Норма расхода бентонита на погонный метр при ГНБ по СП 341
Норма расхода бентонита на погонный метр при ГНБ — величина расчётная, а не табличная: её выводят через объём бурового раствора по приложению Л СП 341.1325800.2017 (V ≈ π·D²/4 · L · F, где D — диаметр расширения, L — длина перехода, F — грунтовый коэффициент) и концентрацию рецептуры. Для бентонита Альбрехта-MV типовая концентрация — 17–25 кг/м³ в зависимости от грунта; например, для перехода 200 м при диаметре расширения 0,4 м и грунте III группы (F=5) расчёт по этой методике даёт ориентировочно 16,3 кг/м. Итоговый расход на метр зависит ещё и от того, насколько грунт поглощает раствор и используется ли на объекте регенерация.
Почему важно считать расход, а не брать «с запасом»
Недостаток раствора на объекте ГНБ — это остановка расширения, ожидание довоза и потеря смены; избыток — переплата за мешки и их утилизация или хранение. Отраслевой журнал Trenchless Technology в материале о подготовке бурового раствора прямо называет обе стороны этой ошибки: при нехватке раствора возникает «эффект пудинга» — непредвиденные выбросы раствора на поверхность, — а параллельно с этим риском источник называет и другие последствия недостатка потока: вспучивание грунта и риск растяжения продукта или прихвата бурового инструмента в скважине. Избыточный замес источник прямо называет лишними, бесполезными затратами. Расчёт по формуле с поправкой на грунт — способ не попасть ни в одну из этих ситуаций.
Грунтовый коэффициент (F) — поправочный коэффициент в формуле объёма раствора, который учитывает не только геометрический объём канала, но и технологическую циркуляцию, поглощение раствора грунтом и необходимость надёжного выноса шлама; чем твёрже и трещиноватее грунт, тем выше F.
Формула расчёта объёма раствора по СП 341
Для установок классов Мини и Миди приложение Л задаёт общий объём раствора на переход через геометрический объём канала, умноженный на грунтовый коэффициент:
V ≈ (π · D² / 4) · L · F , м³
где D — наибольший диаметр расширения скважины (м), L — расчётная длина скважины по профилю перехода (м), F — грунтовый коэффициент из таблицы Л.1 СП 341. Это упрощённая запись главного множителя формулы — в полном расчёте по Л.1–Л.2 дополнительно учитываются начальный объём приготовления раствора (отдельное слагаемое, зависящее от класса установки) и возможное увеличение длины скважины за счёт перебура (ΔL); точные значения этих слагаемых смотрите по полному тексту приложения Л. С учётом потерь приготавливаемый объём получается больше расчётного: Vприг = V · (1 + kп), где kп — коэффициент учёта потерь бурового раствора; СП прямо указывает, что в зависимости от применяемой системы регенерации он принимается от 0,1 до 0,5 — то есть регенерация не просто желательна, а напрямую нормирует этот коэффициент. Без регенерации в проекте методика задаёт иное (большее) значение kп, точную цифру для этого случая берите из полного текста приложения Л. Для установок классов Макси и Мега приложение Л требует более детального расчёта — отдельно по пилотной скважине, по каждой ступени расширения, калибровке и протягиванию, с суммированием объёмов по этапам.
Из объёма раствора переходят к массе бентонита простым умножением: m = C · V, где C — концентрация рецептуры (кг/м³). Норма расхода на погонный метр — это масса, делённая на длину перехода (кг/м).
Важная оговорка: формула выше и таблица F ниже — это упрощённая версия методики приложения Л для прикидки объёма, а не полная копия формул Л.1–Л.3 (слагаемое начального объёма и перебур ΔL в примере ниже не учтены). Кроме того, СП 341.1325800.2017 с 2017 года действует «с изменениями и дополнениями» — в документ вносились поправки. Для проектной документации (ППР) берите точные формулы и коэффициенты из действующей на момент расчёта редакции СП, а не только из этой статьи — это общее правило работы с любым сводом правил, а не специфика именно приложения Л.
