Schroefboren van boorgaten: kenmerken van de technologie en het gereedschap voor handmatig boren en met installatie

Schroefboren van putten voor drinkwater is vandaag de dag de meest populaire boormethode op het terrein van particuliere huishoudens. U kunt zelf een ondiepe waterhoudende put aanleggen met een handmatige grondboor. Om het werk te vergemakkelijken, worden vaak kleine boorinstallaties met aandrijving ingezet.

We zullen uitleggen waarom deze methode zo populair is. We zullen bespreken hoe deze verschilt van andere boormethoden, in welke situaties het effectief is om deze toe te passen. In het artikel worden de schroeftechnologie en de constructie van boorapparatuur gedetailleerd beschreven, evenals het boorgereedschap dat wordt gebruikt bij handmatig en mechanisch boren.

Specificiteit van schroefboren

Een boorput is een cilindrische uitholling in de aardkorst die bij een grote lengte een kleine doorsnede heeft. Het begin wordt de putmond genoemd, het zijoppervlak de wanden en de bodem van de uitholling de boorvloer.

De optimale boormethode wordt gekozen rekening houdend met de functionele bestemming van de put, de vereiste diameter en diepte. Het is belangrijk om rekening te houden met de fysisch-mechanische eigenschappen van de gesteenten die moeten worden doorboord tijdens het vormen van de waterwinningsput.

Ook de technisch-economische haalbaarheid van boren onder specifieke omstandigheden is van invloed. Dit is een belangrijke fase bij het ontwerpen van putten, waarin de fundamentele technologische oplossingen worden bepaald – het type gebruikte apparatuur en de boorparameters.

De technisch-economische haalbaarheid van de schroefboormethode wordt bepaald rekening houdend met de kwaliteit van de put, de duurzaamheid, de bouwtijd en de kosten.

Bij het ontwerpen en vervolgens boren van waterwinningsputten moet men zich richten op langdurig gebruik. Het vermogen om een stabiel debiet en een constante waterdoorlatendheid van de boorzone gedurende een lange periode te behouden, is belangrijk.

Het boorproces van een put omvat verschillende werkzaamheden:

1. Het verbrijzelen van gesteente op de boorvloer, dat wil zeggen het losmaken van deeltjes van het massief.
2. Het transport van de afgewerkte grond naar de oppervlakte.
3. Het voorbereiden van de put voor gebruik door het reinigen en inrichten van de schacht, en het uitvoeren van het spoelen van de waterwinningsput.

De efficiëntie van het boren hangt rechtstreeks af van de door de natuur ingebouwde fysisch-mechanische eigenschappen, namelijk: dichtheid van de samenstelling, porositeit, waterdoorlatendheid van niet-cohesieve gronden, consistentie van cohesieve kleigesteenten.

Schroefboren is geschikt voor het boren van putten met een diameter van 60 mm tot 200 mm, met een diepte van niet meer dan 80 m in losse en samenhangende gronden (categorie Ⅰ-Ⅲ op boorbaarheid). Voor het boren in gesteenten van gemiddelde hardheid (categorie Ⅳ-Ⅵ) is het niet geschikt een schroefboor te gebruiken.

Voor het boren van gesteenten die worden gekenmerkt door monolithiciteit en een kristallijn type binding tussen de deeltjes, is deze methode niet geschikt. Hoe sterker de minerale korrels in het gesteente zijn geconsolideerd, hoe meer werk er nodig is om het te breken.

Voor- en nadelen van de methode

De schroefboormethode wordt gebruikt in zowel de industrie als de civiele bouw, en bij handmatig boren van putten. Het kenmerkende ervan is dat het losgemaakte gesteente niet wordt verwijderd door spoelvloeistof of speciale gas-vloeistofmengsels, maar rechtstreeks door de delen van het schroefboor.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen verticaal en horizontaal gericht schroefboren. De eerste methode wordt gebruikt voor het aanleggen van waterputten en voor het vormen van gaten voor palen. De tweede wordt gebruikt bij het leggen van leidingen zonder sleuf.

