Vrtanje vrtin: značilnosti tehnologije in orodja za vrtanje ročno in z uporabo naprave
Vrtanje vrtin za pitno vodo je danes najbolj priljubljena metoda vrtanja na ozemlju zasebnih gospodinjstev. Z ročnim zemeljskim vrtalnikom lahko sami naredite plitev vodnjak. Za lažje delo se pogosto uporabljajo majhni vrtalni stroji s pogonom.
Povedali vam bomo, zakaj je ta metoda tako priljubljena. Poglejmo, kako se razlikuje od drugih metod vrtanja in v kakšnih situacijah je učinkovita za uporabo. V članku je podrobno opisana polžna tehnologija in zasnova vrtalne opreme ter vrtalnih orodij, ki se uporabljajo pri ročnem in strojnem vrtanju.
Vsebina članka:
Posebnosti polžastega vrtanja
Vrtina je valjasta izkopina v zemeljski skorji, ki ima kljub velikemu obsegu majhen presek. Njegov začetek se imenuje ustje, stranska površina se imenuje stene, dno izkopa pa se imenuje obraz.
Optimalna metoda vrtanja je izbrana ob upoštevanju funkcionalnega namena vrtine, zahtevanega premera in globine. Pomembno je upoštevati fizikalne in mehanske lastnosti kamnin, ki jih je treba prebiti v procesu oblikovanja vodnega izkopa.
Vpliva tudi tehnična in ekonomska izvedljivost vrtanja v določenih pogojih. To je pomembna faza pri načrtovanju vrtine, med katero se določijo osnovne tehnološke rešitve - vrsta uporabljene opreme in načini vrtanja.
Pri projektiranju in kasnejšem vrtanju vodnih vodnjakov se je treba osredotočiti predvsem na dolgoročno uporabo. Pomembna je zmožnost vzdrževanja stabilnega pretoka in stalne vodoprepustnosti spodnjega območja v daljšem časovnem obdobju.
Postopek vrtanja vrtin vključuje več delovnih korakov:
- Uničenje kamnine na obrazu, to je ločevanje delcev iz masiva.
- Prevoz odpadne zemlje na površje.
- Priprava vrtine za obratovanje s čiščenjem in opremljanjem vrtine ter pranje dovodnega jaška.
Učinkovitost vrtanja je neposredno odvisna od fizikalnih in mehanskih lastnosti, ki so značilne za naravo, in sicer: nasipne gostote, poroznosti, vodoprepustnosti nekohezivnih zemljin in konsistence glinastih kohezivnih kamnin.
Ta metoda ni primerna za vrtanje kamnin, za katere je značilna trdnost in kristalni tip povezav med delci. Bolj ko so mineralna zrna utrjena v kamnini, več dela je vloženega v njeno uničenje.
Prednosti in slabosti metode
Možnost vrtanja s polžem se uporablja v industriji, gradbeništvu in ročno vrtanje vrtin. Njegova značilnost je odstranjevanje uničenih kamnin ne s pralno tekočino ali posebnimi mešanicami plina in tekočine, temveč neposredno z deli izstrelka polža.
Obstajata navpično in vodoravno usmerjeno vrtanje s polžem. Prva metoda se uporablja pri gradnji vodonosnih vodnjakov, pa tudi za oblikovanje lukenj za pilote. Drugi se uporablja pri polaganju komunalnih naprav z metodo brez izkopa.
Ta metoda hkrati zagotavlja visoko hitrost prodiranja v nekamnita tla do globine 50-80 metrov, kar vam omogoča takojšnje oblikovanje sten izkopa z namestitvijo ohišja.
Še en plus je pridobivanje odpadne zemlje na površino brez dvigovanja orodja. In še nekaj: ker vrtanje s polžem ne zahteva izplakovalne tekočine, se uspešno uporablja v brezvodnih območjih, uporablja pa se tudi v obdobjih, ko prevladujejo nizke temperature.
Danes se uporablja vrtanje s polžnimi enotami:
- Za vgradnjo individualnih vodnjakov;
- Pri gradnji temeljev iz vijačnih/vrtanih pilotov;
- Za montažo ograj in armiranobetonskih nosilcev;
- Pri izvedbi namestitve komunikacij brez izkopa;
- Za gradnjo plitvih vodnjakov in jam.
Vendar pa obstajajo tudi slabosti. Nemogoče je izvrtati vrtino s svedri v kamninah visoke trdote. Pri vrtanju v trde in poltrdne ilovice, gline s plastmi apnenca lahko nastanejo zapleti, pri vrtanju abrazivnih kamnin pa je velika poraba vrtalne opreme.
