روش ساخت شمع های حفاری با دکل حفاری دوار در سازندهای سخت آهکی

1. پیشگفتار

دکل حفاری چرخشی یک ماشین آلات ساختمانی مناسب برای عملیات حفاری در مهندسی پی ساختمان است. در سال های اخیر، به نیروی اصلی در ساخت پی شمع در ساخت پل در چین تبدیل شده است. دکل حفاری دوار با ابزارهای مختلف حفاری برای عملیات حفاری در لایه های خشک (مارپیچ کوتاه)، مرطوب (سطل چرخشی) و لایه سنگی (مته هسته) مناسب است. دارای ویژگی های قدرت نصب شده بالا، گشتاور خروجی بالا، فشار محوری زیاد، قابلیت مانور انعطاف پذیر، راندمان ساخت بالا و چند منظوره بودن است. قدرت نامی دکل حفاری دوار به طور کلی 125-450 کیلو وات است، گشتاور خروجی قدرت 120-400 کیلو نیوتن است.•متر، حداکثر قطر سوراخ می تواند به 1.5-4 متر برسد، و حداکثر عمق سوراخ 60-90 متر است، که می تواند الزامات ساخت و ساز پایه های مختلف در مقیاس بزرگ را برآورده کند.

در ساخت پل در مناطق سخت زمین شناسی، روش های متداول ساخت پی شمع، روش شمع کاوش دستی و روش حفاری ضربه ای است. روش حفاری دستی به دلیل طولانی بودن دوره ساخت و ساز پایه های شمع، فناوری قدیمی و نیاز به عملیات انفجار که خطرات و خطرات قابل توجهی را به همراه دارد، به تدریج کنار گذاشته می شود. همچنین مشکلات خاصی در استفاده از مته های ضربه ای برای ساخت و ساز وجود دارد که عمدتاً در سرعت بسیار پایین حفاری مته های ضربه ای در لایه های سنگ سخت زمین شناسی و حتی پدیده عدم حفاری در طول روز آشکار می شود. اگر کارست زمین شناسی به خوبی توسعه یافته باشد، گیر کردن حفاری اغلب رخ می دهد. هنگامی که گیر کردن حفاری رخ می دهد، ساخت شمع حفاری اغلب 1-3 ماه یا حتی بیشتر طول می کشد. استفاده از دکل های حفاری دوار برای ساخت فونداسیون شمع نه تنها به طور قابل توجهی سرعت ساخت و ساز را بهبود می بخشد و هزینه های ساخت و ساز را کاهش می دهد، بلکه برتری آشکاری را در کیفیت ساخت نشان می دهد.

2. ویژگی های روش های ساخت و ساز

2.1 سرعت تشکیل منافذ سریع

آرایش دندانه و ساختار مته هسته سنگی دکل حفاری دوار بر اساس تئوری تکه تکه شدن سنگ طراحی شده است. این می تواند مستقیماً در لایه سنگ سوراخ کند و در نتیجه سرعت حفاری سریع و راندمان ساخت و ساز بسیار بهبود یابد.

2.2 مزایای برجسته در کنترل کیفیت

دکل های حفاری چرخشی به طور کلی با یک پوشش سوراخ در حدود 2 متر مجهز هستند (که در صورت ضخیم بودن خاک پس انداز در سوراخ می توان آن را گسترش داد) و خود دکل می تواند پوشش را تعبیه کند که می تواند تأثیر خاک پس انداز را در سوراخ به حداقل برساند. روی شمع حفر شده؛ دکل حفاری چرخشی فرآیند ریختن شمع بتنی را در زیر آب انجام می دهد که می تواند از اثرات نامطلوب ریزش گل از سوراخ و رسوب تولید شده در طول فرآیند ریختن جلوگیری کند. دکل حفاری چرخشی یک ماشین آلات ساخت فونداسیون شمع است که علم و فناوری پیشرفته مدرن را ادغام می کند. در طول فرآیند حفاری، دقت بالایی در عمودی بودن، بازرسی لایه سنگ در پایین سوراخ و کنترل طول شمع دارد. در عین حال به دلیل کم بودن رسوب در کف سوراخ، به راحتی می توان سوراخ را تمیز کرد، بنابراین کیفیت ساخت فونداسیون شمع کاملا تضمین می شود.

2.3 سازگاری قوی با سازندهای زمین شناسی

دکل حفاری دوار مجهز به مته های مختلف می باشد که بدون محدودیت جغرافیایی می توان از آن برای شرایط مختلف زمین شناسی مانند لایه های ماسه، لایه های خاک، شن، لایه های سنگی و ... استفاده کرد.

2.4 تحرک راحت و قدرت مانور قوی

شاسی دکل حفاری دوار از شاسی بیل مکانیکی خزنده استفاده می کند که می تواند به تنهایی راه برود. علاوه بر این، دکل های حفاری چرخشی می توانند به طور مستقل عمل کنند، تحرک قوی داشته باشند، با زمین های پیچیده سازگار شوند و برای نصب و جداسازی قطعات به امکانات کمکی نیاز ندارند. آنها فضای کوچکی را اشغال می کنند و می توانند در مقابل دیوارها کار کنند.

2.5 حفاظت از محیط زیست و تمیزی محل ساخت و ساز

دکل حفاری دوار می تواند در سازندهای سنگی بدون گل کار کند که نه تنها هدر رفت منابع آب را کاهش می دهد بلکه از آلودگی محیط اطراف ناشی از گل جلوگیری می کند. بنابراین محل ساخت دکل حفاری دوار تمیز بوده و کمترین آلودگی را برای محیط زیست ایجاد می کند.

3. دامنه کاربرد

این روش ساخت عمدتاً برای حفاری شمع با ماشین های حفاری دوار در سازندهای سنگی با هوازدگی متوسط ​​و ضعیف با کیفیت سنگ نسبتاً سخت مناسب است.

4. اصل فرآیند

4.1 اصول طراحی

بر اساس اصل کار حفاری دکل حفاری دوار، همراه با خواص مکانیکی سنگ‌ها و تئوری اصلی تکه تکه شدن سنگ توسط دکل حفاری دوار، شمع‌های آزمایشی در سازندهای آهکی با هوازدگی متوسط ​​با سنگ نسبتاً سخت حفاری شدند. پارامترهای فنی مرتبط و شاخص‌های اقتصادی فرآیندهای مختلف حفاری مورد استفاده توسط دکل حفاری دوار مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. از طریق مقایسه و تحلیل سیستماتیک فنی و اقتصادی، در نهایت روش ساخت شمع‌های حفاری دکل حفاری چرخشی در سازندهای آهکی با هوازدگی متوسط ​​با سنگ نسبتاً سخت تعیین شد.

4.2 اصل فناوری حفاری برای دکل حفاری دوار در سازندهای سنگی

با تجهیز دکل حفاری دوار به انواع مته های مته برای انجام بزرگ شدن حفره های درجه بندی شده بر روی سازندهای سنگ سخت، یک سطح آزاد در پایین سوراخ برای مته دکل حفاری چرخشی ساخته می شود که توانایی نفوذ سنگ حفاری دوار را بهبود می بخشد. دکل و در نهایت دستیابی به نفوذ سنگ کارآمد و در عین حال صرفه جویی در هزینه های ساخت و ساز.