ГЭСН 04-01-003-10: Роторное Бурение Скважин в Грунтах Группы 10

Введение

В сфере строительства и инженерных изысканий, где требуется глубокое бурение, точность сметных расчетов играет первостепенную роль. Государственная элементная сметная норма (ГЭСН) 04-01-003-10 является одним из таких фундаментальных документов, регламентирующих затраты на выполнение специфических и технически сложных работ. Она предназначена для определения ресурсной потребности при роторном бурении скважин с прямой промывкой станками с дизельным двигателем глубиной до 200 м в грунтах группы 10. Для сметчиков, работающих с проектами, включающими бурение в особо прочных породах, глубокое понимание этой нормы является обязательным условием для формирования достоверных и обоснованных смет.

Назначение и область применения нормы

ГЭСН 04-01-003-10 разработана для стандартизации и унификации процесса определения затрат на буровые работы, выполняемые в наиболее сложных геологических условиях. Она охватывает весь комплекс операций, связанных с созданием скважин глубиной до 200 метров, при условии использования роторного метода бурения с дизельными установками и технологией прямой промывки. Применение данной нормы является обязательным для всех предприятий и организаций, независимо от их формы собственности, если финансирование капитального строительства осуществляется за счет средств государственного бюджета или целевых внебюджетных фондов. Для частных проектов ГЭСН носит рекомендательный характер.

Грунты группы 10 представляют собой вершину классификации по буримости, характеризуясь исключительной прочностью и абразивностью. К этой группе относятся: кварцевые альбитофиры, валуны и валунно-галечные отложения изверженных и метаморфизированных пород, валунный грунт, различные виды гранитов (включая мелкозернистый), плотные доломитизированные и скарнированные известняки, плотные доломиты, опоки, окварцованные сланцы, апатиты, плотный колчедан, ноздреватые бурые железняки, гематито-мартитовые руды, сидериты, а также кварцевые песчаники сливные, джеспилиты, фосфорито-кремнистые породы и кварциты. Бурение в таких породах сопряжено с повышенным износом инструмента, высокими нагрузками на оборудование и требует значительных энергетических затрат.

Основные характеристики роторного бурения с прямой промывкой

Роторное бурение — это высокоэффективный механический способ разрушения горной породы, основанный на вращении бурового долота, которое, воздействуя на забой скважины, измельчает породу. Долото приводится во вращение буровой колонной, которая, в свою очередь, вращается ротором буровой установки. Этот метод позволяет проходить значительные глубины и работать с широким спектром горных пород.

Прямая промывка является неотъемлемой частью роторного бурения, особенно в твердых породах. Суть метода заключается в том, что промывочная жидкость (обычно специально приготовленный глинистый раствор) подается под давлением буровыми насосами внутрь бурильных труб. Пройдя через отверстия в буровом долоте, раствор омывает забой, захватывает выбуренные частицы породы (шлам) и поднимается на поверхность по кольцевому пространству (затрубью) между бурильной колонной и стенками скважины.

Ключевые преимущества прямой промывки при бурении в грунтах 10-й группы включают:

• Эффективное удаление шлама: Постоянный поток раствора обеспечивает непрерывный вынос разрушенной породы, предотвращая ее скопление на забое и засорение бурового инструмента. Это критически важно для поддержания высокой скорости проходки.
• Охлаждение бурового инструмента: Интенсивное трение долота о твердую породу приводит к значительному нагреву. Промывочный раствор эффективно отводит тепло, продлевая срок службы долота и предотвращая его преждевременный износ.
• Стабилизация стенок скважины: Гидростатическое давление столба промывочной жидкости, а также образование тонкой фильтрационной корки на стенках скважины, предотвращают их обрушение и осыпание, особенно в неустойчивых или трещиноватых породах.
• Снижение трения: Промывочный раствор действует как смазка, уменьшая трение между бурильной колонной и стенками скважины, что снижает нагрузки на буровую установку и увеличивает скорость бурения.

Использование дизельных двигателей в буровых установках обеспечивает автономность и высокую мощность, что особенно важно при работе в удаленных районах или при отсутствии централизованного электроснабжения.

Техническая информация

Для точного расчета сметы на основе ГЭСН 04-01-003-10 необходимо досконально знать состав работ, а также перечень и нормы расхода всех необходимых ресурсов.