Roterend boren in zachte gesteenten is de snelste en goedkoopste vergeleken met andere methoden

Deze methode biedt tegelijkertijd een hoge boorsnelheid in niet-rotsachtige gronden tot een diepte van 50-80 meter, waardoor de wanden van de schacht direct kunnen worden gevormd door het plaatsen van een boorbuiskolom.

Een ander voordeel is het naar boven halen van het afgegraven grond zonder het gereedschap op te tillen. En nog een: omdat schroefboren geen spoelvloeistof nodig heeft, wordt het met succes toegepast in waterloze regio's en ook in perioden met overwegend lage temperaturen.

Tegenwoordig wordt boren met schroefapparatuur gebruikt:

• Voor het aanleggen van individuele waterwinputten;
• Bij de bouw van funderingen met schroef-/boorpalen;
• Voor het plaatsen van hekken en gewapend betonnen palen;
• Bij het uitvoeren van sleufloze aanleg van leidingen;
• Voor de bouw van ondiepe putten en kuilen.

Er zijn echter ook nadelen. Met schroeven is het niet mogelijk een put te boren in gesteenten met een hoge hardheid. Bij het boren in harde en halfharde lemen, klei met kalksteenlagen kunnen complicaties optreden, en bij het boren van schurend gesteente is er een hoog verbruik van het boorgereedschap.

Bovendien is er een beperking qua diepte van de schacht. Het is zeer moeilijk om op deze manier een put dieper dan 80 meter te maken.

Technologie van verticaal boren

Een schroef is een zeer sterke boorbuis met een opgewonden spiraal, die fungeert als een verticale schroeftransporteur. Onder invloed van axiale belasting dringt het werkende deel van het boorgereedschap in het gesteente en verbrijzelt het door snijden en losmaken. Tegelijkertijd wordt met de schroefboor het afgegraven grond op de spiraal van de schroef gevoerd.

Het proces van het reinigen van de boorput verloopt continu en parallel aan het verbrijzelen van het gesteente. De van de boorbodem losgemaakte grond komt op een met hoge snelheid draaiende schroef.

Onder invloed van centrifugale krachten stijgt de losgemaakte grond langs de schoepen van de boorkolom omhoog. De stijging vindt plaats door glijden langs de spiraal, omdat de wrijving van de grond tegen de schroef kleiner is dan tegen de wanden van de boorput.

Zo wordt het verbrijzelde gesteente in vermalen toestand van de boorbodem naar de oppervlakte getransporteerd en via de boormond uitgeworpen. Bij ongehinderd transport vult de grond 30-40% van het totale volume van de tussenwindingruimte.

De parameters van de schroefkolom moeten een snelle opvoer van de gehele massa door de schroef verbrijzelde grond garanderen. Tijdens het boren valt echter een deel van de losgemaakte grond terug op de boorbodem. Daarom is bij het uitvoeren van schroefboring een intensievere reiniging van de boorschacht vereist, en na afloop is een verplichte spoeling noodzakelijk.

Horizontaal gestuurd boren met schroef

Bij het aanleggen van technische leidingen van verschillende functionele bestemming onder obstakels (snelwegen, spoorlijnen, bosgebieden) wordt horizontaal gestuurd schroefboren toegepast.

In de beginfase worden twee bouwputten gegraven – een startput (werkput) en een ontvangstput. Deze moeten zich op hetzelfde niveau bevinden als de ontworpen boorput. Daarna wordt de benodigde apparatuur in de werkput neergelaten en gemonteerd.

Voor schroefboren in horizontale richting worden grote installaties gebruikt met een beweegbare boorrotator met een verhoogd koppel.

Deze apparatuur heeft een grote voedingsslag en is uitgerust met een slijtvaste boorkop van hooggelegeerd staal. Er is ook een sonde geïnstalleerd om het boren te volgen. Door signalen op de monitor te ontvangen, controleert de operator het verloop van het proces en kan hij de bewegingsrichting en de hellingshoek van de boorkop corrigeren.

Wanneer de schroef de ontvangstput bereikt, dat wil zeggen het eindpunt volgens het ontwerp, wordt de boor verwijderd. In plaats daarvan worden een ruimer en een buis bevestigd. Daarna wordt de rotatie van de schoepen in de tegenovergestelde richting gestart om de buis in de gereedgekomen boorput te trekken. Na afloop van de boorwerkzaamheden wordt de schroefinstallatie uit de startput verwijderd.