Poleg tega obstaja omejitev glede globine izkopa.Na ta način je zelo težko zgraditi vodnjak, globok več kot 80 metrov.
Tehnologija vertikalnega tuneliranja
Polž je visoko trdna vrtalna cev z navito spiralo, ki služi kot navpični vijačni transporter. Delovni del svedra pod vplivom aksialne obremenitve prodre v skalo in jo uniči z rezanjem in rahljanjem. Istočasno polžni sveder dovaja odpadno zemljo na spiralo polža.
Pod vplivom centrifugalnih sil se zrahljana zemlja dvigne navzgor vzdolž rezil vrtalne verige. Dviganje nastane zaradi drsenja v spirali, saj je trenje zemlje na polžu manjše kot na stenah vrtine.
Tako se uničena kamnina v zdrobljenem stanju dostavi z obraza na površje in se vrže ven skozi ustje vrtine. Z enostavnim transportom zemlja zapolni 30-40% celotne prostornine medobratnega prostora.
Parametri stolpca polža morajo zagotavljati hitro dvigovanje celotne mase zemlje, ki jo uniči polž. Pri vrtanju pa del zrahljane zemlje pade nazaj na dno. Zato je pri vrtanju s polžem potrebno intenzivnejše čiščenje cevi, po zaključku pa obvezno izpiranje.
Horizontalno usmerjeno vrtanje s polžem
Pri polaganju komunalnih vodov za različne funkcionalne namene pod ovirami (avtoceste, železnice, gozdovi) se uporablja horizontalno usmerjeno vrtanje s polži.
Na začetni stopnji dela se izkopljeta dve jami - začetna (delovna) jama in sprejemna jama.Biti morajo na isti ravni kot načrtovan vodnjak. Po tem se potrebna oprema spusti v delovno jamo in namesti.
Takšna oprema ima velik podajalni hod in je opremljena z obrabno odporno vrtalno glavo iz visoko legiranega jekla. Nameščeno ima tudi sondo za sledenje vrtanja. Operater s sprejemanjem signalov na monitorju nadzoruje potek procesa in lahko prilagaja smer gibanja ter kot naklona vrtalne glave.
Ko polž vstopi v sprejemno jamo, to je končno točko po projektu, se sveder odstrani. Namesto tega sta ekspander in cev pritrjena. Po tem se rezila zavrtijo v nasprotni smeri, da potegnejo cev v končano vrtino. Po koncu vrtalnih del se polžna instalacija odstrani iz začetne jame.
Metoda brez izkopa omogoča polaganje cevi za komunikacije pod nivojem podzemne vode do dolžine 80 m, poleg tega se vsa zapletena dela izvajajo brez delovno intenzivnega kopanja jarkov, kar omogoča zmanjšanje časa izvedbe in zmanjšanje finančnih stroškov.
Horizontalno vrtanje s svedrom se uporablja pri polaganju tlačnih cevovodov in namestitvi komunikacijskih sistemov na območjih, kjer namestitev na druge načine ni mogoča. Glavna prednost namestitev brez izkopa – donosnost. Poleg tega ni potrebe po uporabi bentonita ali drugih polimerov za ohranitev stabilnosti končanega izkopa.
Značilnosti vrtanja v različne kamnine
Osnovna tehnološka parametra vrtanja vrtine sta osna obremenitev in hitrost vrtenja polžnega transporterja. Z večanjem obremenitve se zagotovo poveča tudi hitrost preboja, kar lahko privede do različnih izrednih situacij.
Zato je nujno zagotoviti, da prostornina kamnine, ki jo na enoto časa loči polž, ne presega produktivnosti tekočega traku. V nasprotnem primeru bodo na zavojih nastali čepi.
Praviloma se plastične glinene kamnine, sipki peski in peski srednje gostote vrtajo brez prisilne osne obremenitve. Polžno orodje je vstavljeno v tla pod lastno težo, pa tudi zaradi reaktivne sile, ki nastane pri dovajanju jalovine v ustje cilindrične odprtine.
Aksialne obremenitve do 5 kN se običajno ustvarijo med začetnim vrtanjem vrtine, pri vrtanju v trde peščene ilovice, ilovice, gline, blatnike in meljevce. Frekvenca vrtenja kolone ne sme presegati 1,7-3,3 s-1.
Pri višjih frekvencah prihaja do notranjih vibracij, ki lahko povzročijo, da se povezave vrtalne verige zrahljajo. Posledično bo sveder ostal na dnu, skoraj nemogoče ga je izvleči, kar pomeni, da boste morali vrtati novo delo. In pri nizkih frekvencah postane prevoz odpadne zemlje na vrh zelo težaven.