Состав работ по норме

Норма ГЭСН 04-01-003-10 охватывает полный цикл операций, необходимых для выполнения бурения в заданных условиях. Каждая из десяти позиций состава работ имеет свое технологическое обоснование и является неотъемлемой частью процесса:

1. Бурение скважин с прямой промывкой. Это основная производственная операция, включающая вращение бурового долота, подачу буровой колонны, создание осевой нагрузки на долото и непрерывную циркуляцию промывочного раствора для разрушения и выноса породы.
2. Наращивание бурильных труб. По мере углубления скважины, буровая колонна удлиняется путем последовательного присоединения новых секций бурильных труб. Эта операция требует точности и координации действий буровой бригады.
3. Спуск и подъем бурового снаряда. Эти операции, известные как спуско-подъемные (СПO), выполняются для смены долота, извлечения буровой колонны после завершения бурения или при возникновении осложнений. Они являются одними из наиболее трудоемких и ответственных этапов бурения.
4. Смена породоразрушающего инструмента (долота, коронки). В процессе бурения, особенно в твердых грунтах 10-й группы, долота подвергаются интенсивному износу. Их своевременная замена на новые или более подходящие для текущих условий инструменты обеспечивает непрерывность и эффективность бурения.
5. Подготовительно-заключительные работы, связанные с подъемом и спуском бурового снаряда. Включают комплекс вспомогательных операций, таких как расстановка оборудования, подготовка устья скважины, очистка труб перед спуском/подъемом, контроль натяжения тросов и другие действия, обеспечивающие безопасность и оперативность СПО.
6. Приготовление глинистого раствора для забурки скважин и в процессе бурения. Глинистый раствор — это не просто вода, а сложная многокомпонентная система, требующая точного дозирования компонентов. Его приготовление включает смешивание глинопорошка с водой и добавление необходимых химических реагентов для достижения требуемых параметров (плотности, вязкости, фильтрации).
7. Чистка желобов и отстойников циркуляционной системы. После выноса шлама на поверхность, промывочный раствор проходит через систему желобов и отстойников, где происходит отделение твердых частиц. Регулярная чистка этих элементов предотвращает засорение системы и обеспечивает эффективную рециркуляцию раствора.
8. Контроль за параметрами глинистого раствора. В течение всего процесса бурения необходимо постоянно контролировать ключевые параметры бурового раствора: плотность (для поддержания гидростатического давления), вязкость (для эффективного выноса шлама), водоотдачу (для предотвращения потери жидкости в пласт) и другие. Это позволяет оперативно корректировать состав раствора и предотвращать осложнения.
9. Оформление документации, отбор шлама и другие работы, способствующие нормальному бурению скважин. Ведение бурового журнала, фиксация пройденных интервалов, отбор образцов шлама для геологического описания, а также прочие работы, обеспечивающие контроль за процессом и сбор необходимой информации для дальнейшего анализа и проектирования.
10. Обслуживание бурового оборудования и внутрипостроечного транспорта. Ежедневное техническое обслуживание, смазка, мелкий ремонт буровой установки, насосов, глиномешалок, а также перемещение бурильных труб, долот, материалов и инструментов в пределах рабочей зоны (радиус до 10 м от устья скважины).

Материалы и ресурсы

Для выполнения 100 метров бурения скважины в грунтах 10-й группы по норме ГЭСН 04-01-003-10 предусмотрен следующий расход основных материалов и эксплуатация машин:

Материалы:

• Трубы бурильные из стали группы Д с высаженными внутрь концами и муфты к ним, наружный диаметр 89 мм, толщина стенки 7 мм: 14 м. Эти трубы составляют основную часть бурильной колонны, передавая вращение и осевую нагрузку на долото.
• Трубы стальные бурильные утяжеленные из стали группы К, тип УБТ, наружный диаметр 89 мм, толщина стенки 16 мм: 0.81 м. Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) располагаются непосредственно над долотом и обеспечивают необходимую осевую нагрузку на него, а также стабилизируют буровую колонну в скважине.
• Долота трехшарошечные: 16.8 шт. Трехшарошечные долота являются основным породоразрушающим инструментом для бурения в твердых и абразивных породах. Их расход достаточно высок из-за интенсивного износа в грунтах 10-й группы. Важно отметить, что в некоторых базах данных может быть указано "0 ч" для долот, что означает, что их расход нормируется в штуках, а не в часах работы.

