Rotační vrtné soupravy nabízejí řadu výhod jak z hlediska technologie, tak vybavení, ale také narážejí na několik omezení. Pouze pečlivou analýzou těchto nepříznivých faktorů a přijetím účinných opatření k jejich překonání mohou být plně realizovány výhody rotační vrtací technologie vedoucí k vyšším ziskům.#vrtací vrtačka#
I. Běžné problémy a řešení pro rotační vrtací soupravy během výstavby
1. Přetržení lana hlavního navijáku. Nesprávná obsluha při vrtání může snadno způsobit přetržení lana hlavního navijáku. Při vrtání je proto třeba dbát na to, aby na navíjení a odvíjení lana navijáku nedocházelo k nadměrné síle nebo vůli a aby se vzájemně nepřekousávaly. Při zvedání vrtáku by se měla nejprve uvolnit zemní obklopující síla na vrták nebo by měla být vrtací kolona vytažena pomocí hydraulického systému. Pokud ocelové lano vykazuje známky opotřebení, mělo by být neprodleně vyměněno, aby se zabránilo přetržení lana a pádu vrtné kolony.
2. Opotřebení a únik oleje z vnitřního pouzdra pohonné hlavy. Kromě konstrukčních nedostatků vrtné soupravy je tento jev způsoben především vrtáním přesahujícím její konstrukční kapacitu. Proto je třeba věnovat pozornost návrhu a konstrukční kapacitě rotační vrtné soupravy a vyvarovat se přetěžování.
3. Opotřebení a únik oleje z vnitřního pouzdra výkonové hlavy. Kromě nedostatků v konstrukci vrtné soupravy je to způsobeno hlavně vrtáním nad konstrukční kapacitu vrtné soupravy. Proto je třeba věnovat pozornost návrhu a konstrukční kapacitě rotační vrtné soupravy a vyvarovat se přetěžování.
4. Zaseknutí vrtáku. Zablokování vrtáku je nejčastější a nejnebezpečnější nehoda při rotačním vrtání. Proto je třeba přijmout proaktivní opatření, která tomu zabrání během výstavby. Jakmile dojde k nehodě, je třeba přijmout účinná opatření k jejímu rychlému řešení. (1) Ve vrstvách relativně sypkého písku nebo tekutého písku je stěna vrtu náchylná ke zhroucení-velkého rozsahu, což způsobí uvíznutí vrtáku. Před setkáním s touto vrstvou by měla být předem formulována protiopatření, jako je úprava vlastností bahna a instalace dlouhých plášťů. (2) V jílových vrstvách, pokud je hloubka vrtání příliš hluboká najednou, je stěna vrtu náchylná k zúžení, což způsobí uvíznutí vrtáku. Proto by měla být hloubka vrtání v tomto typu vrstvy kontrolována. Například při vrtání do hloubky 15 m nebo více by hloubka vrtání najednou neměla přesáhnout 40 cm. (3) Silné opotřebení bočních zubů a postranních zubů vrtáku znemožňuje zaručit průměr otvoru a mezi vnější stěnou válce vrtáku a stěnou otvoru není žádná mezera. Pokud je vrtání příliš hluboké, může se stát, že vrták uvízne. Proto by průměr vrtacího válce měl být obecně o více než 6 cm menší než průměr otvoru a boční zuby a boční zuby by měly být prodlouženy tak, aby zabíraly 2/3 délky vrtacího válce. Zároveň by měly být boční zuby a boční zuby vrtáku po opotřebení během používání včas opraveny. (4) V důsledku mechanických nehod zůstává vrták na dně otvoru příliš dlouho, což má za následek příliš mnoho usazenin kolem stěny válce vrtáku nebo smršťování stěny otvoru, což způsobuje uvíznutí vrtáku. Proto je třeba dbát na včasnou údržbu a opravu samotné vrtné soupravy a upravit vlastnosti bahna tak, aby na dně vrtu nebyl po určitou dobu sediment.
5. Léčebná opatření. Hlavní metody, jak se vypořádat se zaseknutými vrtáky, jsou: (1) Metoda přímého zvedání, to znamená použití jeřábu nebo hydraulického zvedáku k přímému zvedání nahoru. (2) Metoda čištění okolí vrtáku, to znamená použití metody obrácené cirkulace nebo podvodního řezání k vyčištění sedimentu kolem válce před zvednutím. (3) Metoda vysokotlakého tryskání: Na obou stranách původního vrtu jsou symetricky vyvrtány dva malé otvory (střed malého otvoru je asi 0,5 m od okraje vrtáku). Poté se spustí tryska a zamíří na uvíznutý vrták vysokým tlakem, dokud nejsou oba otvory proraženy, což způsobí, že sediment v původním otvoru spadne do malého otvoru a zaseknutý vrták se pak může otáčet a zvednout. (4) Metoda výkopu na ochranu stěny: Když zaseknutý vrták není hluboký, stěna je chráněna pláštěm, cementem atd. a sediment je ručně vykopán a vyčištěn.