Грунтовый коэффициент F по группам грунтов
Таблица Л.1 СП 341 связывает F с группой грунтов по буримости (группы определены в приложении И того же свода правил). Ниже — укрупнённый ориентир: в оригинальной таблице каждая группа на деле разбита на 2–3 подстроки по конкретным породам с разными значениями F внутри одной группы (например, в III группе отдельно идут плотные пески и породы с галькой), поэтому диапазон в столбце справа — это разброс по подстрокам группы, а не единое число; точное значение для конкретной породы смотрите по полному тексту СП:
| Группа грунтов (прил. И) | Характер грунтов | F, ориентир по СП 341 |
|---|---|---|
| I | Пески, супеси, лессовидные породы | 3 |
| I (илы, пластичные глины) | Илы, текучие и пластичные глины | 5 |
| II | Плотные супеси, твёрдый суглинок | 4 |
| III | Песчано-глинистые с галькой/щебнем, плотные пески | 5–6 |
| IV | Мерзлые водоносные пески, глинистые песчаники, мергель | 5–7 |
| V | Мерзлые породы, песчаники, известняки | 6–8 |
| VI | Конгломераты, плотные известняки, доломиты | 7–9 |
| VII | Конгломераты с галькой изверженных пород, кварцевые песчаники | 9–10 и выше |
Это не полная шкала: в оригинальной таблице Л.1 градация групп грунтов продолжается и дальше VII — для очень твёрдых и скальных пород смотрите полный текст СП. Для трещиноватых пород любой группы СП 341 прямо допускает увеличение F до 1,5 раз. Ошибка в выборе группы — самый частый источник расхождения расчётного и фактического расхода раствора.
От объёма раствора к расходу бентонита на метр
Для бентонита Альбрехта-MV производитель указывает дозировку на кубометр воды (на практике — концентрацию рецептуры C для формулы) в зависимости от грунта:
| Тип грунта | Концентрация, кг/м³ |
|---|---|
| Суглинки и супеси | 17–20 |
| Песок | 20–23 |
| Песок обводнённый | 23–25 |
| Гравий | 23–25 |
Пример расчёта (цифры иллюстративные, для перехода 200 м, D = 0,4 м, грунт III группы F = 5, kп = 0,3, C = 20 кг/м³):
V ≈ 3,14 · 0,16 / 4 · 200 · 5 ≈ 125,6 м³
Vприг ≈ 125,6 · 1,3 ≈ 163 м³
m ≈ 20 · 163 ≈ 3 260 кг
Норма на погонный метр ≈ 16,3 кг/м.
На реальном объекте F и C уточняют по геологическим изысканиям и по факту — после пилотной скважины, когда видно реальное поглощение раствора грунтом.
Как регенерация снижает фактический расход
Коэффициент kп в формуле напрямую зависит от того, есть ли на объекте система регенерации раствора и насколько эффективно она очищает его от шлама. Без регенерации весь приготовленный объём расходуется безвозвратно; с рабочей системой очистки часть раствора возвращается в цикл повторно, и приготавливаемый объём (а значит и расход бентонита на метр) снижается — конкретная цифра зависит от модели системы, грунта и качества очистки, и её разумно уточнять под конкретный объект, а не брать усреднённый процент из общих источников. Регулярный контроль параметров раствора (вязкости, плотности, песчаности) при работе с регенерацией — отдельная практика, которую описывают и общие отраслевые руководства по буровым растворам (в их числе NASTT HDD Good Practices Guidelines, раздел по растворам), и которую стоит вести по ходу работ, а не только по факту проблем.