Машины и оборудование:

• Бульдозеры, мощность 79 кВт (108 л.с.): 2.4 маш.-ч. Используются для планировки площадки, подготовки подъездных путей и других вспомогательных земляных работ.
• Экскаваторы одноковшовые дизельные на пневмоколесном ходу, объем ковша 0,25 м3: 3.23 маш.-ч. Применяются для отрывки шламовых амбаров, приямков, а также для погрузочно-разгрузочных работ.
• Установки буровые на автомобильном ходу для роторного бурения скважин, глубина бурения до 500 м, грузоподъемность лебедки до 12,5 т: 600.49 маш.-ч. Это основное буровое оборудование, обеспечивающее вращение, подачу и подъем буровой колонны. Высокая грузоподъемность лебедки и возможность бурения до 500 м указывают на мощность и универсальность установки, способной работать в сложных условиях.
• Краны на автомобильном ходу, грузоподъемность 16 т: 7.66 маш.-ч. Используются для монтажа/демонтажа буровой установки, погрузки/разгрузки труб, долот и другого тяжелого оборудования.
• Глиномешалки, емкость 4 м3: 78.94 маш.-ч. Необходимы для приготовления и поддержания однородности бурового раствора.
• Автомобили бортовые, грузоподъемность до 5 т: 11.49 маш.-ч. Применяются для доставки материалов, инструментов и оборудования на буровую площадку и внутрипостроечных перевозок.

Важное примечание: Нормы расхода таких материалов, как глина, цемент, вода, а также химические реагенты, не включены напрямую в данную норму и должны приниматься по проекту. Их расход, как правило, детализируется в приложениях к сборнику ГЭСН-04.

Трудозатраты и требования к квалификации

Общие трудозатраты рабочих, необходимые для выполнения 100 метров бурения скважины по ГЭСН 04-01-003-10, составляют 1819.65 человеко-часов. Средний разряд работы для персонала, задействованного в этих операциях, установлен на уровне 4.0. Это свидетельствует о том, что для выполнения работ требуется высококвалифицированный персонал, обладающий глубокими знаниями и опытом в области бурения. Рабочие должны уметь:

• Управлять сложным буровым оборудованием и механизмами.
• Выполнять спуско-подъемные операции с соблюдением всех норм безопасности.
• Контролировать и корректировать параметры бурового раствора.
• Оперативно реагировать на изменения геологических условий и возможные осложнения.
• Осуществлять техническое обслуживание и мелкий ремонт оборудования.
• Вести необходимую техническую документацию.

Высокий средний разряд обусловлен сложностью и ответственностью выполняемых операций, а также необходимостью работы с дорогостоящим оборудованием в условиях повышенной опасности и в особо твердых породах.

Практическое применение

Эффективное применение ГЭСН 04-01-003-10 в сметной документации требует не только знания состава нормы, но и понимания алгоритма ее расчета, а также учета всех нюансов и ограничений.

Пошаговый алгоритм расчета

Для корректного расчета стоимости буровых работ с использованием ГЭСН 04-01-003-10 сметчику следует придерживаться следующего алгоритма:

1. Изучение проектной документации и определение объема работ: Первым и самым важным шагом является тщательное изучение проекта, включая инженерно-геологические изыскания. Необходимо точно определить:

• Общую глубину бурения скважины (в метрах).
• Тип бурения (роторное).
• Способ промывки (прямая).
• Тип используемого бурового станка (с дизельным двигателем).
• Группу грунтов, в которых будет производиться бурение. Для данной нормы это должна быть 10-я группа.

2. Приведение объема работ к единице измерения нормы: ГЭСН 04-01-003-10 приведена на 100 метров бурения. Если проектная глубина скважины составляет, например, 175 метров, то коэффициент применения нормы будет равен 175 м / 100 м = 1.75. Этот коэффициент будет применяться ко всем ресурсным показателям нормы.
3. Расчет затрат по норме: Умножьте нормативные показатели по трудозатратам рабочих, машино-часам эксплуатации машин и расходу материалов (бурильные трубы, УБТ, долота) на полученный коэффициент. Например, для 175 м бурения:

• Трудозатраты: 1819.65 чел.-ч * 1.75 = 3184.3875 чел.-ч.
• Машино-часы буровой установки: 600.49 маш.-ч * 1.75 = 1050.8575 маш.-ч.
• Расход трехшарошечных долот: 16.8 шт. * 1.75 = 29.4 шт.