De sleufloze methode maakt het mogelijk om buizen onder leidingen aan te leggen onder het grondwaterniveau met een lengte tot 80 m. Daarbij worden alle complexe werkzaamheden uitgevoerd zonder tijdrovende greppelgraverij, wat het mogelijk maakt de uitvoeringstijd te minimaliseren en de financiële kosten te verminderen.

Horizontaal schroefboren wordt toegepast bij het leggen van drukleidingen en het installeren van communicatiesystemen in gebieden waar het leggen op andere manieren onmogelijk is. Het belangrijkste voordeel van sleufloze aanleg is de kostenefficiëntie. Bovendien is het niet nodig om bentoniet of andere polymeren te gebruiken om de stabiliteit van de voltooide gang te ondersteunen.

Kenmerken van boren in verschillende gesteenten

Basistechnische parameters van het boren van een boorgat – axiale belasting en toerental van de schroef van de schroeftransporteur. Bij het verhogen van de belasting neemt ook de boorsnelheid onvermijdelijk toe, wat kan leiden tot verschillende noodsituaties.

Daarom moet u er beslist op toezien dat het volume gesteente dat per tijdseenheid door de schroef wordt afgevoerd, de capaciteit van de transporteur niet overschrijdt. In het andere geval vormen zich op de winding verstoppingen.

De snelheid van het schroefboren hangt rechtstreeks af van de eigenschappen van de grond, de diepte en diameter van het boorgat, het toerental van de boorkolom, de axiale belasting op het boorfront, en de constructie van het gebruikte gereedschap om gesteente te breken.

In de regel worden plastische kleiachtige gesteenten, losse zanden en zanden van gemiddelde dichtheid geboord zonder gedwongen toevoer van axiale belasting. Het schroefgereedschap dringt de grond binnen onder zijn eigen gewicht en ook door de reactiekracht die ontstaat wanneer het afgewerkte gesteente naar de mond van de cilindrische uitgraving wordt gevoerd.

Axiale belastingen tot 5 kN worden meestal toegepast bij het starten van het boren van de boorgat, bij boren in harde zandige leem, leem, klei, argilliet, siltsteen. Het toerental van de kolom mag daarbij niet hoger zijn dan 1,7-3,3 s^-1.

Bij hogere frequenties ontstaan er intern trillingen, waardoor de schakels van de boorkolom hun verbinding kunnen verliezen. Uiteindelijk blijft het boorgereedschap op de bodem liggen, het is praktisch onmogelijk om het te verwijderen, dus zult u een nieuwe uitgraving moeten boren. En bij lage frequenties wordt het transport van het afgewerkte gesteente naar boven sterk bemoeilijkt.

Naarmate de hardheid van het gesteente toeneemt, worden de axiale belastingen verhoogd. Boren in grind- en grintachtige bodems, bevroren leem, waterverzadigde zanden, siltsteen met kwartsinsluitsels wordt uitgevoerd met een axiale belasting van 8-10 kN op de beitel en een toerental van de kolom van 1,3-2,2 s^-1.

Rivierkei en gesteenten met insluitsels van keien worden niet geboord met de schroefmethode. Deze afgeronde brokken gesteente worden verbrijzeld met een beitel en met een bailer naar de oppervlakte gebracht.

Boren in zanden van verschillende dichtheid en waterverzadiging, grind- en steenslagafzettingen wordt uitgevoerd bij hoge toerentallen en tegelijkertijd worden de wanden van de uitgraving versterkt met buisconstructies.

Het boren met schroef in zacht-plastische en vloeibaar-plastische klei wordt vaak bemoeilijkt door het ontstaan van verstoppingen. Wanneer kleideeltjes aan het schroefgereedschap blijven kleven, stopt het verdiepen van het boorgat en wordt het transport van het afgewerkte gesteente naar boven sterk bemoeilijkt.

Om dit te voorkomen, wordt de boorsnelheid tot het minimaal mogelijke verlaagd, wordt de kolom op en neer bewogen en wordt water aan het boorgat toegevoegd. Ook helpt in een dergelijke situatie het periodiek ophalen van het boorgereedschap naar de oppervlakte en het reinigen van aangekoekte leem.

