Плывун представляет собой насыщенный водой, неустойчивый слой грунта толщиной от одного до десяти метров. Под воздействием перепада давления он приходит в движение, что может вызвать обрушение стенок скважины. Однако при грамотном подходе и использовании специальных технологий этот проблемный участок можно успешно преодолеть.
Признаки и разновидности плывунов
Специалисты разделяют нестабильные пласты на два основных типа: истинные (настоящие) и ложные (псевдоплывуны).
Истинные плывуны характеризуются следующими свойствами:
- Состоят из смеси песка и пылеватых частиц разного размера. Мелкие фракции действуют как смазка, обволакивая и связывая весь объём грунта.
- Содержат большое количество глинистой взвеси, обладают высокой гидрофильностью. Глина эффективно удерживает воду, а пласт приходит в движение под действием гидроудара при его вскрытии.
- Имеют низкую фильтрационную способность и высокую влагоёмкость (более 3%), при этом влажность грунта близка к состоянию текучести.
- Склонны к вспучиванию при замерзании и превращаются в монолит при полном высыхании.
Существует гипотеза, что подобные слои могут формироваться в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
Ложные плывуны – это пористые пласты, состоящие из мелкого песка, перенасыщенного водой. Они залегают на глубинах до 50 метров и находятся под значительным давлением вышележащих пород, что приводит к вымыванию песка в скважину. Такие пласты хорошо отдают воду и при снижении гидравлического давления переходят в стабильное состояние, поэтому при бурении представляют меньшую опасность.
Чем опасен плывун при бурении
Бурение скважины через плывун без должной подготовки чревато серьёзными проблемами:
- Заполнением затрубного пространства подвижным грунтом, который буквально «плывёт» в шахту.
- Поломкой бурового оборудования из-за резко возрастающей нагрузки.
- Потерей буровой колонны, которую может затянуть в образовавшуюся после вымывания породы полость.
В долгосрочной перспективе это может привести к смещению ствола скважины, её частому пересыханию и постоянному попаданию загрязнений в воду.
Особенности обустройства водозабора на сложных грунтах
Если на участке возможен плывун, при обустройстве водозабора важно учитывать ключевые ограничения:
- Не использовать пластиковые трубы. Подвижный пласт со временем может деформировать или разрушить полимерную обсадку, что выведет систему из строя.
- Отказаться от идеи обычного колодца. Даже если удастся достичь водоносного горизонта, такой водозабор быстро заилится и перестанет функционировать.
- Не пренебрегать регулярным обслуживанием. Скважина на плывуне требует ежегодной прочистки, иначе она будет быстро засоряться.
В естественных условиях плывун находится в состоянии неустойчивого равновесия. Любые земляные работы нарушают это равновесие, и насыщенный водой грунт начинает вести себя подобно жидкости. Попытки выкопать в нём колодец сравнимы с попыткой сделать углубление в воде – разжиженная масса мгновенно заполняет котлован.
Определить наличие плывуна заранее довольно сложно. Перед началом бурения рекомендуется провести разведочные работы. Если нет возможности привлечь специалистов, можно взять пробу грунта с помощью ручного бура на глубину 1,5–2 метра. О наличии неустойчивого пласта может свидетельствовать ощущение «проваливания» инструмента, будто в пустоту.
Полезно также пообщаться с соседями, у которых уже есть скважины, или изучить инженерно-геологические планы местности, содержащие информацию о составе грунтов и залегании водоносных горизонтов.
Методы прохождения плывуна на малых глубинах
Для неглубоких скважин (до 20 метров) эффективны традиционные ударные методы.
Ударное бурение хорошо подходит для обустройства абиссинских колодцев. Суть метода заключается в забивании трубы в грунт с помощью тяжёлой металлической «бабы».
Ударно-канатный метод предполагает использование желонки, которая помещается внутрь обсадной трубы. Это приспособление позволяет извлекать разжиженный грунт. Для облегчения работы трос желонки крепят к треноге, а подъём осуществляют с помощью мотора-редуктора. Для безопасности рекомендуется использовать тормозное устройство, предотвращающее раскручивание барабана по инерции.
Если плывун залегает близко к поверхности, можно применить метод шпунтового ограждения. Для этого по периметру будущей шахты забивают заострённые доски (шпунты) толщиной 5 см и длиной 2 метра.
Технология работ следующая:
- Забить шпунты на глубину около 0,4 метра по всему контуру.
- Аккуратно выбрать грунт внутри ограждения до нижних концов досок и начать бурение.
- Повторять цикл (заглубление шпунтов и бурение) до полного прохождения опасного слоя.
Дно скважины укрепляют деревянным ящиком с отверстиями, установленным на песчано-щебёночную подушку, который служит самодельным фильтром. Также можно использовать дощатый щит с просверлёнными отверстиями для притока воды.
Важно отметить, что эти методы эффективны только при слабом, безнапорном потоке разжиженного грунта.
Технологии для глубоких скважин
Основная задача при бурении глубокой скважины через плывун – пройти подвижный слой, сохранив буровую колонну и целостность ствола. Для этого применяют три основных метода:
- Бурение с параллельной обсадкой. Обсадная труба опускается в шахту одновременно с буром, защищая стенки от обрушения. Это надёжный, но более медленный и дорогостоящий способ.
- Использование укрепляющих составов. Стенки скважины укрепляют с помощью полимерных растворов или бентонитовой глины, которые создают прочный кольматационный слой, препятствующий проникновению плывуна.
- Применение кондуктора. Кондуктор – это труба большего диаметра, которая используется для защиты оборудования и стенок скважины только на участке прохождения плывуна. До и после этого слоя бурение ведётся обычным способом.
Метод с кондуктором отличается от параллельной обсадки тем, что специальная труба используется точечно, только для преодоления проблемного интервала, что может быть более экономично.
Бурение через плывун – сложная инженерная задача. Иногда более рациональным решением является перенос скважины на место с более стабильными грунтами или выбор альтернативы, например, устройства абиссинского колодца.