Z večanjem trdote kamnin se povečujejo osne obremenitve.Vrtanje v prodnatih in drobljenih tleh, zmrznjenih ilovicah, z vodo nasičenih peskih, meljevcih s kremenčevimi vključki se izvaja z aksialno obremenitvijo 8-10 kN na bit in hitrostjo vrtenja kolone 1,3-2,2 s.-1.
Prodniki in kamnine, ki vsebujejo balvane, se ne vrtajo z uporabo svedra. Te zaobljene skalne drobce uničimo z dletom in dvignemo na površje z bailerjem.
Vrtanje v pesek različne gostote in stopnje nasičenosti z nanosi vode, gramoza in drobljenega kamna se izvaja pri visokih hitrostih, hkrati pa se stene izkopa utrdijo s konstrukcijami ohišja.
Da bi se temu izognili, zmanjšajte hitrost vrtanja na najmanjšo možno, hodite po stolpcu in dodajte vodo v vodnjak. Tudi v takšnih razmerah pomaga občasno dvigovanje vrtalnega orodja na površino in čiščenje oprijete ilovice.
Orodje za polžno vrtanje
Orodja za polžno vrtanje vrtin glede na vrsto zasnove se razlikujejo po številu obratov in geometriji rezalnega dela. Za vdiranje v trde in poltrdne peščene ilovice in ilovice se pogosto uporabljajo vrtalna orodja, katerih robovi so opremljeni z dodatnimi rezili.
Najpogosteje se za vožnjo vodnega izkopa za zasebne lastnike uporablja samo en začetni polž brez kakršnih koli dodatkov, ker Vrtati bo treba sedimentne kohezivne in nekohezivne kamnine. Pri poglabljanju orodje preprosto podaljšamo s svedri.
V tem primeru se projektil odstrani iz vrtine vsakih 0,5 - 0,7 m, da se očisti sam vrtalnik in dno uničene kamnine. To je bolj ekonomična, a tudi bolj delovno intenzivna možnost vrtanja.
Za vrtanje balvanov in kamenčkov, ki jih je mogoče najti v sedimentnih tleh, preidejo na metodo udarne vrvi. Za to se praviloma uporablja dleto iz orodnega jekla. Ta sveder, zašiljen na spodnjem koncu, se močno "vrže" na obraz, dokler se "trdna pregrada" ne uniči.
Po uničenju prodnika ali kamna se drobci odstranijo na površino s stekleno (jedrno cevjo) oz. bailer. Nato spet preidejo na vijačno metodo. Najpogosteje je za izkop rudnika potrebno uporabiti več metod vrtanja v kombinaciji.
Pri vrtanju ohlapnega peska in mehke ilovice se uporabljajo polžni svedri z rezili, obrnjenimi proti dnu pod kotom 30-60 °, za vrtanje v kohezivnih glinastih kamninah - 90 °.
To spiralo dobimo z navijanjem jeklenega traku visoke trdnosti s premerom 5-7 mm na vijačni trn. Napne se na cev/palico in nato zvari.
Večji kot je premer osnovne cevi, manjša je transportna zmogljivost polža. Vendar je premer dolgega izdelka omejen z mehansko trdnostjo vijaka in tehnologijo njegove proizvodnje.
Danes se proizvajata dve vrsti vijakov:
- Z osrednjo luknjo, to je votlo;
- Obtežen - brez luknje.
Za zmanjšanje obrabe vijačnega transporterja pri vrtanju v abrazivne kamnine se na zunanji rob privije jekleni trak ali pa se na površino stopi plast kovine.
Pri visokih hitrostih vrtanja s polžem je nad izstrelkom pritrjen poseben adapter z dvosmernim navijanjem iz jeklenega traku. V tem primeru glavnina kamnine pade na polžni transporter brez mletja.
Na koncu cevi z navito spiralo je treba spojne elemente privariti. Obstajata dve vrsti vijačnih povezav: brez navoja in navoja. V prvem primeru so vijaki povezani s spojnimi ključavnicami in držani s kovinskimi zatiči s sponami, v drugem primeru pa z vijačenjem.
Navojna povezava svedrov v vrtalni niz omogoča mehanizacijo njihove povezave in odklopa pri izvajanju izklopnih operacij in pri dovajanju tekočine v obraz. Obstaja pa tudi pomembna pomanjkljivost - v tem primeru ni možnosti obratnega vrtenja vijakov. Zato so breznitne povezave postale bolj razširjene.
Posebni vrtalni stroji običajno vključujejo komplet polžev različnih premerov.
