Что такое шурф, и бурение под него. Шурфы – что это такое? Устройство шурфов Шурф в нефтяной промышленности

04.03.2020

«Шурфы» - слово, которое изначально ассоциировалось с геологическими раскопками. В дальнейшем оно нашло свое применение в геодезии, археологии, строительстве, в инженерных исследованиях коммуникаций. Какие бывают шурфы? Что это такое? Их устройство и особенности мы рассмотрим подробнее.

Шурф: определение

Этим словом в геологии обозначали вертикальное или наклонное углубление в земле для поиска и разведки полезных ископаемых. Сечение таких устройств бывает круглое (их еще называют дудками), прямоугольное, квадратное. Основная особенность - небольшие параметры от 800 до 4000 мм, глубина – до 40 м. Эти геологические выработки применяются для спуска/подъема людей, груза в шахту/на поверхность. В рыхлых почвах эти устройства требуют фиксации балками для предотвращения осыпания.

Учитывая вышеизложенное, невозможно недооценить шурфы. Значение слова разобрали, следует рассмотреть специфику использования, виды, устройство.

Сферы применения

Выделяют четыре основных направления использования шурфов:

для детального изучения геологического разреза;
отбора грунтовых образцов не разрушенного монолита;
полевых инженерно-геологических исследований;
гидрогеологических исследований.

Как видно, сфера применения шурфов со временем сильно расширилась.

Исследовательские работы такого плана производят в двух основных направлениях:

инженерно-геологических;
специального назначения (используются для оценки состояния фундамента; главная цель - выяснить причину возникших деформаций).

По размерам шурфы разделяют на три группы:

Мелкие. Глубина залегания – до 3 м. Как правило, такие устройства не требуют фиксации. Часто используются в инженерных исследованиях (около 60 %).
Средние. Глубина составляет не более 10 м. При их устройстве уже предусматривается система вентиляции. Заглубление производят с помощью буровых установок.
Глубокие. Параметр залегания – от 10 м. Используются для решения специальных задач.

Устройство шурфов

Для монтажа таких объектов может применяться как ручной способ, так и использование спецтехники.

Основные параметры для шурфов выбираются в зависимости от предполагаемых работ, вида грунта. Рекомендованные габариты:

Прямоугольное, квадратное сечение: 1000 х 1250 мм, 1000 х 1500 мм, 1500 х 1500 мм, 2000 х 1500 мм. Выбираемый параметр зависит и от глубины устройства: при высоте шурфа 3000 мм - 1250 мм, 10 000 мм - 1500 мм, до 20 000 мм - 2000 мм, свыше 20 000 мм - 4000 мм.
Круглое сечение: от 700 до 1000 мм. Дудки с углублением до 10 000 мм - диаметр не менее 650 мм, свыше 10 000 мм - от 700 до 1000 мм.

Какие бывают шурфы, что это такое, мы разобрали. Теперь рассмотрим специфику применения в строительстве.

Шурфы специального назначения

Фундамент является основой дома. От его качества и состояния зависит целостность всего строения. Поэтому своевременная оценка - важная составляющая в реставрационных и строительных работах. Шурфы для исследования применяются в следующих случаях:

Надстройка дополнительного этажа, не учтенного в первоначальном проекте. Оценивается состояние фундамента и возможность добавочной нагрузки на него.
Техническая переоснастка. В строительстве - замена, модернизация инженерных сетей.
Капитального ремонта. Оценка обоснованности проведения работ.
Появление трещин на фасаде здания, перекосов дверных проемов. Такие дефекты говорят о деформации фундамента.
Недопустимые просадки строения. Этот недостаток может привести к полному разрушению сооружения.
При планировании закладки нового фундамента вблизи имеющегося. Оценивается возможное негативное влияние одного на другой.

Причины возникновения деформации можно выявить через шурфы.

