Kaip pasirinkti tinkamą žemės gręžtuvą skirtingų tipų dirvoje

Kaip dirvožemio tipai veikia Ekskavatoriaus šrūbas Veikimas

Kodėl dirvožemio tipas lemia žemės gręžtuvų efektyvumą

Dirvožemio sudėtis lemia žymų poveikį žemės kasimo darbų našumui. Kai darbininkai parenka netinkamą gręžtą darbui, gręžimas tampriaujame dirvožemyje tampa daug mažiau efektyvus – kartais efektyvumas gali sumažėti net iki 70 %, kaip nurodo 2023 m. Geotechnikos inžinerijos instituto tyrimai. Glitus, tankiai suspaustas molis reikalauja apie 40 procentų didesnio sukimo momento lyginant su smėlingu gruntų, nes jis gerai laikosi kartu. Per daug laisvas žvyras reikalauja atidžiai suplanuoti gręžtuvo mentių išdėstymą, kitaip angos gali sugriūti per darbus. Protingi operatoriai visada patikrina, su kokio tipo dirvožemiu jiems teks dirbti, prieš pradėdami bet kokius gręžimo projektus. Šis paprastas žingsnis sumažina įrangos pažeidimų riziką ir padeda laikytis grafikų, nes tinkami įrankiai geriau atitinka tai, ką jiems „mesta“ dirva.

Grunto sąlygų suderinimas su ekskavatoriaus gręžtuvo parinkimu

• Nuolatinės mentės gręžtuvai (CFA): Puikiai tinka minkštiems gruntams ir smėliui dėl greito medžiagos šalinimo per sraigtinius mentės vijus.
• Uolienų gręžtuvai: Turi karbido galvučių, kurios skaldytų cementuotus sluoksnius ir vulkaninį uolieną.
• Korpuso gręžtuvai: Ištraukia nepažeistus mėginius iš mišrių dirvų su kintamais smėlio/molio sluoksniais.

Pagal 2022 metų pamatų gręžimo ataskaitą, projektai, naudojantys dirvoje specifinius gręžtuvus, baigiami 28 % greičiau nei tie, kurie remiasi universaliais priedais.

Atvejo analizė: Nepavykęs gręžimas molingose dirvose dėl netinkamo gręžtuvo

Montuojant polius privačiam projektui Malaizijos pelkėse, darbininkai susidūrė su didelėmis kliūtimis naudodami įprastus žemės grąžtus itin drėgnoje molingos dirvos. Lygios spiralės beveik kas pusantro metro užsikimdavo, todėl darbininkams tekdavo nuolat sustoti ir jas valyti rankiniu būdu. Situacija pasikeitė, kai buvo pereita prie specialių grąžtų, sukurtų konkrečiai dirbti su molu. Šie grąžtai buvo su laipteliuose išdėstytais dantimis ir platesniu atstumu tarp spiralių, kuris tikrai padarė skirtumą. Vietinių rangovų laukuose surašytose pastabose nurodoma, kad šis pokytis sutrumpino kiekvieno darbo trukmę netgi beveik du trečdalius lyginant su ankstesniu laikotarpiu.

Dirvožemio jutiklių ir preliminarių projekto vertinimų naudojimas gręžimo parinkčiai optimizuoti

Naujausios dirvožemio specifinės varžos jutikliai glaudžiai bendradarbiauja su LiDAR žemėlapių kūrimo technologija, kad suteiktų lauko darbininkams akimirksniu prieinamus duomenis apie dirvožemio kietumą skirtingose vietovėse. Pagal paskutinių metų mokslo tyrimus, paskelbtus „Construction Technology Journal“, statybos komandos, pradėjusios naudoti nešiojamuosius kūgio penetratorius, sumažino gręžtuvų keitimo išlaidas maždaug 40 %. Dirbant konkrečiai su ledynų nuogulomis, daugelis rangovų dabar derina tradicinius dirvožemio branduolių mėginius, renkamus prieš gręžimą, su pažangiomis spektrinės analizės technikomis. Šis požiūris padeda tinkamai parinkti pirminio grąžto kampą – tarp maždaug 12 ir 20 laipsnių – bei atitinkamus pjovimo dantukus, pagamintus iš tokių medžiagų kaip volframo karbidas arba su įterptais deimantais, priklausomai nuo to, kokio tipo uolieną faktiškai reikės kirsti kiekviename konkrečiame vietoje.