Типичные ошибки при расчёте расхода
| Ошибка | Последствие | Как правильно |
|---|---|---|
| Взять заниженный F «на глаз», не сверяясь с группой грунта | Нехватка раствора в средних и твёрдых породах, «эффект пудинга», потеря циркуляции | Смотреть группу грунта по приложению И и F по таблице Л.1; в трещиноватых породах — ×1,5 |
| Не закладывать коэффициент потерь kп | Остановка в середине расширения, срочная докупка материала | Учитывать kп и то, снижает ли его регенерация на объекте |
| Считать только геометрический объём канала без грунтового коэффициента | Занижение в несколько раз относительно реального расхода | Всегда умножать геометрический объём на F |
| Игнорировать результаты пилотной скважины | Расчётный F не совпадает с фактическим поглощением | Корректировать F и рецептуру по факту после пилота |
| Заказывать с кратным запасом «на всякий случай» | Лишние расходы, хранение и утилизация остатков | Считать по формуле + умеренный технологический запас, а не кратный |
Решение от Альбрехта
ООО «Альбрехта» закрывает цикл расчёта и поставки материалов для раствора:
- Бентонит Альбрехта-MV собственного производства — концентрация 17–25 кг/м³ в зависимости от грунта, со склада в Люберцах;
- НСУ Алмикс — насосно-смесительный узел, который перемешивает компоненты раствора в нужной пропорции, а не «на глаз»; точность дозирования под конкретную модель уточняйте у менеджера;
- системы регенерации — от компактных моделей до крупных, которые снижают коэффициент потерь и фактический расход бентонита на объекте;
- установки DrillTo всей линейки по тяге — от компактных до тяжёлых моделей (условно сопоставимых с классами Мини–Мега по СП 341, хотя сам каталог классифицирует их по тяге, а не по этим классам);
- консультация по подбору грунтового коэффициента F и рецептуры под геологию конкретного объекта, а не усреднённая цифра из интернета.
Частые вопросы
Как быстро прикинуть расход бентонита на 100 метров перехода?
Возьмите диаметр расширения D (м), грунтовый коэффициент F по таблице Л.1 и концентрацию C (например, 20 кг/м³ для суглинка). V ≈ 0,785 · D² · L · F, затем m = C · V · (1 + kп). Это ориентир для прикидки, а не замена полного расчёта по ППР.
Можно ли использовать один и тот же F на весь переход?
Только если геология на всей трассе однородная. При смене групп грунтов или появлении трещиноватости F нужно корректировать по результатам геологических изысканий и по факту пилотного бурения.
Как диаметр расширения влияет на расход бентонита?
Напрямую — через D в формуле объёма: чем больше диаметр расширения, тем больше объём канала и выше V при прочих равных. Для многоступенчатого расширения в расчёт берут наибольший диаметр ступени.
Нужно ли закладывать запас сверх формулы СП?
Умеренный технологический запас на непредвиденное поглощение раствора — разумная практика. Кратный запас «на всякий случай» без пересчёта под регенерацию — это уже просто лишние деньги и лишний материал на складе.
Как регенерация раствора влияет на норму расхода бентонита на метр?
Она снижает коэффициент потерь kп: часть очищенного раствора возвращается в цикл вместо того, чтобы расходоваться безвозвратно. На сколько именно снизится расход на конкретном объекте — зависит от модели системы регенерации и грунта, это стоит уточнять под объект, а не ориентироваться на общую цифру.
Где взять актуальную концентрацию бентонита Альбрехта-MV под свой грунт?
На карточке продукта на сайте и у менеджера — там же можно уточнить рецептуру под конкретную геологию объекта, а не только по типовым диапазонам 17–25 кг/м³.
Вывод
Норма расхода бентонита на погонный метр при ГНБ — это не фиксированное число, а результат расчёта объёма раствора по грунтовому коэффициенту и концентрации рецептуры. Берите F по группе грунта из изысканий, учитывайте коэффициент потерь и роль регенерации, и сверяйте формулы с действующей редакцией СП 341 — поправки в документ вносились не один раз.
Нужна помощь с расчётом объёма раствора и подбором бентонита под ваш объект? Звоните: +7 (495) 554-41-78, +7 (495) 554-63-51, +7 (495) 739-93-08. Пишите: office@albrehta.net. Сайт: www.albrehta.net. Склад — в Люберцах.