Μέθοδοι γεώτρησης φρεατίων: τεχνολογικές αρχές και χαρακτηριστικά των βασικών μεθόδων

Η κατασκευή μιας υδροληπτικής γεώτρησης συνεπάγεται τη χρήση διαφόρων μεθόδων γεώτρησης. Τα χαλαρά και κορεσμένα με νερό εδάφη εξάγονται με τη βοήθεια αρπάγης. Για τη διάτρηση σε αργιλώδη και βραχώδη πετρώματα χρησιμοποιούνται μέθοδοι γεώτρησης που βασίζονται στην περιστροφική και δονητική αρχή.

Στην εργασία χρησιμοποιούνται μηχανισμοί που επιτρέπουν την εκσκαφή εδαφών διαφόρων τύπων και σε διαφορετικά βάθη. Θα σας εξηγήσουμε πώς να επιλέξετε τη βέλτιστη τεχνολογία γεώτρησης που θα σας επιτρέψει να ολοκληρώσετε γρήγορα και άψογα τη διάνοιξη για την κατασκευή της υδροληψίας.

Για την οπτική παρουσίαση των πληροφοριών που προτείνουμε, το κείμενο συμπληρώνεται με χρήσιμα διαγράμματα, φωτογραφικές συλλογές και οδηγούς βίντεο.

Τύποι μεθόδων γεώτρησης

Παλαιότερα, η γεώτρηση υδροφορέων για προσωπική χρήση γινόταν κυρίως με χειροκίνητο τρόπο. Ήταν μια επίπονη και χρονοβόρα διαδικασία, επομένως δεν μπορούσε κάθε ιδιοκτήτης οικοπέδου ή εξοχικής κατοικίας να καυχιέται για την ύπαρξη δικής του πηγής υδροδότησης.

Σταδιακά, η μηχανοποιημένη γεώτρηση αντικατέστησε τις χειροκίνητες μεθόδους χάρη στη σημαντική διευκόλυνση και επιτάχυνση της διαδικασίας.

Σήμερα, σχεδόν όλες οι υδροληπτικές γεωτρήσεις γίνονται με μηχανοποιημένο τρόπο, ο οποίος βασίζεται στην καταστροφή του εδάφους και στην ανύψωσή του στην επιφάνεια με έναν από δύο τρόπους: ξηρό, όταν το εξορυγμένο έδαφος απομακρύνεται από τη γεώτρηση με τη βοήθεια μηχανισμών, και υδραυλικό, όταν ξεπλένεται με νερό που διοχετεύεται υπό πίεση ή με αυτορροή.

Διακρίνονται τρεις βασικές μέθοδοι μηχανικής γεώτρησης:

• Περιστροφική (το έδαφος εκσκάπτεται με περιστροφή).
• Κρουστική (το γεωτρύπανο καταστρέφει το έδαφος με κρούσεις).
• Δονητική (το έδαφος εκσκάπτεται με δονήσεις υψηλής συχνότητας).

Η περιστροφική μέθοδος θεωρείται η πιο παραγωγική, υπερβαίνοντας σε απόδοση την κρουστική κατά 3-5 φορές και τη δονητική κατά 5-10. Επιπλέον, η περιστροφική μέθοδος είναι η φθηνότερη και πιο προσιτή, και συχνά χρησιμοποιείται ως κύρια μέθοδος χειροκίνητης γεώτρησης.

Οι μηχανικές περιστροφικές μέθοδοι διάνοιξης φρεάτων νερού αντικατέστησαν τις αναποτελεσματικές χειροκίνητες μεθόδους.

Από την πλευρά του, η περιστροφική μέθοδος διάνοιξης, που χρησιμοποιείται ευρέως για την κατασκευή φρεάτων νερού, υποδιαιρείται σε τέσσερις κύριους τύπους γεώτρησης:

• πυρηνοληπτική;
• κοχλιωτή;
• κρουστική με σχοινί;
• περιστροφική.

Κάθε τύπος περιστροφικής γεώτρησης έχει τα δικά του χαρακτηριστικά και εκτελείται με ειδικά σχεδιασμένο για αυτόν τον σκοπό εξοπλισμό. Ας εξετάσουμε αυτούς τους τύπους γεώτρησης λεπτομερέστερα, για να προσδιορίσουμε ποιες είναι οι διαφορές τους και ποια μέθοδο πρέπει να χρησιμοποιούμε σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση.