Значение таких исследований - возможность выявления фактора разрушения фундамента и его устранение. Главными причинами, оказывающими прямое влияние на основание здания, могут быть:

Атмосферные осадки. Они могут накапливаться и подтачивать основание. Избыток осадков выше среднего может спровоцировать поднятие грунтовых вод, что также оказывает негативное влияние на состояние фундамента.
Утечка воды из коммуникаций. Параллельно может проводиться исследование их состояния.
Недочеты по уплотнению основания и обратной засыпки.
Смещение грунтовых слоев по отношению друг к другу и прочие.

Своевременное выявление причин разрушения фундамента и их устранение могут продлить жизнь строения.

Особенности шурфов в строительстве

Факторы, влияющие на выбор места для исследования:

наличие явной деформации на определенном участке здания;
наиболее загруженный фрагмент строения;
если дом многосекционный, то исследованию подвергается каждая секция;
при наличии дополнительных опор, их также осматривают;
при реставрации определяют места, где установлены несущие стены и опоры.

Шурфы углубляют ниже уровня фундамента, чтобы была возможность исследовать состояние основания.

Для ленточного фундамента обследование может производиться и внутри здания, и снаружи. Шурф выкапывается таким образом, чтобы был доступ к основанию.

Для столбчатых фундаментов могут быть три вида исследовательских углублений:

Двухстороннее. Обнажают две смежные стороны опоры.
Угловое. Также очищают две стороны основания, но до половины ширины.
Периметрическое. Применяется в экстренных случаях, когда требуются основательные исследования и самого основания, и прилегающего грунта.

Шурфы в строительстве используются мелкого, изредка среднего углубления.

Виды исследований

Какие варианты исследований помогают производить шурфы? Что это такое? Какое это имеет значение для оценки состояния фундамента?

Чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим перечень исследовательских работ:

Глубина залегания фундамента. Соответствует ли эта величина весу, высоте строения и грунту.
Габариты. Соответствие проектной документации.
Тип и прочностные данные.
Обнаружение дефектов и причины их возникновения.
Качество используемых материалов. Выявляется с помощью забора образцов и их исследования в лаборатории.
Сохранность и качество гидроизоляции.
Изменение вертикали.
Состояние основания.
Наличие усилений.

Такие исследования помогают определить срок службы здания; возможность проведения реставрационных работ, надстройки дополнительного этажа.

Как видно, переоценить важность таких устройств, как шурф, для строительной отрасли сложно.

Негативные последствия применения шурфов

Иногда при устройстве углублений могут возникать следующие последствия:

шум при разрушении бетонных конструкций;
грязь и пыль;
рост показателей влажности;
подтопление, если не произведена своевременная откачка атмосферных вод;
нарушение гидроизоляции основания;
невозможность эксплуатации объектов, подлежащих обследованию;
затруднение движения вблизи обследуемых участков.

Важно, чтобы все работы производились под руководством профессионалов. Это поможет избежать ряда негативных последствий.

Геодезические исследования и шурфы

Еще на стадии проектирования важным является результат геодезического исследования, которое позволяет определить вид грунта, глубину залегания грунтовых вод, наличие подземных инженерных сетей и прочее. Эти данные помогают определиться с типом фундамента, глубиной его залегания и инженерных сетей, с видом материалов для строительства и многое другое.

Поэтому применение исследования с помощью шурфов на этапе проектирования определяет качество и длительность срока службы будущего строения. «Какие бывают шурфы, что это такое; их устройство и особенности; важность для строительных, геодезических и инженерных работ» - тема актуальная и перспективная. С помощью этих устройств можно продлить жизнь старого строения и увеличить срок службы возводимого здания.

Каждый кладоискатель, который занимается поиском сокровищ в домах старой постройки, прекрасно знает, что вскрыть напластования земли традиционными методами сложно.

Также строители и ремонтники оснований понимают, что в условиях плотной городской застройки сделать качественный ремонт основания достаточно сложно, ведь неизвестно, какая глубина залегания основания, его тип и размеры, даже толщину порой сложно вычислить. Поэтому, когда нужно сделать обследование фундаментов, рекомендуется использовать технологию шурфования.