Pagrindiniai ekskavatorių gręžtuvų tipų skirtumai skirtingoms dirvožemio sąlygoms

Žemės gręžtuvų ir uolienų gręžtuvų konstrukcija ir funkcijos

Žemės gręžtuvai paprastai turi vienos spiralės konstrukciją su sklandžiais pjovimo kraštais, sukurtą specialiai dirbti su minkštesnėmis dirvožemio rūšimis, tokiomis kaip molis, dumblynas ir laisvas smėlis. Šie įrankiai skirti greitam medžiagos ištraukimui, išlaikant žemą sukimo momentą, todėl yra puikus pasirinkimas peizažo projektams arba bendros paskirties žemės darbams statybvietėse. Tačiau akmenų gręžtuvai yra sukurti kitaip – jie turi volframo karbido dantis bei sustiprintas spiralinių mentelių konstrukcijas, kurios gali tiesiogiai suskaldyti sutankintas dirvožemio mases, šiferį bei netgi suskilusias uolienas. Dantys išdėstyti stambiu būdu, kad sumažintų vibraciją dirbant labai nelygiame terene, nors operatoriams reikėtų žinoti, kad šioms modelių versijoms tinkamai veikti daugumos lauko sąlygų aplinkose reikia apie 30–50 procentų didesnio hidraulinio slėgio lyginant su standartiniais žemės gręžtuvais.

Korpuso cilindrai ir daugiapurpose gręžtuvai mišriems gruntams

Korpusiniai grąžtai puikiai veikia, kai būtina praeiti per skirtingus dirvožemio sluoksnius, pavyzdžiui, smėlį, esantį ant molio, arba vietas, kuriose retkarčiais pasitaiko uolienų mišinių. Pagrindinė jų sėkmės priežastis – tuščiavidurė konstrukcija, leidžianti inžinieriams matyti, kas vyksta po žeme, gręžiant. Sudėtingoms situacijoms, kai gruntas keičiasi nuo minkštos žemės iki kietesnio paviršiaus, praverčia universalieji grąžtai. Šie įrankiai iš esmės sujungia geriausias standartinių žemės gręžimo priemonių ir uolienų gręžimo mašinų savybes. Jie turi patvarius karbido galus, kuriuos galima pakeisti, kai nusidėvi, taip pat spiralinius mentes, kurių padėtį galima reguliuoti priklausomai nuo to, kokio tipo medžiaga turi būti šalinama. Dauguma specialistų teigia, kad šie hibridiniai įrankiai yra racionalus pasirinkimas tiesdamų kelių ar vamzdynų statybos darbuose, kai neaišku, kokio tipo dirvožemį reikės kasti kiekvienu metru žemiau angos.

Grąžtų priedų parinkimas pagal dirvožemio kietumą ir sudėtį

Operatoriai, pritaikydami grąžtus prie dirvožemio sąlygų, turėtų atsižvelgti į tris pagrindinius veiksnius:

1. Kietumas : Naudokite rankinį penetrometrą, kad išmatuotumėte nepriremtąją gniuždymo stiprumą (UCS). Žemės grąžtai tinka dirvožemiui, kurio UCS žemesnis nei 2 000 kPa, o uolienų grąžtai skirti medžiagoms, viršijančioms 4 800 kPa.
2. Abrazyvus turinys : Dirvožemiams, turintiems 40 % žvyro arba smulkinimo akmenų, reikalingos iškietintos plieninės mentės, kad būtų išvengta ankstyvo nusidėvėjimo.
3. Drėgmės lygis : Dirvožemiams, kuriuose daug molio, reikalingas platesnis mentžings, kad būtų išvengta užsikimšimo, o smėlingiems dirvožemiams geriausiai tinka tankesni spiralės, užtikrinantys geresnį medžiagos laikymąsi.