Ιδιαιτερότητες της πυρηνοληπτικής γεώτρησης

Πυρηνοληπτική γεώτρηση – μηχανική περιστροφική μέθοδος, κατά την εκτέλεση της οποίας αργιλώδες ή πυκνό αμμώδες έδαφος εξάγεται με μορφή πυρήνα κυλινδρικού σχήματος. Το γεωτρύπανο για πυρηνοληπτική γεώτρηση είναι ένας μεταλλικός σωλήνας με χοντρά τοιχώματα.

Στο πάνω μέρος του πυρηνοληπτικού γεωτρύπανου υπάρχει μια διάταξη για τη σύνδεση των ράβδων, που είναι απαραίτητες για την επιμήκυνση της γεωτρητικής στήλης. Στο κάτω μέρος – η κορώνα, το είδος της οποίας επιλέγεται ανάλογα με την κατηγορία του εδάφους που πρόκειται να διατρηθεί.

Κατά τη διάνοιξη με την πυρηνοληπτική μέθοδο, το έδαφος καταστρέφεται από μια δακτυλιοειδή κορώνα. Το εσωτερικό τμήμα του πυρήνα διατηρείται άθικτο. Για τη διευκόλυνση της διαδικασίας γεώτρησης σε σκληρούς και ημίσκληρους αργιλλοπηλούς, πηλούς, βραχώδη πετρώματα, διοχετεύεται στη βάση υγρό πλύσης.

Στην πυρηνοληπτική γεώτρηση, το έδαφος δεν καταστρέφεται, αλλά “διατρυπάται” από την κορώνα και συλλαμβάνεται από τον πυρηνολήπτη σωλήνα. Στην επιφάνεια, το διατρηθέν πέτρωμα εξάγεται με τη μορφή πυρήνα – μονολιθικής κυλινδρικής στήλης πετρώματος.

Η λάσπη από τη βάση της οπής απομακρύνεται μερικές φορές με πλύση – με έγχυση μεγάλης ποσότητας νερού στη στήλη. Τις περισσότερες φορές, η πλύση αντικαθίσταται από φύσημα πεπιεσμένου αέρα, που παρέχεται από συμπιεστή στο εσωτερικό του σωλήνα. Αυτός ο τύπος γεώτρησης επιτρέπει τη διάνοιξη φρεάτων βάθους έως 1000 μέτρα και διαμέτρου από 8 έως 20 cm.

Η μηχανική διάτρηση με πυρήνα (κολονική) πραγματοποιείται με γεωτρύπανα τύπου ΖΙΦ, ΟΥΓΜΠ, ΟΥΚΜΠ, τοποθετημένα σε οχήματα τύπου ΚΑΜΑΖ, ΚΡΑΖ, ελκυστήρες συλλογής κορμών κ.λπ. Στην παραλλαγή για χειροκίνητη διάτρηση, ο σωλήνας πυρήνα συντομεύεται και ονομάζεται καμπάνα ή ποτήρι. Με το τελευταίο, αναποδογυρισμένο οικιακό αντικείμενο, μοιάζει δομικά ο σωλήνας πυρήνα.

Η διάτρηση με τη μέθοδο του πυρήνα χρησιμοποιείται στις ακόλουθες περιπτώσεις:

• γεωλογική εξερεύνηση ορυκτών πόρων;
• διάτρηση ερευνητικών γεωτρήσεων;
• κατασκευή υδροφόρων γεωτρήσεων οποιουδήποτε βάθους, συμπεριλαμβανομένων γεωτρήσεων χωρίς φίλτρο σε βραχώδη πετρώματα.

Για την κατασκευή ιδιωτικών γεωτρήσεων νερού, σε ορισμένες περιπτώσεις η μέθοδος πυρήνα χρησιμοποιείται πριν από την έναρξη της ελικοφόρου ή περιστροφικής διάτρησης, εκπληρώνοντας ταυτόχρονα ρόλο αναγνώρισης και προετοιμασίας.

Στην κατασκευή ιδιωτικών γεωτρήσεων, η διάτρηση με πυρήνα χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τη διάτρηση με κρουστικό σχοινί. Τα αργιλώδη στρώματα διαπερνώνται με τον σωλήνα πυρήνα. Οι άμμοι χαλαρής σύστασης, το χαλίκι και τα κροκάλες με αμμώδες πλήρωση, που δεν συγκρατούνται στον σωλήνα πυρήνα, αφαιρούνται από τον κορμό με χηλώνηση.

Ως προς την αποδοτικότητα, η μέθοδος πυρήνα υστερεί κάπως έναντι της ελικοφόρου μεθόδου διάτρησης υδροληπτικών γεωτρήσεων. Με τον κοχλία τρυπούν ταχύτερα, αλλά δεν επιτρέπει την πλήρη απελευθέρωση του κορμού από το τρυπημένο πέτρωμα. Σπάνια χρησιμοποιούνται μαζί. Και αν συμβεί, με τον κοχλία διαπερνούν τα πρώτα λίγα μέτρα.