В чем суть такой технологии

Когда на здании есть видимые следы повреждения, связанные с разрушением фундамента, тогда нужно определить степень повреждения конструкции и возможности ее ремонта. В таких случаях категорически запрещено использовать бурение скважин, ведь разрушение может продолжаться. В таких случаях копают шурф в нескольких местах.

Шурф – это глубокая круглая яма, которая выкапывается на максимально возможную глубину вдоль внешней или внутренней поверхности фундамента. Когда проводится обследование фундаментов с целью ремонта или реставрации, то таких шурфов может быть около десятка, а иногда еще и больше.

Расположены шурфы симметрично по отношению к поверхности, их в большинстве случаев обустраивают на внешней стороне здания, ведь внутри копать тяжело.

Когда нужно проводить обследование оснований и фундаментов

При плановом увеличении этажности здания;
Изменении назначения здания, технического переоснащения производственного здания;
Капитального или планового ремонта фундамента, связанного с возникновением видимых признаков деформации несущей конструкции;
При появлении значительных трещин, деформаций и просадок цокольного этажа, а также фасада дома;
При возникновении просадок, не связанных из сезонными колебаниями почвы;
При проектировании и старте возведения неподалеку других зданий;
Если нужно провести реставрационно-восстановительные работы в памятках архитектуры, скульптурах с пьедесталами и прочими аналогичными сооружениями.

В некоторых случаях, для обследования фундаментов и получения готового результата будет достаточно изучения технической документации на здание. Но для старых строений таких проектов просто не найти, ведь их не существует, а строительных архивов тогда не вели.

Но, когда здание дает систематические просадки, ситуация усугубляется, а также нужно проводить реставрацию существующего здания, тогда обследование фундамента делается в полном объеме. И шурфование тут будет оптимальным методом.

Причины деформации и разрушения фундаментов зданий:

Дождевая вода, которая проникла вглубь фундамента через трещины, поры или поврежденную дренажную систему;
Агрессивные подземные воды, загрязненные химическими веществами, которые попали вглубь основания с поврежденных канализационных коллекторов;
Поднятые выше допустимого уровня грунтовые воды;
Когда были допущены ошибки в проектировании основания, использовались не качественные строительные материалы и изделия, не рассчитанные на расчетные нагрузки;
Естественное старение строительных материалов, в частности песчаника, известняка и бута;
Через возникновение сторонней вибрации со стороны новых промышленных и административных сооружений, которая воздействует на фундамент с внешней стороны;
Смещение грунтовых слоев, прочие причины.

Метод шурфования позволяет четко установить состав основания, его глубину заложения и состав минеральный составляющих. При шурфовании проводится отбор проб грунта и фундамента на различной глубине, проводится визуальный осмотр конструкции и отбираются пробы строительных составов. Нередко приходится полностью вскрывать фундамент с целью обследовать состояние арматурных слоев.

Как правильно устраивать шурфы

Учитывая, что шурф – это вырытая вертикально или под небольшим углом яма, которая полностью открывает поверхность фундамента, то и копать ее нужно правильно.

Места установки углублений подбираются в каждом конкретном случае индивидуально, приоритетными считаются места с четко локализованными повреждениями основания. Также шурфы могут иметь вид длинной траншеи, если нужно обследовать смежные участки ленточного основания.

При выборе места копания не нужно отталкиваться только от удобства работы. Обследование фундаментов должно проводиться в полном объеме независимо от сложности проводимых работ, ведь реконструкция и ремонт оснований всегда проводится в густонаселенных районах с плотной застройкой.

Поэтому, перед началом работ нужно предупредить окружающих, а все такие работы имеют временный характер и уже через несколько дней ямы снова засыпают грунтом.