Gereedschap voor schroefboren

Gereedschappen voor schroefboren van putten onderscheiden zich qua constructietype door het aantal windingen en de geometrie van het snijgedeelte. Voor het boren in harde en halfharde zandige leem en kleiige leem wordt vaak gebruik gemaakt van boorgereedschap waarvan de rand is voorzien van extra snijtanden.

Meestal wordt voor het boren van een waterwinningsput voor particulieren slechts één startschroef gebruikt zonder enige toevoegingen, omdat er sedimentaire samenhangende en niet-samenhangende gesteenten geboord moeten worden. Bij het verdiepen wordt het gereedschap eenvoudigweg verlengd met boorstangen.

In dit geval wordt het gereedschap elke 0,5 – 0,7 m uit de boorschacht gehaald om de boor en het boorgat te reinigen van het verbrijzelde gesteente. Dit is een zuinigere, maar ook arbeidsintensievere booroptie.

Voor het verbrijzelen van keien en grind die in sedimentaire bodems kunnen voorkomen, wordt overgeschakeld op de slagkabelmethode. Hiervoor wordt meestal een beitel van gereedschapsstaal gebruikt. Deze aan de onderzijde puntige boor wordt met kracht “geworpen” op het boorgat totdat de “harde hindernis” is verbrijzeld.

Na het verbrijzelen van grind of keien worden de scherven naar de oppervlakte gebracht met een glas (kolomboors ondersteuning) of modderpomp. Daarna wordt weer overgeschakeld op de schroefmethode. Meestal moeten voor het boren van de put meerdere boormethoden in combinatie worden gebruikt.

Bij het boren van los zand en zachte kleiige leem worden schroefboorgereedschappen gebruikt met naar de bodem gerichte schoepen onder een hoek van 30-60º, en voor het boren in samenhangende kleigesteenten – 90º.

Constructief gezien is een schroef een buis of een lange massieve staaf/stang met een opgerolde spiraal.

Deze spiraal wordt verkregen door een zeer sterke stalen band met een diameter van 5-7 mm op een schroefdoorn te wikkelen. Deze wordt op de buis/stang uitgerekt en vervolgens vastgelast.

Hoe groter de diameter van de basisbuis, hoe kleiner het transportvermogen van de schroef. De diameter van het lange product wordt echter beperkt door de mechanische sterkte van de schroef en de productietechnologie.

Tegenwoordig worden twee soorten schroeven vervaardigd:

• Met een centrale opening, dus hol;
• Verzwaard – zonder opening.

Om slijtage van de schroeftransporteur bij boren in schurend gesteente te minimaliseren, wordt op de buitenrand een stalen strip gewikkeld of een metaallaag op het oppervlak aangebracht.

Bij hoge snelheden van schroefboren wordt boven het gereedschap een speciale adapter met dubbelgangige wikkeling van stalen strip bevestigd. Hierbij komt de grootste hoeveelheid gesteente op de schroeftransporteur zonder fijnwrijving.

Aan het uiteinde van de buis met opgerolde spiraal worden verbindingselementen gelast. Er zijn twee soorten schroefverbindingen: zonder schroefdraad en met schroefdraad. In het eerste geval worden de schroeven verbonden met mofsloten en vastgehouden door metalen pinnen met vergrendelingen, in het tweede geval door inschroeven.

Het schroefdraadverbinding van de vijzels in de boorkolom biedt de mogelijkheid om het aansluiten en loskoppelen te mechaniseren tijdens het uitvoeren van op- en neerlaatoperaties, bij het toevoeren van vloeistof naar de boorput. Maar er is een belangrijk nadeel – de mogelijkheid van omgekeerde rotatie van de vijzels is in dit geval niet aanwezig. Daarom heeft de schroefdraadloze verbinding een bredere toepassing gekregen.

Speciale boorinstallaties omvatten doorgaans een set vijzels met verschillende diameters.

De meest efficiënte zijn vijzels met een centrale opening, waardoor lucht of water naar de boorput wordt gevoerd. Dit maakt het mogelijk om de wrijving van gesteente tegen het oppervlak van de schroeftransporteur te verminderen.