Votli svedri z navojnim priključkom se uporabljajo pri vrtanju s pihanjem, za črpanje vode pri zabijanju cilindričnih odprtin v zemeljski skorji, za vgradnjo naboja v geofizične vrtine, za črpanje betona v luknje za pilote. Uporabljajo se lahko tudi kot ohišje.
Pri vrtanju z neprekinjenim obrazom je osrednji kanal blokiran z vrtalnim orodjem na vrvi.
Pregled vrtalnih strojev
Za polžasto vrtanje uporabljajo oboje ročno orodje, in mehanizirane instalacije. Najenostavnejša zasnova je ročni zemeljski vrtalnik.Sestavljen je iz palice/cevi z rezilom v obliki vijaka in togo pritrjenim ročajem v obliki črke T.
Ta vrsta vrtalnega orodja se privije v tla kot zamašek. Med postopkom izkopavanja se razširi s palicami. Ročni vrtalniki za zemljo so izdelani zložljivo, da so čim bolj priročni za prevoz v osebnih vozilih. To vam omogoča tudi spreminjanje dolžine vrtalnega niza polža.
Z ročnim orodjem lahko naredite luknje do 2 metra globoko s premerom največ 20 centimetrov. Obstajajo tudi motorni vrtalniki na bencinski ali električni pogon. Njihova zasnova vključuje vijačni transporter, to je polž, in motor z menjalnikom. Vrtenje gredi motorja zagotavlja gibanje polža.
Z uporabo gnanega orodja in prisotnosti vrtalnih palic za podaljšek je mogoče izvrtati vrtine do 25 metrov globoko. S premerom do 30 centimetrov se uporablja za postavitev stebrov za ulično razsvetljavo, za postavitev ograjnih stebrov, jam za pregledovanje temeljev in talnih temeljev.
Mobilne enote so majhni stroji z električnim ali bencinskim motorjem. Z njihovo pomočjo lahko hitro vrtate dobro za poletno rezidenco pripravite veliko število lukenj za nosilce za različne funkcionalne namene.
Pogosto so takšne vrtalne naprave izdelane v obliki prikolice za osebna vozila, da se olajša prevoz do delovišča.
V civilni in industrijski gradnji se za oblikovanje delov velike globine in premera uporablja posebna polžna oprema, pritrjena na mobilno opremo - tovornjake, traktorje.
Uporablja se pri montaži nosilcev za visokonapetostne daljnovode in stebre ulične razsvetljave, pri montaži nosilcev ograj za stadione, športne komplekse, industrijske objekte in letališča. Poleg tega s polžnimi vrtalnimi napravami na mobilni opremi gradijo ograje za jame in namestijo vijačne pilote.
Uporaben video na to temo
Vrtanje vodnega vodnjaka 20 m globoko na ozemlju zasebnega gospodinjstva:
Ta videoposnetek prikazuje tehnologijo vodoravnega vrtanja s svedrom vrtine za polaganje komunikacij pod avtocesto:
Montaža pilotov z neprekinjenim polžem velikega premera s centralnim kanalom. Za izvedbo dela se uporablja vrtalni stroj Bauer BG-30 in visoko zmogljiva stacionarna betonska črpalka Liebherr:
Metoda polža zagotavlja visoke stopnje vrtanja vrtin. Razvoj vrtine in dobava odpadne zemlje od čela do ustja dela poteka istočasno in neprekinjeno, kar prihrani čas in trud vrtalcev ter sredstva, vložena v projekt. Zato je metoda vrtanja s polžem priljubljena.
Prosimo, pustite komentarje v spodnjem blok obrazcu. Povejte nam, če ste že kdaj uporabljali ročni sveder ali vrtali na majhnem vrtalnem stroju z uporabo svedra. Delite tehnološke podrobnosti, ki so lahko koristne za obiskovalce spletnega mesta.
Vrtanje s pomočjo tehnologije je najboljša možnost za plitve vrtine.Ni čudno, da je ta metoda priljubljena. Kar se tiče ročnega vrtanja s svedrom, je to za mazohiste ali ko sploh ni denarja, vendar je vodnjak res potreben.
Rad bi dobil nasvet - slučajno sem imel vrtalnik za vrtanje pod nosilci daljnovoda, ki temelji na avtomobilu GAZ-66, imam idejo, da bi to enoto prilagodil za vrtanje vodnjakov za zasebnike. Celotna težava je v kratki dolžini polžnih palic, ker ... razdalja od pogona do tal je nekje 1,2 m.Atraktivnost ideje je v tem. da je enota mobilna, vse operacije so izvedljive - vrtenje, spuščanje in dviganje, tudi vzvratno ... Kje lahko naročim polžne palice, prosim za nasvet. Hvala vam.