II. Technické výhody rotačních vrtacích souprav#vrtačka vrtačka#
1. Pokročilý výkon zařízení, vysoký stupeň automatizace a nízká pracnost. Rotační vrtné soupravy jsou pásové, plně hydraulické samohybné-vrtné soupravy, které využívají kompletní hydraulický systém a některé jsou také vybaveny pokročilými počítačovými operačními systémy. Pro zajištění vynikajícího výkonu rotačních vrtných souprav nakupuje většina výrobců rotačních vrtných souprav po celém světě díly, jako jsou podvozky od Caterpillar (CAT) ve Spojených státech, hydraulické systémy z Německa a elektrické komponenty z Japonska. To může prodloužit celkovou životnost rotační vrtné soupravy a zabránit tomu, aby její používání bylo ovlivněno poškozením jediné součásti. Rotační vrtné soupravy integrují mechanické, elektrické a hydraulické systémy, vyznačují se kompaktní konstrukcí, flexibilním a pohodlným ovládáním a vysokým stupněm mechanizace a automatizace. Mohou se samostatně pohybovat na staveništi, vztyčovat vlastní stožár a usnadňovat rychlé a snadné přemístění a vyrovnání vrtu. Použití teleskopických vrtacích tyčí šetří pracovní sílu a čas strávený přidáváním vrtacích tyčí, minimalizuje pomocný čas a maximalizuje využití času.
2. Multi-funkce umožňující různé metody vrtání. V mezinárodním měřítku návrh vrtných souprav pro velké pilotové otvory a konstrukce základů plně využívá technologii hydraulického převodu a využívá modulární konstrukční metody. Bez výměny hlavní jednotky lze jeden stroj použít pro více účelů, aby se vyhovělo přizpůsobivosti velkých stavebních strojů různým stavebním metodám. V mé zemi se zařízení používané pro vrtání za sucha nebo vrtání bez cirkulujícího bahna za účelem vytváření pilot pomocí krátkých šnekových vrtáků nebo kbelíků nazývá rotační vrtná souprava. Ve skutečnosti je to velká-technická vrtná souprava přizpůsobená různým stavebním metodám. Kromě rotačního vrtání může také provádět pažnicové nebo celopažnicové vrtání, může být vybaveno drapákovou lopatou pro konstrukci membránových stěn, používat duální{10}}elektrické hlavy pro řezání pilotových stěn a provádět dlouhé šnekové vrtání (metoda CFA), čímž skutečně dosahuje víceúčelové{11}}funkce.
3. Vysoká účinnost vrtání. Rotační vrtné soupravy lze konfigurovat s různými vrtáky v závislosti na geologických podmínkách. V soudržných vrstvách zeminy lze pro urychlení rychlosti vrtání použít dlouhé vrtací sudy; pro vrstvy s vysokým obsahem písku a štěrku lze použít krátké vrtací sudy s podpěrou hliněné stěny pro řízení rychlosti vrtání; u vrstev obsahujících balvany, nepravidelnosti a tvrdší horninu lze k uvolnění použít dlouhé a krátké šnekové bity a poté lze válec vrtáku vyměnit a pokračovat ve vrtání. Ve srovnání s běžnými vrtnými soupravami mají rotační vrtné soupravy větší rotační moment a mohou se automaticky přizpůsobovat geologickým podmínkám. Vysoký vrtací tlak, snadno ovladatelný. Navíc, protože rotační vrtací korunky vytahují zeminu a horninu přímo z vrtu, je rychlost jejich vrtání extrémně vysoká. Obecně může rychlost vrtání dosáhnout 10 m/h ve vrstvách zeminy a písku a 4-6 m/h v jílových vrstvách, což je 3-5krát nebo dokonce více než běžné rotační vrtání.
4. Nízké znečištění životního prostředí. Rotační vrtání je suchá nebo -metoda vrtání s cirkulujícím kalem, která využívá pouze 1/10 až 1/20 objemu kalu používaného při vrtání s dopředným a zpětným oběhem. Proto je staveniště čisté a znečištění životního prostředí minimální. Rotační vrtání také produkuje méně vibrací a hluku.
5. Vysoce-kvalitní tvorba pilot. Rotační vrtání způsobuje minimální narušení vrstev, výsledkem je tenký kalový koláč na stěně vrtu a hrubá stěna vrtu, což zvyšuje boční tření piloty a zajišťuje návrhovou únosnost základu piloty. Méně usazenin na dně vrtu usnadňuje čištění a zlepšuje únosnost konce piloty.