4. Учет неучтенных ресурсов и дополнительных работ: Внимательно проверьте проект на наличие позиций, которые не учтены базовой нормой, но необходимы для выполнения работ. К ним относятся:

• Расход глины, цемента, воды и химических реагентов для приготовления бурового раствора. Эти данные обычно приводятся в проекте или в приложениях к сборнику ГЭСН-04.
• Расход гравия или песка для засыпки фильтра, если предусмотрено проектом.
• Затраты на комплект оборудования для откачки воды и продолжительность откачки (по проекту).
• Затраты на геофизические работы в скважинах (определяются дополнительным расчетом).
• Работы по подготовке труб к протаскиванию (выгрузка, раскладка, сварка, изоляция, испытания и т.д.), если речь идет о горизонтально-направленном бурении (ГНБ).
• Затраты на рекультивацию почвы после завершения работ (если предусмотрено проектом).
• Затраты на расчистку и планировку строительной площадки, устройство временных дорог, ограждений, технологических водоводов, якорей, подвод сетей электро- и теплоснабжения, устройство защитного заземления (если предусмотрено проектом).

5. Применение поправочных коэффициентов: В зависимости от специфических условий производства работ (например, стесненность, работа в зимнее время, особые геологические условия), могут применяться повышающие или понижающие коэффициенты, предусмотренные технической частью сборника ГЭСН-04 или общими положениями к ГЭСН.
6. Индексация сметной стоимости: Полученные ресурсные показатели в базисных ценах необходимо перевести в текущий уровень цен с использованием соответствующих индексов пересчета, публикуемых Минстроем России или региональными центрами ценообразования.

Примеры использования

ГЭСН 04-01-003-10 применяется в различных областях, где требуется бурение в особо прочных скальных породах:

• Инженерно-геологические изыскания для крупных объектов: При проектировании фундаментов высотных зданий, мостов, тоннелей, гидротехнических сооружений, атомных электростанций, где необходимо получить точные данные о геологическом строении участка, проходя через гранитные, кварцитовые или базальтовые массивы. Роторное бурение с прямой промывкой обеспечивает высокую скорость проходки и эффективный отбор проб в таких условиях.
• Устройство водозаборных скважин: Для обеспечения водоснабжения крупных промышленных предприятий, коттеджных поселков или сельскохозяйственных комплексов, расположенных в регионах с выходами кристаллических пород, где требуется бурение глубоких артезианских скважин. Метод прямой промывки позволяет эффективно бороться с абразивностью породы и поддерживать стабильность ствола скважины.
• Горнодобывающая промышленность: При разведке и добыче твердых полезных ископаемых, таких как руды металлов, где бурение производится непосредственно в рудных телах, часто представленных очень прочными породами. Данная норма может быть использована для оценки затрат на разведочное или эксплуатационное бурение.
• Геотермальное бурение: Создание скважин для геотермальных систем отопления и охлаждения зданий, особенно в районах с плотными скальными грунтами, где требуется глубокое бурение для достижения стабильных температурных горизонтов.

Особенности и ограничения

Применение ГЭСН 04-01-003-10 имеет ряд важных особенностей и ограничений, которые сметчик должен учитывать:

• Глубина бурения: Норма строго ограничена глубиной до 200 метров. Если проектная глубина скважины превышает этот показатель (например, составляет 300 или 400 метров), необходимо использовать другие нормы из сборника ГЭСН-04, такие как ГЭСН 04-01-004-хх, которые предназначены для бурения на большие глубины.
• Группа грунта: Норма применима исключительно для грунтов 10-й группы. Для бурения в менее прочных грунтах (группы 1-9) следует использовать соответствующие нормы из той же таблицы 04-01-003. Например, для грунтов группы 1 применяется ГЭСН 04-01-003-01, для грунтов группы 5 – ГЭСН 04-01-003-05, а для грунтов группы 9 – ГЭСН 04-01-003-09. Выбор правильной группы грунта является критически важным, поскольку трудозатраты и расход ресурсов значительно возрастают с увеличением группы прочности.
• Способ промывки: Данная норма учитывает только технологию прямой промывки. Если проектом предусмотрено использование обратной промывки (которая может быть более эффективной в определенных условиях, но имеет свои особенности), необходимо применять другие нормы, например, из таблицы 04-01-006, такие как ГЭСН 04-01-006-хх.
• Тип двигателя бурового станка: Норма разработана для станков с дизельным двигателем. При использовании буровых установок с электрическим приводом или другими типами двигателей, возможно, потребуется применение индивидуальных расценок или корректирующих коэффициентов, если это предусмотрено методическими указаниями.
• Нормальные геологические условия: Сборник ГЭСН-04 предполагает бурение в нормальных геологических условиях. В случае возникновения осложнений геологического характера (например, поглощения или уходы промывочной жидкости через трещины и пустоты в породах, обвалы стенок скважины, необходимость замены глинистого раствора из-за непредвиденных включений), затраты на их ликвидацию не учтены базовой нормой и должны определяться дополнительно по фактическим данным, подтвержденным актами с участием заказчика.

Полезная информация

Для обеспечения максимальной точности и достоверности сметных расчетов при работе с ГЭСН 04-01-003-10, сметчикам следует учитывать ряд практических аспектов, избегать распространенных ошибок и использовать все доступные инструменты.

Типичные ошибки и как их избежать

1. Неправильное определение группы грунта. Это, пожалуй, самая распространенная и дорогостоящая ошибка. Определение группы грунта "на глаз" или по устаревшим данным может привести к значительному занижению или завышению сметной стоимости, поскольку трудозатраты и расход инструмента резко возрастают с увеличением прочности породы.

• Как избежать: Всегда требуйте актуальные и полные отчеты по инженерно-геологическим изысканиям. При малейших сомнениях или отсутствии данных настаивайте на проведении дополнительных исследований. Используйте классификацию грунтов, приведенную в приложениях к сборнику ГЭСН-04.

2. Игнорирование неучтенных ресурсов и дополнительных работ. Многие сметчики ограничиваются только прямым применением нормы, забывая о необходимости дополнительного учета таких важных ресурсов, как глина, цемент, вода, химические реагенты для бурового раствора, гравий для фильтров, а также о затратах на геофизические исследования, рекультивацию земель, подготовку строительной площадки и подключение коммуникаций.

• Как избежать: Тщательно изучайте техническую часть сборника ГЭСН-04, а также проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР). Составьте подробный чек-лист всех возможных дополнительных работ и материалов, которые могут потребоваться по проекту.

3. Неприменение актуальных индексов пересчета. Использование устаревших или неверных индексов для перевода сметной стоимости из базисных цен в текущие приводит к существенным искажениям и финансовым потерям.

• Как избежать: Регулярно отслеживайте публикации Минстроя России и региональных органов по ценообразованию, используйте только официально утвержденные индексы пересчета, соответствующие периоду составления сметы.

4. Неверная интерпретация расхода долот. В некоторых сметных программах или старых базах данных для долот может быть указан расход "0 ч". Это не означает, что долота не расходуются или их стоимость не учитывается, а лишь то, что их потребление нормируется в штуках, а не в машино-часах.

• Как избежать: Всегда проверяйте ресурсную часть нормы и используйте фактический расход долот в штуках, указанный в норме, а затем учитывайте их стоимость как материальный ресурс.

5. Неучет или неправильное оформление осложнений. Геологические осложнения (поглощения, обвалы, газопроявления) не по вине исполнителя работ не учтены базовой нормой. Затраты на их ликвидацию должны быть обоснованы и оформлены дополнительно.

• Как избежать: Заранее предусмотреть в договоре возможность корректировки сметы при возникновении непредвиденных геологических условий. Всегда документируйте такие ситуации актами с участием заказчика и представителей технического надзора.