Οι κορώνες δεν καταστρέφουν το έδαφος, αλλά το κόβουν προσεκτικά περιμετρικά, σχηματίζοντας “στήλες” – πυρήνες, μελετώντας τους οποίους μπορεί να συνταχθεί μια υδρολογική τομή της περιοχής.

Χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός και εργαλεία

Για τη διάτρηση με πυρήνα χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα εργαλεία:

• κορώνες διάτρησης από διαμάντι ή άλλο σκληρομεταλλικό υλικό (χάλυβας, βολφράμιο, πομπεντίτ);
• σωλήνας πυρήνα;
• σωλήνας απομάκρυνσης λάσπης;
• ράβδοι που απαιτούνται για την επέκταση της γεωτρητικής στήλης;
• συνδέσεις ζεύξης, προσαρμογείς μεταξύ σωλήνων, στεγανοποιητικό πλύσης.

Κατά τη διάτρηση σε βραχώδη πετρώματα, η κορώνα διάτρησης φθείρεται γρήγορα και πρέπει να αντικατασταθεί. Το υλικό της κορώνας είναι ακριβό και αντέχει τεράστιες φορτίσεις. Οι μεγαλύτερη διάδοση έχουν οι διαμάντινες γεωτρητικές επιλογές.

Όλα τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία διάτρησης πρέπει να πληρούν την ομοαξονικότητα, δηλ. να τοποθετούνται ακριβώς σε σχέση με τον άξονα διάτρησης.

Τεχνολογία πυρηνοληπτικής γεώτρησης

Το κύριο χαρακτηριστικό της διάτρησης με πυρήνα είναι η διέλευση του πετρώματος με πλήρη διατήρησή του μέσα στον σωλήνα πυρήνα. Δηλαδή, κατά τη λειτουργία του γεωτρητικού εξοπλισμού, η κορώνα καταστρέφει το έδαφος σε δακτυλιοειδή μορφή, το οποίο καθώς προχωρά σε βάθος ωθείται μέσα στον σωλήνα πυρήνα και συγκρατείται σε αυτόν λόγω της δικής του πυκνότητας.

Κατά την εξαγωγή του γεμάτου σωλήνα από τον κορμό της εκσκαφής, τον αδειάζουν από τον πυρήνα χτυπώντας τον με βαριά.

Η σταδιακή διαδικασία της διάτρησης με πυρήνα έχει ως εξής:

• η κορώνα διάτρησης συνδέεται με τον σωλήνα πυρήνα;
• ο σωλήνας πυρήνα συνδέεται με τις ράβδους, οι οποίες επεκτείνονται καθώς βαθαίνει.
• Η άνω ράβδος στερεώνεται στο γεωτρύπανο·
• Το γεωτρύπανο περιστρέφει τη στήλη γεώτρησης και σταδιακά τη “βιδώνει” στο έδαφος·
• Ο σωλήνας πυρήνα γεμίζει σταδιακά με πυρήνα – το έδαφος που έχει σφηνωθεί στο εσωτερικό του·
• Μετά από διάτρηση 50 – 70 εκ., η στήλη γεώτρησης εξάγεται στην επιφάνεια, οι ράβδοι αποσυνδέονται μία μία έως ότου εξαχθεί ο σωλήνας πυρήνα·
• Ο σωλήνας απαλλάσσεται από το εξορυγμένο πέτρωμα·
• Το εκκενωμένο εργαλείο κατεβάζεται ξανά στον πυθμένα, προσαυξάνοντας τη στήλη γεώτρησης με ράβδους.

Οι ενέργειες εκτελούνται με την περιγραφόμενη σειρά έως ότου η γεώτρηση ανοίξει τον υδροφόρο ορίζοντα και εισχωρήσει 50 εκ. στο υποκείμενο αδιαπέρατο πέτρωμα.

Εάν η στερέωση του ανώτερου υδροφόρου ορίζοντα δεν είναι στόχος της διάτρησης, τότε τα ανώτερα στρώματα μπορούν να διατρηθούν με έκπλυση. Σε αυτή την περίπτωση, η αντλία διοχετεύει το υγρό έκπλυσης μέσω του σωλήνα στο εσωτερικό των σωλήνων. Στη συνέχεια, το υγρό μεταφέρει το εξορυγμένο έδαφος στην επιφάνεια.