Holle vijzels met een schroefdraadverbinding worden gebruikt bij boren met spoeling, voor het oppompen van water bij het graven van cilindrische gangen in de aardkorst, voor het plaatsen van lading in geofysische boorgaten, voor het injecteren van beton in gaten voor palen. Ook kunnen ze worden gebruikt als boorbuis.

Bij het boren met een massieve boorbodem wordt het centrale kanaal afgesloten met een boorgereedschap aan een kabel.

Overzicht van boorinstallaties

Voor vijzelboren worden zowel handgereedschappen als gemechaniseerde installaties gebruikt. De eenvoudigste qua constructie is de handmatige grondboor. Deze bestaat uit een stang/buis met een schroefvormig mes en een stevig bevestigde T-vormige handgreep.

Een boorgereedschap van dit type wordt als een kurkentrekker in de grond geschroefd. Tijdens het graven van de gang wordt het verlengd met stangen. Handmatige grondboren worden demontabel gemaakt, zodat ze zo gemakkelijk mogelijk in een personenauto kunnen worden vervoerd. Ook maakt dit het mogelijk om de lengte van de vijzelboorstring te veranderen.

Met handgereedschap kunnen gaten worden gemaakt tot een diepte van 2 meter met een diameter van niet meer dan 20 centimeter. Er bestaan ook motorboren met benzine- of elektrische aandrijving. Hun constructie omvat een schroeftransporteur, dat wil zeggen een vijzel, en een motor met een reductiekast. De rotatie van de motoras zorgt voor de beweging van de vijzel.

Met behulp van aangedreven gereedschap en boorstangen voor verlenging kunnen putten worden geboord tot een diepte van 25 meter. Bij een diameter tot 30 centimeter wordt het gebruikt voor het plaatsen van straatverlichtingspalen, het monteren van hekwerkpalen, en proefputten voor inspectie van de fundering en grondlaag.

Het boren van waterputten op het terrein van particuliere huishoudens en het maken van gaten met grote diameter voor een paalfundering worden uitgevoerd met draagbare, compacte boormachines of boorinstallaties op mobiel materieel.

Mobiele aggregaten zijn kleine boormachines met een elektrische of benzinemotor. Hiermee kan snel een waterput voor de datsja worden geboord en een groot aantal gaten voor palen voor verschillende functionele doeleinden worden voorbereid.

Vaak worden dergelijke boormachines vervaardigd als aanhanger voor personenauto's om het transport naar de werkplek te vergemakkelijken.

In de burgerlijke en industriële bouw wordt speciale schroefapparatuur gebruikt voor het maken van uithollingen van grote diepte en diameter, gemonteerd op mobiele machines – vrachtwagens, tractoren.

Het wordt gebruikt bij het monteren van masten voor hoogspanningsleidingen en straatverlichtingspalen, bij het plaatsen van omheiningpalen van stadions, sportcomplexen, industriële objecten en vliegvelden. Daarnaast worden met schroefboorinstallaties op mobiele machines damwanden voor bouwputten geconstrueerd en schroefpalen geplaatst.

Nuttige video over dit onderwerp

Schroefboren van een waterwinningsput van 20 m diep op het terrein van een particulier huishouden:

In deze video wordt de technologie van horizontaal schroefboren van een put getoond voor het leggen van leidingen onder een snelweg:

Het plaatsen van palen met een continue schroef van grote diameter met een centrale kanaal. Voor de werkzaamheden wordt een boorinstallatie Bauer BG-30 en een hoogrendement stilstaande betonpomp Liebherr gebruikt:

De schroefmethode zorgt voor hoge boorsnelheden van putten. Het boren van de put en het afvoeren van de uitgegraven grond van de boorvoet naar de monding van de uitholling gebeurt gelijktijdig en continu, wat zowel tijd als inspanning van de boorders en de geïnvesteerde projectmiddelen bespaart. Daarom is de schroefboormethode populair.

Laat u alstublieft reacties achter in het onderstaande blokformulier. Vertel of u ooit handmatig schroefgereedschap heeft gebruikt of heeft geboord op een kleine boorinstallatie met een schroef. Deel technische nuances die nuttig kunnen zijn voor bezoekers van de site.