Обследование оснований и фундаментов несет вынужденный и критичный характер в местах ясно видимых критичных повреждений. Также шурфование проводится:

в каждой самостоятельной части секционного многоэтажного дома;

в местах установки дополнительных опор.

Также особого внимания требуют участки, где повреждение здания считается критическим. В таких случаях шурфы устанавливают не только в аварийной зоне, но и на соседних участках с целью обнаружить надежные зоны и методом переноса нагрузки уравновесить здание.

Как правило, при реконструкции дома, обследование фундамента делается по всему периметру здания, а вот при возможной надстройке – только в конкретной зоне.

Сколько нужно делать шурфов?

Количество зависит от степени повреждения фундамента. Если это ленточный или монолитный фундамент, тогда шурфы делают каждых 1 метр или еще ближе. Также всегда выполняют 2-3 контрольных отбора проб в независимых местах, чтобы затем сделать сравнительный анализ состава фундамента и грунта вокруг него.
Если нужно провести только обследование, тогда делают 2-3 шурфа на каждых 10 метров длины основания.
При устранении поступления грунтовых вод выкапываются ямы уже в заблаговременно высушенных участках подвала или цокольного этажа. А если проводится углубление подвала, тогда достаточно и одной ямы посередине каждой стены.
В случаях обнаружения колебаний уровня основания или значительной просадки, шурфы устанавливают двухсторонние, чтобы найти причину просадки.

Все шурфы всегда выкапывают на глубину ниже подошвы основания еще минимум на полметра.

Результаты шурфования могут быть следующими:

есть данные о глубине заложения подземной части;
получены габаритные размеры основания;
с лаборатории поступила информация о состоянии фундамента и степени его прочности;
наличие дефектов и разрушения;
класс бетона, марка камня;
есть данные о состоянии гидроизоляции;
можно проверить геометрию основания;
также всегда обнаружится усиление нагрузок на конкретный участок фундамента.

Как нужно вскрывать фундаменты методом шурфования

Учитывая, что одной из стенок шурфа, который используется для обследования оснований, будет внешняя поверхность фундамента, тогда существует три основных варианта их вскрытия:

двухсторонний – тогда шурф выкапывается по обеих сторонам симметрично и соединяется снизу подошвы. Применяется, если в наличии есть значительные деформационные проседания или при возможности влияния избыточных нагрузок от надстроенных конструкций.
угловой – яму копают также с обеих сторон, но она не соединяется и имеет небольшой уклон. Глубина в таких случаях может быть не до самого дна подошвы. Его устраивают при одинаковых размерах железобетонного основания и отсутствия влияния осадочных процессов. При обследовании фундаментов промышленных объектов также учитывается равномерность нагрузок от смонтированного оборудования и отсутствие возможности демонтажа.
периметрический – полное оголение всех поверхностей фундамента с трех сторон, а четвертая может не оголяться. Этот метод используется в критических ситуациях, когда нужно провести полный осмотр основания или грунта. Но вскрытие фундамента, в этом случае, допускается производить не сразу по всему периметру, а только участками, составляющими длину не более полутора метров, иначе может произойти обрушение обследуемой постройки.

Иногда возникает ситуация, когда для небольшого частного дома шурфов используется больше, чем при обследовании огромного промышленного предприятия.

Причина тут кроется в следующем: на обследование в значительной мере влияют конкретные условия проведения анализа и отбора проб, а также предварительные замеры.

Как правило, все это делают профессионалы, поэтому человеческий фактор сведен к минимуму. Бывает, что при первичном отборе проб уже возникают значительные несоответствия конструкции с технической документацией. Поэтому, нужно проводить дополнительное шурфование.

Шурф: определение

Этим словом в геологии обозначали вертикальное или наклонное углубление в земле для поиска и разведки полезных ископаемых. Сечение таких устройств бывает круглое (их еще называют дудками), прямоугольное, квадратное. Основная особенность - небольшие параметры от 800 до 4000 мм, глубина - до 40 м. Эти геологические выработки применяются для спуска/подъема людей, груза в шахту/на поверхность. В рыхлых почвах эти устройства требуют фиксации балками для предотвращения осыпания.