Εάν ο στόχος της κατασκευής της γεώτρησης δεν είναι ο υδροφόρος ορίζοντας σε αμμώδεις αποθέσεις, η διάτρηση μέχρι την επίτευξη βραχωδών πετρωμάτων μπορεί να πραγματοποιηθεί με έκπλυση

Σημαντικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Σε σύγκριση με τη διάτρηση με κρουστικό-σχοινί και την περιστροφική μηχανική διάτρηση, η κολονοειδής γεώτρηση εκτελείται αρκετά γρήγορα, μειώνοντας σημαντικά τον χρόνο εργασίας. Το κύριο μειονέκτημά της είναι η αδυναμία ανύψωσης χαλαρών εδαφών και υδατοκορεσμένων χαλικιών. Προχωρά αργά σε βραχώδη πετρώματα, για τη διάτρηση λιθορριπών απαιτείται σμίλη.

Στα πλεονεκτήματα της κολονοειδούς γεώτρησης συγκαταλέγονται:

• Υψηλή παραγωγικότητα και δυνατότητα διάτρησης γεωτρήσεων βάθους άνω των 100 μ.
• Μείωση των φορτίων στον εξοπλισμό γεώτρησης λόγω της καταστροφής του αργιλικού πετρώματος, συγκρίσιμη με την εκτομή του.
• Δυνατότητα χρήσης κινητού γεωτρητικού συγκροτήματος συμπαγών διαστάσεων.

Η κολονοειδής γεώτρηση είναι μία από τις ταχύτερες μεθόδους ανάπτυξης υδροληπτικών έργων. Μια γεώτρηση σε άμμο με αυτή τη μέθοδο μπορεί να ολοκληρωθεί σε μία εργάσιμη ημέρα. Μια χειροκίνητη υδροληπτική εκσκαφή θα απαιτήσει πολύ περισσότερο χρόνο.

Χαρακτηριστικά της γεώτρησης με κοχλία

Αυτός ο τύπος γεώτρησης χρησιμοποιείται σήμερα συχνότερα στην κατασκευή υδροφόρων γεωτρήσεων σε ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις. Χαρακτηριστικό της γεώτρησης με κοχλία είναι ότι το εξορυσσόμενο πέτρωμα αφαιρείται πλήρως από τη θέση της γεώτρησης χωρίς τη χρήση πρόσθετου εξοπλισμού. Η μέθοδος μοιάζει με βίδωμα, επιτρέποντας τη διάτρηση σε βάθος και την ταυτόχρονη απομάκρυνση του ανεπιθύμητου εδάφους.

Το εργαλείο που χρησιμοποιείται για τη διάτρηση ονομάζεται κοχλίας. Αποτελείται από μια μεταλλική ράβδο με πτερύγια. Βιδώνοντας στο έδαφος, ο κοχλίας καταστρέφει το πέτρωμα, το οποίο συγκρατείται στα πτερύγιά του. Λόγω της ειδικής κατασκευής, με τον κοχλία είναι αδύνατο να καθαριστεί πλήρως ο πυθμένας από το απόβλητο. Γι' αυτό τον χρησιμοποιούν κυρίως για τη διάτρηση των ανώτερων στρωμάτων.

Η διάτρηση με τη βοήθεια κοχλία – γρήγορη και φθηνή μέθοδος, που δεν απαιτεί τη δημιουργία δεξαμενής για υγρό έκπλυσης

Η διάτρηση με τη χρήση κοχλία δεν απαιτεί μεγάλη προσπάθεια και οικονομική δαπάνη, επομένως το πεδίο εφαρμογής αυτής της μεθόδου είναι αρκετά ευρύ: γεωλογικές ερευνητικές γεωτρήσεις, τοποθέτηση δικτύων κοινής ωφέλειας, κατασκευή διατρητικών φρεάτων και εν μέρει διάτρηση νερού.

Χρησιμοποιείται ενεργά σήμερα για την κατασκευή αβυσσυνιακών πηγαδιών, ώστε να μην σφυροκοπούνται πλήρως τα φρεάτια-βελόνες σε συμπαγές έδαφος, αλλά να διευκολύνεται ελαφρά η διαδικασία βύθισης του σωλήνα σε προηγουμένως θρυμματισμένο πέτρωμα.

Η μέθοδος είναι κατάλληλη για την ανάπτυξη υδροφόρων φρεάτων βάθους έως 30 m σε μαλακά και χαλαρά εδάφη και έως 20 m σε μέτριας πυκνότητας. Μετά τη διάνοιξη με κοχλία και την τοποθέτηση του περιβλήματος, το στέλεχος του φρέατος καθαρίζεται υποχρεωτικά με αρπάγη από το μη εξαχθέν πέτρωμα.