Практические советы

• Комплексный подход к изучению проекта: Не ограничивайтесь только разделом бурения. Изучите весь проект, включая разделы по геологии, гидрогеологии, организации строительства. Это поможет выявить все взаимосвязанные работы и необходимые ресурсы.
• Взаимодействие со специалистами: При возникновении любых вопросов по технологии бурения, свойствам грунтов, выбору оборудования или особенностям выполнения работ, не стесняйтесь обращаться за консультациями к геологам, буровикам, инженерам-технологам. Их практический опыт бесценен для сметчика.
• Использование специализированного ПО: Современные сметные программы значительно упрощают работу с нормативными базами, автоматизируют расчеты и помогают избежать многих ошибок. Убедитесь, что ваша программа обновлена до последней версии.
• Ведение базы данных по проектам: Анализируйте завершенные проекты, собирайте данные о фактических затратах и возникших осложнениях. Этот опыт поможет более точно оценивать будущие работы.
• Обоснование отступлений: Если по каким-либо причинам необходимо отступить от стандартных норм (например, при использовании уникального оборудования или технологии), всегда имейте четкое технико-экономическое обоснование для таких изменений.

Связанные нормы

ГЭСН 04-01-003-10 является частью обширного сборника ГЭСН-04 "Скважины", который содержит множество норм для различных видов буровых работ. Сметчику полезно знать о следующих связанных нормах:

• ГЭСН 04-01-003-01 - ГЭСН 04-01-003-09: Эти нормы регулируют роторное бурение скважин с прямой промывкой станками с дизельным двигателем глубиной до 200 м в грунтах групп с 1-й по 9-ю соответственно. Они отличаются от 04-01-003-10 только группой грунта, что напрямую влияет на трудозатраты и расход ресурсов. Сметчик должен выбрать норму, соответствующую фактической группе грунта на объекте.
• ГЭСН 04-01-004-хх: Данные нормы предназначены для роторного бурения скважин с прямой промывкой станками с дизельным двигателем на глубину до 400 м в грунтах различных групп. Они применяются, когда проектная глубина скважины превышает 200 метров, что является ограничением для ГЭСН 04-01-003-10.
• ГЭСН 04-01-006-хх: Эти нормы охватывают роторное бурение скважин с обратной промывкой станками с дизельным двигателем с применением центробежного и вакуумного насосов глубиной до 50 м в грунтах различных групп. Они используются, если проектом предусмотрена иная технология промывки, отличная от прямой.
• ГЭСН 04-04-003-01: Эта норма регулирует засыпку гравия в межтрубное пространство при всех видах бурения. Она может применяться дополнительно к ГЭСН 04-01-003-10 для учета расхода гравия, если это предусмотрено проектом для устройства фильтровой части скважины.

Контрольные моменты

• Соответствие проектной документации: Всегда проверяйте, что выбранная норма и ее применение полностью соответствуют проектным решениям по типу бурения, глубине, диаметру скважины, типу грунтов и способу промывки. Любые расхождения должны быть обоснованы и согласованы.
• Наличие актов скрытых работ: При возникновении любых отклонений от проекта, особенно связанных с геологическими осложнениями или необходимостью выполнения дополнительных работ, требуйте составления актов скрытых работ с участием всех заинтересованных сторон (заказчика, подрядчика, технического надзора). Эти акты являются основанием для корректировки сметы.
• Актуальность нормативной базы: Регулярно проверяйте актуальность используемых ГЭСН и индексов пересчета. Нормативные документы могут обновляться, и использование устаревших данных приведет к ошибкам в смете.
• Проверка ресурсной части: Внимательно сверяйте все ресурсные показатели (трудозатраты, машино-часы, расход материалов) с данными нормы, особенно в части неучтенных ресурсов и специфических позиций, таких как долота.

Заключение

ГЭСН 04-01-003-10 является незаменимым инструментом для сметчиков, работающих с проектами по роторному бурению скважин в особо прочных грунтах. Глубокое понимание состава работ, ресурсных показателей, а также особенностей применения, ограничений и возможных ошибок позволит формировать максимально точные, обоснованные и достоверные сметы. Это, в свою очередь, способствует эффективному планированию ресурсов, минимизации рисков и успешной реализации сложных строительных проектов, связанных с освоением подземного пространства в самых твердых геологических условиях. Постоянное повышение квалификации и внимательность к деталям являются залогом профессионализма сметчика в этой специфической и ответственной области.