Сферы применения

Выделяют четыре основных направления использования шурфов:

для детального изучения геологического разреза;
отбора грунтовых образцов не разрушенного монолита;
исследований;
гидрогеологических исследований.

Как видно, сфера применения шурфов со временем сильно расширилась.

Виды

Исследовательские работы такого плана производят в двух основных направлениях:

инженерно-геологических;
специального назначения (используются для оценки состояния фундамента; главная цель - выяснить причину возникших деформаций).

По размерам шурфы разделяют на три группы:

Мелкие . Глубина залегания - до 3 м. Как правило, такие устройства не требуют фиксации. Часто используются в инженерных исследованиях (около 60 %).
Средние . Глубина составляет не более 10 м. При их устройстве уже предусматривается система вентиляции. Заглубление производят с помощью буровых установок.
Глубокие . Параметр залегания - от 10 м. Используются для решения специальных задач.

Устройство шурфов

Для монтажа таких объектов может применяться как ручной способ, так и использование спецтехники.

Прямоугольное, квадратное сечение: 1000 х 1250 мм, 1000 х 1500 мм, 1500 х 1500 мм, 2000 х 1500 мм. Выбираемый параметр зависит и от глубины устройства: при высоте шурфа 3000 мм - 1250 мм, 10 000 мм - 1500 мм, до 20 000 мм - 2000 мм, свыше 20 000 мм - 4000 мм.
Круглое сечение: от 700 до 1000 мм. Дудки с углублением до 10 000 мм - диаметр не менее 650 мм, свыше 10 000 мм - от 700 до 1000 мм.

Какие бывают шурфы, что это такое, мы разобрали. Теперь рассмотрим специфику применения в строительстве.

Шурфы специального назначения

Надстройка дополнительного этажа, не учтенного в первоначальном проекте. Оценивается состояние фундамента и возможность добавочной нагрузки на него.
Техническая переоснастка. В строительстве - замена, модернизация
Капитального ремонта. Оценка обоснованности проведения работ.
Появление трещин на фасаде здания, перекосов дверных проемов. Такие дефекты говорят о деформации фундамента.
Недопустимые просадки строения. Этот недостаток может привести к полному разрушению сооружения.
При планировании закладки нового фундамента вблизи имеющегося. Оценивается возможное негативное влияние одного на другой.

Причины возникновения деформации можно выявить через шурфы.

Атмосферные осадки. Они могут накапливаться и подтачивать основание. Избыток осадков выше среднего может спровоцировать поднятие грунтовых вод, что также оказывает негативное влияние на состояние фундамента.
Утечка воды из коммуникаций. Параллельно может проводиться исследование их состояния.
Недочеты по уплотнению основания и обратной засыпки.
Смещение грунтовых слоев по отношению друг к другу и прочие.

Своевременное выявление причин разрушения фундамента и их устранение могут продлить жизнь строения.

Особенности шурфов в строительстве

Факторы, влияющие на выбор места для исследования:

наличие явной деформации на определенном участке здания;
наиболее загруженный фрагмент строения;
если дом многосекционный, то исследованию подвергается каждая секция;
при наличии дополнительных опор, их также осматривают;
при реставрации определяют места, где установлены несущие стены и опоры.

Шурфы углубляют ниже уровня фундамента, чтобы была возможность исследовать состояние основания.

Для ленточного может производиться и внутри здания, и снаружи. Шурф выкапывается таким образом, чтобы был доступ к основанию.

Для могут быть три вида исследовательских углублений:

Двухстороннее . Обнажают две смежные стороны опоры.
Угловое . Также очищают две стороны основания, но до половины ширины.
Периметрическое . Применяется в экстренных случаях, когда требуются основательные исследования и самого основания, и прилегающего грунта.

Шурфы в строительстве используются мелкого, изредка среднего углубления.