Ši sistema sumažina gręžimo laiką 22 %, palyginti su vieno dydžio tinka visiems metodais, remiantis bandymais 157 statybos aikštelių mastu.

Skrydžio konstrukcijos optimizavimas: ilgis, storis ir žingsnis konkrečioms dirvožemių rūšims

Kaip skrydžio konfigūracija veikia medžiagos šalinimą ir sukimo momentą

Skrydžio geometrijos forma lemia, kiek efektyviai šalinamas purvas gręžiant į žemę. Naujausias 2023 m. atliktas skirtingų sraigtinių gręžtuvų konstrukcijų vertinimas parodė, kad sraigtinės mentės laiptelio keitimas gali paveikti reikiamą sukimo momentą apie 12–18 procentų vidutinės tankumo dirvoje. Labai tankiems molingiems gruntams geriau tinka mentės su didesniais kampais – apie 35 laipsnius, nes dėl medžiagos ryšumo jos neleidžia gruntu atgal. Kita vertus, smulkiui, mažiau sutankintai smėlio dirvai tinkamiausios plokščios mentės, kurių kampas apie 25 laipsnius. Per daug ekstremalus mentės kampas granuliuotose medžiagose kainuoja apie 27 procentus daugiau energijos, nes gruntas nuolat stumiamas atgal į skylę, kas niekam nereikalinga siekiant efektyviai atlikti darbą.

Geriausi skrydžio nustatymai smėlingiems, molingiems ir sutankintiems gruntams

Kaip nurodyta naudingojo gręžimo gairėse, smulkių sąlygoms naudingos ilgesnės mentės (8–10 pėdų) su mažesniu pakilimu, kad būtų sumažintas griuvimo pavojus. Dirvožemiui reikalingos storesnės 0,75 colių mentės, kad išlaikytų didelį šoninį slėgį, o kompaktiškoms dirvoms reikia trumpesnių 4–6 pėdų mentžių, kad išlaikyti sukimo standumą.

Ištvermės ir galios balansas: kompromisai skrydžio konstrukcijoje

Kai mentės pasidaro stores, didėjant nuo pusės colio iki vieno colio, jos geriau atlaiko dėvėjimą uolėtose dirvožemio sąlygose – toks patobulinimas siekia apie 40 %. Tačiau yra ir kompromisas, nes hidraulinis apkrovimas padidėja maždaug 22 %. Daugelis operatorių, dirbančių mišriose sąlygose, dažniausiai renkasi 0,625 colio kietinamojo plieno mentes. Jos suteikia gana gerą apsaugą nuo uolų – apie 80 % to, ką suteikia visiškai uolėtoms sąlygoms skirtos mentės, tačiau kartu pakankamai gerai veikia minkštesniame grunte, nepernelyg sumažindamos našumo. Nesenos lauko bandymų metu buvo pastebėta ir tai, kad koniškos formos mentės eksplotacijos metu skirtinguose dirvožemio sluoksniuose sumažina netikėtus energijos suvartojimo šuolius apie 15 %.