Ο κοχλίας είναι κατηγορηματικά ακατάλληλος για εργασία σε βραχώδη πετρώματα! Χρησιμοποιείται για μερική διάνοιξη φρεάτων έως 120 m, ενώ αυτή η μέθοδος συνδυάζεται με άλλες: περιστροφική, κρουστική-συρματόσχοινο, πυρηνοληπτική.

Εξοπλισμός και εργαλεία που χρησιμοποιούνται

Η κοχλιακή διάτρηση πραγματοποιείται με γεωτρητική μονάδα, το κύριο στοιχείο της οποίας είναι ένα εργαλείο γεώτρησης κοχλιοειδούς τύπου, κατασκευασμένο από μέταλλο υψηλής αντοχής. Η στήλη γεώτρησης επεκτείνεται καθώς βαθαίνει με κοχλίες ίσου μεγέθους.

Στο σετ χρησιμοποιούνται μερικές φορές οδοντωτές κορόνες, απαραίτητες για τη διέλευση χαλαρών πετρωμάτων, καθώς και κορόνες με στρογγυλές ή κωνικές κεφαλές, που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη σκληρών πετρωμάτων.

Γεωτρητική μονάδα σε βάση οχήματος, εξοπλισμένου με ισχυρό κινητήρα – βέλτιστη επιλογή για διάτρηση σε δυσπρόσιτα και απομακρυσμένα σημεία

Οι περισσότερες σύγχρονες γεωτρητικές μονάδες είναι εξοπλισμένες με κοίλους βλήτους, εξοπλισμένους με αντίστροφες κλειδαριές, οι οποίες δεν επιτρέπουν την κίνηση του εργαλείου προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Τα κοπτικά μέρη του κοχλία κατά τη διάτρηση ψύχονται από το έδαφος που εξορύσσεται, και το εξορυσσόμενο πέτρωμα ανέρχεται προς τα πάνω κατά μήκος των σπειρών. Αυτό επιτρέπει τη διάτρηση χωρίς διακοπές, μειώνοντας σημαντικά το χρόνο και το ενεργειακό κόστος για τη δημιουργία ενός υδροφόρου φρέατος.

Τεχνολογία γεώτρησης με κοχλία

Μετά την ολοκλήρωση της διάτρησης, βάθους 1,5 – 2,0 m, ο κοχλίας εξάγεται και τοποθετούνται στην οπή σωλήνες περιβλήματος. Η διάμετρος της υδροληπτικής οπής, που έχει διατρηθεί με κοχλία, είναι 50 – 200 mm και εξαρτάται από το μέγεθος του χρησιμοποιούμενου εργαλείου.

Οι σωλήνες περιβλήματος αποτρέπουν την κατάρρευση των τοιχωμάτων της οπής. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για χαλαρά μη συνεκτικά εδάφη, γι' αυτό οι γεωτρυπανείς έχουν κανόνα: κατά τη διάτρηση αμμοπηλού και πηλώδους άμμου χρησιμοποιούν κοχλίες με πτερύγια υπό γωνία 30 – 60°, ενώ κατά τη διάτρηση πυκνών άμμων χρησιμοποιούν εργαλείο με πτερύγια υπό γωνία 90°.

Σε μικρότερη κλίση των σπειρών του κοχλία, ο κοχλίας μεταφέρει περισσότερο μη συνεκτικό υλικό στην επιφάνεια.

Η κοχλιωτή διάτρηση δεν απαιτεί χρήση υγρού πλύσης, το θρυμματισμένο από το κοπτικό εργαλείο πέτρωμα μεταφέρεται στην επιφάνεια στα πτερύγια του εργαλείου.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης κοχλία

Η μέθοδος κοχλιωτής διάτρησης επιτρέπει την κατασκευή της οπής όσο το δυνατόν γρηγορότερα, υπό την προϋπόθεση ότι το μέγεθος του κοχλία και η γωνία κλίσης του κοπτικού εργαλείου έχουν επιλεγεί σωστά.

Στα πλεονεκτήματα της κοχλιωτής διάτρησης συγκαταλέγονται:

• το έδαφος ανυψώνεται στην επιφάνεια αμέσως κατά τη διάρκεια της διάτρησης·
• υψηλή ταχύτητα βύθισης στο έδαφος χωρίς τεχνολογικές στάσεις·
• δεν υπάρχει ανάγκη να γίνει πλύση του στελέχους της οπής·
• με συμπαγή κοχλιωτή διάταξη ή χειροκίνητο κοχλία μπορεί να γίνει διάτρηση μέσα στο σπίτι (στο υπόγειο)•
• δεν απαιτείται η ανύψωση στην επιφάνεια του πρώτου τμήματος και η αποσυναρμολόγηση/συναρμολόγηση της γεωτρητικής στήλης όπως στη μέθοδο πυρήνα.

