerida kruviveo kulumist abrasiivsetes kivimites puurimisel, keeratakse välisservale terasriba või keevitatakse pinnale metallikiht.

Kruvipuurimise suurtel kiirustel kinnitatakse puurimisvarda kohale spetsiaalne adapter kahekordse terasriba keermega. Sel juhul jõuab põhiosa kivimist kruviveole ilma hõõrdumiseta.

Spiraaliga toru otsa keevitatakse kindlasti ühenduselemendid. Eristatakse kahte tüüpi kruviühendusi: keermeta ja keermega. Esimesel juhul ühendatakse kruvid muhvlukkudega ja hoitakse paigal metallist sõrmedega fiksaatorite abil, teisel juhul – sissekeeramise meetodil.

Kruvide keermestatud ühendus puurkolonniga võimaldab nende ühendamist ja lahutamist mehhaniseerida tõste- ja laskumisoperatsioonide ajal ning vedeliku andmisel puurava põhja. Kuid sellel on oluline miinus – sel juhul ei ole võimalik kruvisid vastupidi pöörata. Seetõttu on keermestamata ühendus laiemalt levinud.

Spetsiaalsed puurimisseadmed sisaldavad reeglina erineva läbimõõduga kruvide komplekti.

Kõige tõhusamad on keskavaga kruvid, mille kaudu juhitakse puurava põhja õhku või vett. See võimaldab vähendada kivimi hõõrdumist kruvitransportööri pinnal.

Keermestatud ühendusega õõnsaid kruvisid kasutatakse läbipuhkega puurimisel, vee väljapumpamiseks silindriliste kaevanduste läbimisel maakoores, laengu paigaldamiseks geofüüsikalistesse puuraukudesse, betooni süstimiseks vaiaavadesse. Neid saab kasutada ka manteltoruna.

Täispõhjaga puurimisel suletakse keskne kanal trossil oleva puurimistööriistaga.

Puurimasinate ülevaade

Kruvipuurimiseks kasutatakse nii käsitööriistu kui ka mehhaniseeritud seadmeid. Lihtsaima konstruktsiooniga on käsitsi mullapuur. See koosneb vardast või torust, millel on kruvitaoline tera ja jäigalt kinnitatud T-kujuline käepide.

Sellist tüüpi puurimistööriist kruvitakse maasse nagu korgits. Kaevu läbimise käigus pikendatakse seda lattidega. Käsitsi mullapuurid tehakse kokkupandavaks, et neid oleks võimalikult mugav sõiduautos transportida. See võimaldab ka muuta kruvipuurikolonni pikkust.

Käsitööriistaga saab teha kuni 2 meetri sügavusi auke, mille läbimõõt on kuni 20 sentimeetrit. On olemas ka mootorpuurid bensiini- või elektrimootoriga. Nende konstruktsioon hõlmab kruvitransportööri ehk kruvi ning mootorit koos reduktoriga. Mootori võlli pöörlemine tagab kruvi liikumise.

Ajami tööriista kasutamisel koos puurlatidega pikendamiseks saab puurida kuni 25 meetri sügavusi puurauke. Kuni 30 sentimeetrise läbimõõduga kasutatakse seda tänavavalgustuspostide paigaldamiseks, piirdeaia postide püstitamiseks ja šurfide tegemiseks vundamendi ning pinnase kontrolliks.

Veekaevude puurimine eramajapidamiste alal ja suure diameetriga aukude tegemine vaivundamendi jaoks teostatakse kaasaskantavate väikemõõtmeliste puuride või liikurtehnikal olevate puurimisagregaatidega.

Mobiilsed agregaadid on väikesed seadmed elektri- või bensiinimootoriga. Nende abil saab kiiresti puurida suvilasse puurauku ja valmistada suur hulk auke erineva funktsiooniga tugede jaoks.

Sageli valmistatakse sellised puurimisagregaadid sõiduautole haakes oleva haagisena, et hõlbustada transporti töökohta.

Tsiviil- ja tööstusehituses kasutatakse suure sügavuse ja läbimõõduga kaevetööde moodustamiseks spetsiaalset kruviseadet, mis on kinnitatud liikurmasinatele – veoautodele, traktoritele.

Seda kasutatakse kõrgepingeliinide tugipostide ja tänavavalgustuspostide paigaldamisel, staadionide, spordikomplekside, tööstusobjektide, lennuväljade piirdeaiapostide paigaldamisel. Lisaks sellele ehitatakse liikurmasinatel asuvate kruvipuurseadmete abil süvendite sulundtara ning paigaldatakse keermevaiad.

Kasulik video teemal

Kruvipuurimine 20 m sügavuse veevõtupuuraugu rajamiseks erakinnistul:

Selles videos on näidatud horisontaalse kruvipuurimise tehnoloogia, millega rajatakse puurauk kommunikatsioonide paigaldamiseks maantee alla:

Suure läbimõõduga pideva kruviga (keskkanaliga) vaiade rajamine. Tööde tegemiseks kasutatakse puurimisseadet Bauer BG-30 ja suure jõudlusega statsionaarset betoonpumpa Liebherr:

Kruvimeetod tagab puuraukude puurimise suure kiiruse. Puuraugu arendamine ja heitmulla etteandmine põhjast kaevu suudmele toimuvad samaaegselt ja pidevalt, mis säästab nii aega, puurijate jõupingutusi kui ka projekti investeeritud vahendeid. Seetõttu on kruvipuurimise meetod populaarne.

Palun jätke kommentaarid allpool asuvas blokivormis. Rääkige, kas olete kasutanud käsikruvi tööriista või puurinud väikesemõõtmelisel puurimisseadmel kruvi abil. Jagage tehnoloogilisi peensusi, mis võivad saidi külastajatele kasulikud olla.