III. Omezující faktory pro propagaci a aplikaci rotační technologie vrtání
1. Vysoká cena zařízení. Typicky je průměr vrtaných pilot 1,2-1,5 m. Při nákupu zařízení se obvykle počítá s bezpečnostní rezervou a konstrukční kapacita zakoupené rotační vrtné soupravy je potřeba o něco větší. Proto nejčastěji používané rotační vrtné soupravy mají v současnosti průměr vrtání mezi 1,5-2m. Cena takové plošiny je přes 4 miliony juanů. Pokud je průměr vrtání větší, cena jedné soupravy plus příslušenství může dosáhnout desítek milionů juanů. Pro většinu stavebních společností, zejména pro drtivou většinu geologických týmů zabývajících se stavbou pilotových základů, je investování několika milionů nebo dokonce desítek milionů jüanů do zařízení najednou obtížné. Zaprvé jim na tak velký nákup vybavení prostě chybí finance. Za druhé, z pohledu současného systému řízení, i kdyby měli možnost zakoupit toto pokročilé stavební zařízení, vedení společnosti by zvážilo různé faktory a nebylo by snadné provést nákup.
2. Omezení podle rozsahu projektu. Vzhledem k tomu, že rotační vrtné soupravy jsou drahé a mají vysoké provozní náklady, jsou na projekty s jejich využitím kladeny určité požadavky, na rozdíl od tradiční stavby pilotového základu, která vyžaduje pouze vhodné geologické podmínky a nemá žádné specifické požadavky na samotný projekt. Za prvé, projekty rotačních vrtných souprav vyžadují rozsáhlé-operace a otevřená, rovná místa. Rotační vrtné soupravy jsou těžké, obvykle váží desítky nebo dokonce stovky tun. Pokud je jeden projekt malý, náklady na přemístění jsou vysoké a časový závazek je dlouhý, což vede k nízkému využití času, což vše brání rotační vrtné soupravě v realizaci jejích výhod. Proto pouze tehdy, když je jeden projekt dostatečně velký, aby umožnil rotační vrtné soupravě pracovat na stejném místě po delší dobu, snížit náklady na přemístění a maximalizovat využití času, lze plně realizovat jeho výhody. Kromě velkého rozsahu jednotlivých projektů má určité požadavky i celkové pracovní zatížení potřebné k udržení normálního provozu rotační vrtné soupravy. V současné době obecně potřebuje dosáhnout ročního objemu vrtů přes 20 000 lineárních metrů a projektových nákladů přes 5 milionů juanů, aby plně využila své výhody. Mezitím kvůli váze a velikosti zařízení musí být staveniště relativně otevřené, ploché a musí mít určitý stupeň tvrdosti, aby se zabránilo potopení vrtné soupravy. Stavbu nelze provádět na sypkém, bahnitém nebo nezhutněném terénu. Za druhé, projekty využívající rotační vrtné soupravy vyžadují vysoké ziskové marže. Vzhledem k tomu, že rotační vrtací zařízení je drahé a má vysoké provozní náklady, vyplatí se postavit projekt pouze tehdy, pokud dosáhne určité ziskové marže. Na základě inženýrských zkušeností se obecně rotační vrtné soupravy používají pouze tehdy, když hrubá zisková marže projektu dosáhne 50 % nebo vyšší.
3. Omezení geologické formace. Rotační vrtání je vhodné pro vrstvy zeminy, pískové vrstvy a relativně volné štěrkové vrstvy s malými částicemi. Nejlépe se mu daří v soudržných vrstvách půdy, jako je prachovitý jíl a jílovitý prach. Stavba je obtížná ve vrstvách tvrdých hornin, hustých štěrkových vrstvách a vrstvách balvanů a pravděpodobněji dojde k nehodám uvnitř vrtu a mechanickým poruchám, což neguje výhody rotačního vrtání.
4. Vysoké provozní náklady. Vysoká cena zařízení přirozeně vede k vysokým provozním nákladům. Podle výrobců vrtných souprav a zpětné vazby od uživatelů je běžná-životnost rotačního vrtného zařízení při plném zatížení 6300 hodin. Po této životnosti vyžadují některé součásti výměnu nebo opravu, zejména systém navijáku, hlavní čerpadlo hydraulického systému, pohonná hlava a vrtací tyč. Tyto komponenty jsou poměrně drahé a doba výměny je zdlouhavá. To výrazně zvyšuje provozní náklady rotačních vrtných souprav při skutečném použití, a následně zvyšuje náklady na stavbu pilotových základů. V současné době je v důsledku intenzivní a neregulované konkurence na trhu pilotových základů mnoho projektů zadáváno několikrát subdodavatelům, než se dostanou do stavebních společností, což vede k nízkým cenám a minimálním ziskovým maržím. Zatímco použití rotačních vrtných souprav nabízí vysokou účinnost a dobrou kvalitu projektu, zisky jsou nízké nebo dokonce záporné. To je hlavní důvod, proč mnoho stavebních firem nechává rotační vrtné soupravy nečinné a nadále používá tradiční, poměrně zastaralé stavební postupy.
Technologie rotačního vrtání je jedním z budoucích směrů technologie injektáže vrtů. Ve srovnání s tradičním příklepovým nebo rotačním vrtáním a technologií ochrany stěn s cirkulací bláta má rotační vrtání mnoho výhod, ale má také mnoho omezujících faktorů. Musíme plně využít její silné stránky a zbavit se jejích slabých stránek, abychom mohli lépe využít výhod technologie rotačního vrtání a vytvořit pro nás více bohatství!#vrtačka vrtačka#