Το κύριο μειονέκτημα της κοχλιωτής διάτρησης μπορεί να θεωρηθεί η αδυναμία εργασίας σε μη συνεκτικά και πολύ σκληρά εδάφη, αλλά ταυτόχρονα ο κοχλίας είναι το ιδανικό εργαλείο για διάτρηση σε αργιλώδη, μικτά (πηλός και αμμοπηλός) και μαλακά αργιλικά εδάφη.

Ένα ακόμη μειονέκτημα που περιορίζει τη χρήση του κοχλία για την κατασκευή υδροφόρων οπών είναι η ανάγκη χρήσης της μεθόδου κρουστικού σχοινιού για τον καθαρισμό του στελέχους από το θρυμματισμένο υλικό.

Το όμοιο κοχλία – σπειροειδές χρησιμοποιείται ευρέως στη χειροκίνητη διάτρηση. Με τον ίδιο τρόπο καταστρέφει το πέτρωμα και το συλλαμβάνει με τα πτερύγια για να το ανυψώσει.

Χαρακτηριστικά της περιστροφικής γεώτρησης

Η περιστροφική διάτρηση είναι μια μέθοδος περιστροφικής-δονητικής διάτρησης, κατά την οποία η καταστροφή του εδάφους πραγματοποιείται με τη βοήθεια ενός κοπτικού εργαλείου, που κινείται στο μέτωπο της οπής από τον ρότορα της γεωτρητικής διάταξης. Ο ρότορας περιστρέφεται από τον κινητήρα του οχήματος ή από έναν ξεχωριστά τοποθετημένο ηλεκτροκινητήρα μέσω του κινητήριου άξονα.

Το θρυμματισμένο έδαφος ξεπλένεται από το φρέαρ της οπής με τη μέθοδο της άμεσης ή ανάστροφης έκπλυσης. Το υγρό έκπλυσης μπορεί να τροφοδοτηθεί είτε με φυσική ροή είτε με αντλιοστάσιο.

Οι περισσότερες αρτεσιανές γεωτρήσεις πραγματοποιούνται με τη μέθοδο της περιστροφικής γεώτρησης: με τη χρήση τρυπανιού που περιστρέφεται από έναν περιστροφέα, ακολουθούμενη από πλύση της γεώτρησης και στερέωση με σωλήνες επένδυσης.

Η περιστροφική γεώτρηση χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη βραχωδών και ημιβραχωδών εδαφών κατά την κατασκευή βαθιών γεωτρήσεων έως 150 μ. Μια περιστροφική γεωτρητική μονάδα με σωστά επιλεγμένο τρυπάνι και βαρείς σωλήνες γεώτρησης αντιμετωπίζει εξαιρετικά τα βραχώδη πετρώματα.

Οι ειδικοί γεωτρήσεων συνιστούν τη χρήση αυτής της μεθόδου γεώτρησης υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

1. Η υδρογεωλογική τομή της περιοχής έχει μελετηθεί αρκετά καλά. Είναι γνωστό ότι θα γίνει γεώτρηση σε βραχώδη πετρώματα. Είναι γνωστό το βάθος του υδροφόρου στρώματος στα μητρικά πετρώματα.
2. Το υπόγειο νερό έχει την χαρακτηριστική πίεση των αρτεσιανών γεωτρήσεων
3. Υπάρχει η δυνατότητα αδιάκοπης παροχής τεχνικού νερού για την πλύση της γεώτρησης.

Στις νότιες περιοχές, η περιστροφική γεώτρηση μπορεί να πραγματοποιείται όλο το χρόνο, ενώ σε βόρειο κλίμα η εφαρμογή αυτής της μεθόδου είναι περιορισμένη λόγω της πιθανότητας κατάψυξης του υγρού πλύσης.

Εξοπλισμός και εργαλεία που εφαρμόζονται

Η περιστροφική γεώτρηση υδροφόρων γεωτρήσεων πραγματοποιείται με τη χρήση ενός πλαισιακού ή δικτυωτού πύργου, πάνω στον οποίο βρίσκονται ο ανυψωτικός εξοπλισμός και τα υπόλοιπα στοιχεία της γεωτρητικής μονάδας. Ο πύργος επιτρέπει την ανύψωση και καθίζηση των στηλών γεώτρησης στη γεώτρηση.

