Что такое плывун в скважине и как его пройти при выполнении работ по бурению

Плывун – это нестабильный, перенасыщенный водой слой грунта, с толщиной, варьирующейся от одного до десяти метров. Вследствие перепада давления он начинает двигаться, что приводит к обрушению скважинных шахт. Но при правильном бурении можно безболезненно пройти опасный участок.

Признаки плывуна

Нестабильные прослойки специалисты подразделяют на настоящие и фальшивые.

Первые отличаются следующими особенностями:

• Имеют в составе частицы песка и пыли разных размеров. Микроскопические фрагменты выступают как смазочные материалы, обволакивают и связывают весь земляной объем.
• Богаты глиной в виде взвеси, избыточно гидрофобны. Глинистые составляющие надежно удерживают влагу. Начинают двигаться под воздействием гидроудара при вскрытии плывунного пласта.
• Обладают низкими фильтрационными свойствами и высокой влагоемкостью, которая превышает три процента. При этом их влажность близка к текучести.
• Вспучиваются при промерзании и приобретают монолитную твердость при полном высыхании.

Мнения об образовании подобных слоев расходятся, но существует версия, что они появляются в результате деятельности микроскопических живых организмов.

Ложными именуют пористые пласты, состоящие из мелких частичек песка. Они перенасыщены водой. Залегают на глубине до 50 м, вследствие чего на них воздействует избыточное давление грунта. В результате в скважинную шахту вымывает мелкие песчинки.

Фальшивые плывуны достаточно хорошо отдают воду, и при естественном либо искусственном понижении гидравлического давления переходят в устойчивое состояние. При бурении они не представляют особой опасности.

Опасности движущихся пластов

Пробивание скважин сквозь плывун без подготовки может привести к возникновению проблем:

• заполнению затрубного пространства скважины землей, которая буквально плывет;
• поломке напорного оборудования, не справляющегося с повысившейся нагрузкой;
• потере буровой колонны, которую затягивает в появившуюся после вымывания породы полость.

Впоследствии возможно смещение ствола скважины, ее частые пересыхания и регулярное попадание грязевых частиц в воду.

Особенности обустройства водозабора на участках с плывунами

Если есть вероятность наличия плывуна, нужно учитывать определенные нюансы обустройства водозабора. Запрещено:

• Устанавливать трубы из пластика. Движущийся пласт со временем сомнет полимерный элемент, что ухудшит работу системы или остановит ее после полного разрушения конструкции.
• Делать обычный колодец. Даже если получится достичь необходимой высоты водного столба в нем, то довольно быстро водозабор прекратит работать и снабжать водой его хозяев.
• Игнорировать ежегодную прочистку скважины, иначе она будет быстро засоряться.

В естественных условиях жидкая прослойка находится в состоянии неустойчивого покоя. Но при начале любых земляных работ избыточно насыщенный влагой слой грунта немедленно начинает двигаться, по физическим свойствам становится как жидкость. Все усилия вырыть в такой земле колодец можно сравнить с попытками проделать углубление в поверхности воды, поскольку разжиженный слой будет моментально заполнять котлован.

Точно выяснить, есть плывун или нет, довольно трудно. Чтобы это узнать, перед пробуриванием шахты необходимо провести разведочные работы.

Если нет возможности нанять профессионалов, перед пробиванием шахты возьмите пробу почвы посредством ручного бура. Определить наличие неустойчивого пласта возможно при заглублении на 1,5–2 м по тому, как будет погружаться инструмент: он провалится, будто в пустоту.

Дополнительно можно пообщаться с соседями, у которых есть скважины, или посмотреть планы местности, созданные на основе инженерно-разведывательных мероприятий. Они содержат информацию о специфике почве и пролегании водоносных пластов.

Прохождение плывуна на неглубоких водозаборах

Если достаточно неглубокой скважинной шахты – до 20 м, неустойчивый слой можно пройти посредством традиционного ударного бурения. Подобным методом обустраивают абиссинские водозаборы. Пройти плывун при ударном бурении скважины вручную несложно: все, что потребуется – забить трубу посредством тяжелой металлической «бабы».

Можно воспользоваться ударно-канатной методикой, которая предполагает применение желонки, размещаемой внутри обсадной трубы. В такой ситуации приспособление позволит вытаскивать наружу плывущий грунт. Для облегчения работы желательно трос крепить к специальной треноге, а подъем выполнять с помощью мотора-редуктора со сцеплением.

Чтобы после удара желонки барабан не раскручивался по инерции, можно установить специальное устройство для торможения.

Если шахта неглубока, и сам грязевой слой расположен близко к поверхности, можно применить и еще один метод. Проходят плывун здесь с помощью конструкции из шпунтованных досок, собранной вручную. Каждый элемент имеет толщину 5 см и длину 200 м, заострен в нижней части.

Чтобы остановить грязевой поток, необходимо:

1. Забить деревянные заготовки на глубину до 0,4 м по всему периметру шахтного ствола.
2. Осторожно выбрать грунт до заостренного низа шпунтованных досок и начать бурение.
3. Повторить цикл – заглубить шпунт вбиванием и бурить вновь. Так необходимо делать до полного прохождения переувлажненного слоя.

Дно скважины укрепляется с помощью простого деревянного ящика с отверстиями. Он ставится на песчано-щебеночную подушку. Таким образом создается самодельный фильтр от грязи и песчинок. Можно также покрыть дно дощатым щитом, в котором по завершении бурильных работ высверлить отверстия для поступления воды.

Однако подобные способы защиты от плывуна работают только тогда, когда водный поток с примесью грязи не слишком мощный, течет без напора.

Варианты решения проблемы для глубоких скважин

Главной задачей при пробивании шахты через плывун заключается в том, чтобы пройти этот нетвердый, подвижный слой грунта, не лишившись при этом буровой колонны. Чтобы решить проблему, активно применяют три метода:

• Бурение способом параллельной обсадки. Методика заключается в том, что обсадная труба в процессе пробивания опускается в скважинную шахту вместе с буром. Это существенно задерживает весь ход работ и делает их более дорогими.
• Использование полимерных клеящих составов либо бентонита. Они нужны для формирования стенок шахты, их укрепления и защиты от разрушения под действием плывуна.
• Применение специального кондуктора. Он предназначается, как и в случае с обсадной трубой, для защиты буровой штанги и стенок пробиваемой скважинной шахты от разжиженного слоя.

Последний вариант отличается от первого тем, что кондуктор применяют, чтобы пробуривать избыточно насыщенный влагой слой земли. До рубежа этого пласта бурение выполняется обычным способом. Пробивание скважины также проводится традиционным методом, без применения кондуктора, после полного прохождения плывуна.

Бурение сквозь нестабильный пласт – задача сложная. Лучше выбрать место с более устойчивым подпочвенным слоем или вместо обычной скважины возвести абиссинскую.