Виды исследований

Чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим перечень исследовательских работ:

Глубина залегания фундамента. Соответствует ли эта величина весу, высоте строения и грунту.
Габариты. Соответствие проектной документации.
Тип и прочностные данные.
Обнаружение дефектов и причины их возникновения.
Качество используемых материалов. Выявляется с помощью забора образцов и их исследования в лаборатории.
Сохранность и качество гидроизоляции.
Изменение вертикали.
Состояние основания.
Наличие усилений.

Как видно, переоценить важность таких устройств, как шурф, для строительной отрасли сложно.

Негативные последствия применения шурфов

Иногда при устройстве углублений могут возникать следующие последствия:

шум при разрушении бетонных конструкций;
грязь и пыль;
рост показателей влажности;
подтопление, если не произведена своевременная откачка атмосферных вод;
нарушение гидроизоляции основания;
невозможность эксплуатации объектов, подлежащих обследованию;
затруднение движения вблизи обследуемых участков.

Геодезические исследования и шурфы

Еще на важным является результат геодезического исследования, которое позволяет определить вид наличие подземных инженерных сетей и прочее. Эти данные помогают определиться с глубиной его залегания и инженерных сетей, с видом материалов для строительства и многое другое.

ШУРФ-неглубокая скважина, сооружаемая рядом с ротором и предназначенная для опускания ведущей трубы во время наращивания бурильных труб в периоды, когда не бурят.

Под шурф бурят турбобуром или ротором. Для забуривания подшурф турбобуром над устьем скважины предварительно собирают долото, турбобур и ведущую трубу.

На линии, соединяющей центр скважины с правой опорой вышки (со стороны мостков) на расстоянии 1, 5...2, 0 м от оси скважины вырубают отверстие для шурфовой трубы. К той же опоре вышки временно на уровне 1, 5...2, 0 м от пола буровой привязывают ролик и пеньковый канат диаметром 28, 5 мм и длиной 12... 15 м. Забуривание под шурф производится в следующем порядке. Затаскивают турбобур с долотом в прорубленное подшурф отверстие. Корпус турбобура обвивается не менее чем тремя витками пенькового каната. При этом набегающий конец каната (по направлению вращения корпуса турбобура) должен быть привязан к опоре вышки, а сбегающий конец каната перекидывается через блочок и соединяется с контргрузом. Перемещение турбобура с ведущей трубой в вертикальном положении обеспечивается перепусканием витков пенькового каната при сохранении соответствующего натяжения.

Для безопасного буренияшурфа с помощью турбобуров или электробура на ряде предприятий используют специальное приспособление, выполненное в виде двух кованых пластин, изогнутых по форме ведущей трубы. Пластины надевают на ведущую трубу и скрепляют между собой четырьмя болтами. В имеющиеся специальные отверстия с обеих сторон пластин продевают стальной канат, обвивают его вокруг вертлюга против часовой стрелки и крепят в зеве крюка. Крюк фиксируют стопором. При бурении под шурф ведущая труба удерживается от вращения подвесной частью талевой системы, инерции которой достаточно для гашения реактивного момента.

Шурф пробуривают глубиной 15... 16 м. Затем в шурфопускают две свинченные обсадные трубы (двухтрубку) диаметром 273 мм, верхний конец двухтрубки снабжается козырьком для облегчения завода в шурф конца ведущей трубы. При бурении под шурф ротором привод его может быть осуществлен либо через лебедку, либо через индивидуальный привод. При бурении под шурф с приводом через лебедку ротор подтаскивают к месту шурфа и устанавливают наклонно, для чего под салазки ротора со стороны мостков подкладывают доску толщиной 90 мм. Вращение ротору передают при помощи цепи, надетой на цепное колесо малой скорости барабана лебедки. При бурении под шурф при помощи индивидуального привода ротор устанавливают и укрепляют на месте бурения шурфа на расстоянии 1, 5...2, 0 м от устья скважины.