Στη σύνθεση της περιστροφικής γεωτρητικής μονάδας περιλαμβάνονται:

• Πλαισιακός ή δικτυωτός πύργος;
• Κινητήρας με μετάδοση κίνησης;
• Περιστροφέας και στήλη γεώτρησης;
• Αντλητικός εξοπλισμός και σύστημα καθαρισμού του υγρού πλύσης;
• Ανυψωτικός εξοπλισμός, γραμμή πίεσης, στροφέας, στεγανοποιήσεις κ.λπ.

Στις αυτοκινούμενες μονάδες, ως κινητήρας χρησιμοποιείται ο κινητήρας εσωτερικής καύσης του οχήματος, στη βάση του οποίου είναι τοποθετημένο το γεωτρητικό συγκρότημα. Σε αυτή την περίπτωση, η ισχύς του κινητήρα ρυθμίζει τις στροφές του γεωτρητικού εργαλείου.

Ως πηγή ενέργειας για την περιστροφική γεωτρητική μονάδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας σταθερός ή φορητός ηλεκτροκινητήρας, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης του οχήματος, γεννήτριες

Ο περιστροφέας, μέσω ενός οδοντωτού μηχανισμού, μεταδίδει περιστροφή στον οδηγό σωλήνα, ο οποίος με τη σειρά του τη μεταδίδει στο κύριο γεωτρητικό εργαλείο – το τρυπάνι. Το τρυπάνι μπορεί να έχει διάφορες μορφές και κατασκευάζεται από υλικά υψηλής αντοχής: σύνθετα υλικά, χάλυβας με διαμαντένια επικάλυψη κ.λπ.

Για κάθε τύπο εδάφους επιλέγεται ένα συγκεκριμένο μέγεθος και σχήμα τρυπανιού, εξασφαλίζοντας έτσι υψηλή απόδοση και ταχύτητα διάτρησης.

Ιδιομορφία της περιστροφικής τεχνολογίας

Η περιστροφική διάτρηση γεωτρήσεων για νερό πραγματοποιείται σε τρία στάδια:

1. Καταστροφή του πετρώματος με τη βοήθεια κοπτήρα.
2. Μεταφορά του θρυμματισμένου πετρώματος στην επιφάνεια μέσω ροής εγχυόμενου νερού.
3. Ενίσχυση των τοιχωμάτων της γεώτρησης με σωλήνες περιβλήματος.

Η μεταφορά του θρυμματισμένου εδάφους γίνεται με ανάστροφη ή άμεση πλύση. Η επιλογή της μεθόδου πλύσης εξαρτάται από τις συγκεκριμένες συνθήκες: βάθος γεώτρησης, τύπος εδαφών, ύπαρξη του απαραίτητου όγκου νερού πλύσης.

Κατά κανόνα, σε ιδιωτικές εκμεταλλεύσεις χρησιμοποιείται η τεχνολογία διάτρησης με άμεση πλύση, η οποία περιλαμβάνει τα εξής στάδια:

• εμβάθυνση στο έδαφος κοπτήρα μεγάλης διαμέτρου·
• περιστροφή του κοπτήρα υπό την επίδραση του περιστροφέα·
• τοποθέτηση γεωτρητικών σωλήνων και εγκατάσταση βαρέων σωλήνων μεταξύ αυτών και του κοπτήρα·
• αφαίρεση του χρησιμοποιημένου εδάφους με πίεση υγρού μέσω αντλίας·
• εγκατάσταση σωλήνα περιβλήματος για την αποφυγή κατάρρευσης του εδάφους εντός της γεώτρησης·
• διάτρηση με κοπτήρα μικρότερης διαμέτρου και επανάληψη ολόκληρου του κύκλου.

Στην ανάστροφη πλύση, το έδαφος μεταφέρεται έξω από τη γεώτρηση μέσω των σωλήνων της γεωτρητικής στήλης, ενώ το υγρό πλύσης χύνεται μεταξύ των τοιχωμάτων της γεώτρησης και των σωλήνων.

Το νερό ρέει αυτομάτως σε μια προπαρασκευασμένη δεξαμενή, όπου καθαρίζεται από το έδαφος και τη λάσπη, και επιστρέφει στη γεωτρητική στήλη για μια νέα ποσότητα χρησιμοποιημένου πετρώματος.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, κατά την εκτέλεση περιστροφικής διάτρησης, δεν εφαρμόζεται άμεση ή ανάστροφη πλύση, αλλά εμφύσηση αέρα υπό πίεση που δημιουργείται με τη βοήθεια συμπιεστή.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της περιστροφικής γεώτρησης

Το κύριο πλεονέκτημα της περιστροφικής μεθόδου είναι η δυνατότητα διάτρησης βαθιών γεωτρήσεων με λήψη νερού σε ρωγματώδη ασβεστόλιθο.