Pilotinių antgalių vaidmuo gręžimo tikslumo palaikyme įvairiuose dirvožemio tipuose

Pilotiniai grąžtai iš esmės tarnauja kaip vadovai tiems didžiuliams ekskavatorių grąžtams, padedantys išlaikyti tiesias skyles net tada, kai žemė po jais keičiasi. Dirbant smėlingose vietovėse, trumpesnių galinių dalių konstrukcijos padeda išvengti viso įrenginio virpėjimo pirmojo kontakto metu. Tačiau jei susiduriama su kietu molu ar uolienomis, ilgos, siaurėjančios karbio galutės tikrai puikiai veikia, nes geriau įsiveržia be nuokrypio nuo kurso. Pagal paskutiniais metais publikuotus tyrimus, beveik 4 iš 10 gręžimo klaidų darbuose, vykstančiuose įvairių dirvožemių sąlygose, atsiranda paprasčiausiai todėl, kad pasirenkamas netinkamas pilotinio grąžto tipas. Aišku, kodėl rangovai taip daug laiko skiria nustatydami, kurie grąžtai geriausiai tinka skirtingoms dirvožemio sąlygoms, prieš pradėdami bet kokį didelį žemės kasimo projektą.

Karbis prieš plienines dantis: dantų medžiagos pritaikymas prie dirvožemio sąlygų

Karbido dantys geriau veikia abrazyvios aplinkos sąlygomis nei plieniniai, nors jų didesnė kaina turi būti pagrįsta mažesniu prastovų laiku. Statybos įrankių kvartalio leidimas (2023 m.) nurodo, kad naudojant karbidą šlaitinėse formacijose, rangovai praneša apie 58 % mažiau dantų keitimų viename projekte.

Ar diamentuoto paviršiaus grąžtai verti to mišriuose arba abrazyviuose dirvožemiuose?

Gręžimo dantys su diamentų danga tarnauja apie keturis kartus ilgiau dirbant su betonu sumaišytame dirvožemyje lyginant su įprastais karbido įrankiais, nors jų pradinė kaina yra apie 60–80 procentų didesnė. Tikras pranašumas pasireiškia miestų aplinkose, kur seni statinių griuvėsiai maišosi su dirvožemiu, arba vietose, turinčiose daug kvarco. Tačiau pagal stambesnių įrangos gamintojų atliktus lauko tyrimus, šie diamentuoti grąžtai praranda aštrumą vienodame molingame arba smėlingame grunte. Tokiose darbo sąlygose išlaikyti tradicinius karbido įrankius vis dar yra finansiškai naudingiau, nepaisant jų trumpesnio tarnavimo laiko.

DUK

K: Kodėl svarbu dirvožemio tipas ekskavatoriaus gręžtuvo našumui?

Skirtingi dirvožemio tipai reikalauja specifinių gręžtuvų konstrukcijų, kad būtų galima optimizuoti gręžimo efektyvumą, sumažinti įrangos pažeidimų riziką ir išlaikyti projekto terminus.

K: Kaip operatoriai gali pasirinkti tinkamą gręžtuvą tam tikram dirvožemio tipui?

A: Operatoriai turėtų naudoti rankinius penetratorius, kad įvertintų dirvožemio kietumą ir drėgnumo lygmenis, bei pagal šiuos matavimus pasirinkti tinkamus gręžtuvus.

K: Kokie yra deimenu dengtų antgalių privalumai?

A: Deimenu dengti antgaliai ilgiau tarnauja šiurkščiomis sąlygomis, tokiomis kaip betonu užpildytas ar kvarcu turtingas dirvožemis, nors jie yra ekonomiškai naudingi daugiausia tokiose aplinkose.

K: Kaip gręžtuvo mentės konstrukcija veikia našumą?

A: Gręžtuvo mentės ilgis, žingsnis ir storis lemia medžiagos šalinimo efektyvumą ir reikiamą sukimo momentą, todėl skirtingoms dirvožemio rūšims reikalingos skirtingos konfigūracijos.

K: Kokios medžiagos geriausios gręžtuvų dantims?

A: Kietmėginiai dantys yra geriausi sunkioms arba užšalusioms dirvožemių rūšims dėl jų ilgaamžiškumo, o plieniniai dantys tinka priemoliams ir laisvam žvyrams, tačiau juos reikia dažnai keisti.