Επιπλέον, αυτή η μέθοδος διάτρησης έχει τα εξής πλεονεκτήματα:

• υψηλή ποιότητα αποκάλυψης του υδροφόρου ορίζοντα σε μητρικά βραχώδη πετρώματα·
• δυνατότητα κατασκευής γεώτρησης μεγάλης διαμέτρου έως 200 cm·
• υψηλή ταχύτητα διάτρησης, χαμηλό κόστος ενεργειακών πόρων.

Σημαντικό μειονέκτημα της περιστροφικής διάτρησης μπορεί να θεωρηθεί η ανάγκη οργάνωσης της πλύσης της γεώτρησης.

Ποια μέθοδο γεώτρησης να επιλέξετε;

Όλες οι εξεταζόμενες μέθοδοι μηχανικής διάτρησης εφαρμόζονται ευρέως για την κατασκευή υδροφόρων γεωτρήσεων.

Συνοψίζοντας, μπορεί να λεχθεί ότι:

1. Η διάτρηση με πυρηνολήπτη ενδείκνυται για διάνοιξη σε πλαστικά αργιλικά εδάφη. Η μέθοδος πυρηνοληψίας είναι κατάλληλη για την κατασκευή των περισσότερων υδροληπτικών έργων, και εάν χρειαστεί, χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με τη διάτρηση κρουστικού σχοινιού.
2. Η βιδωτή γεώτρηση είναι παρόμοια σε εφαρμογή με τη μέθοδο της πυρηνοληψίας. Διαφέρει από αυτήν λόγω της κακής καθαριότητας της οπής, απαιτεί υποχρεωτική χρήση καλαθιού ή μακροχρόνιας έκπλυσης του φρεατίου πριν από τη λειτουργία.
3. Η περιστροφική γεώτρηση είναι η βέλτιστη επιλογή για τη διάνοιξη φρεατίων σε βραχώδη εδάφη.

Το κόστος ανάπτυξης ενός φρεατίου με χρήση μιας ή άλλης μεθόδου γεώτρησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται, καθώς και από τις κατηγορίες των διάτρητων πετρωμάτων ως προς τη διατρησιμότητα.

Μια σωστά επιλεγμένη μέθοδος γεώτρησης φρεατίου θα βοηθήσει όχι μόνο να μειώσει το χρονικό κόστος της γεώτρησης, αλλά και να επιτρέψει στο μέλλον τη λειτουργία της πηγής νερού χωρίς προβλήματα.

Σχετικά με το πώς να φτιάξετε ένα γεωτρύπανο με τα χέρια σας, μπορείτε να διαβάσετε σε ένα άλλο δημοφιλές άρθρο της ιστοσελίδας μας.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Βίντεο #1. Επίδειξη της αρχής της κλασικής πυρηνοληπτικής γεώτρησης με εξαγωγή πυρήνα με πίεση νερού:

Βίντεο #2. Χαρακτηριστικά της βιδωτής γεώτρησης φρεατίου:

Βίντεο #3. Πυρηνοληπτική γεώτρηση φρεατίου με έκπλυση του πυθμένα και εγκατάσταση διπλού περιβλήματος, του οποίου το εξωτερικό μέρος είναι κατασκευασμένο από ατσάλινους σωλήνες, το εσωτερικό από πολυμερικά:

Η γεώτρηση ενός υδροφόρου φρεατίου είναι μια κοπιαστική διαδικασία. Από την ορθότητα της επιλεγμένης μεθόδου γεώτρησης εξαρτάται όχι μόνο η ταχύτητα κατασκευής μιας αυτόνομης πηγής νερού, αλλά και το οικονομικό κόστος.

Το πρώτο πράγμα στο οποίο πρέπει να δώσετε προσοχή κατά την επιλογή μεθόδου γεώτρησης είναι ο τύπος εδάφους και το βάθος του υδροφόρου στρώματος. Βάσει αυτών των παραμέτρων, θα μπορέσετε να επιλέξετε τη βέλτιστη επιλογή που θα σας επιτρέψει να ανοίξετε ένα φρεάτιο γρήγορα και φθηνά.

Θέλετε να μοιραστείτε μια ιστορία γεώτρησης φρεατίου στο δικό σας οικόπεδο ή χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με το θέμα του άρθρου; Παρακαλώ, αφήστε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ. Εδώ μπορείτε επίσης να κάνετε μια ερώτηση ή να επισημάνετε αμφιλεγόμενα σημεία στο κείμενο.