Как выбрать правильный бур для экскаватора для различных типов почвы

Понимание того, как типы почв влияют на Отбойный молоток Производительность

Почему тип почвы определяет эффективность шнека экскаватора

Состав почвы играет большую роль в эффективности земляных работ. Когда рабочие выбирают не подходящий шнек для работы, бурение становится намного менее эффективным в сложных условиях — по данным Исследовательского института геотехнической инженерии 2023 года, эффективность может снизиться до 70%. Глинистые грунты, которые плотно уплотняются, требуют примерно на 40 процентов больше крутящего момента по сравнению с песчаной почвой, поскольку они сильно сцепляются между собой. Слишком рыхлый гравий требует тщательного проектирования винтовых лопастей шнека, иначе скважины могут обрушиться во время работы. Опытные операторы всегда проверяют тип грунта перед началом буровых работ. Этот простой шаг снижает риск повреждения оборудования и помогает соблюдать график, так как правильный выбор инструментов лучше соответствует условиям грунта.

Соответствие условий грунта выбору шнека экскаватора

• Шнеки непрерывного действия (CFA): Идеально подходят для мягких грунтов и песков благодаря быстрому удалению материала за счёт винтовых лопастей.
• Шнеки для каменистых грунтов: Оснащены зубьями из карбида вольфрама для разрушения цементированных слоев и вулканической породы.
• Шнеки для керновых труб: Извлечение ненарушенных образцов из смешанных грунтов с чередующимися слоями песка и глины.

Проекты, в которых используются шнеки, предназначенные для конкретных типов грунта, завершаются на 28 % быстрее, чем проекты, в которых применяются универсальные навесные устройства, согласно Отчету о бурении фундаментов 2022 года.

Пример из практики: неудачное бурение в глине из-за неправильно подобранной буровой коронки

При установке свай для жилищного проекта на болотистых территориях Малайзии бригады столкнулись с серьезными трудностями при использовании обычных земляных шнеков в сильно увлажненной глинистой почве. Шнеки с гладкой спиралью застревали примерно каждые полтора метра, из-за чего рабочим приходилось постоянно останавливаться и очищать их вручную. Ситуация изменилась, когда они перешли на специальные шнеки, разработанные специально для работы с глиной. Эти шнеки имели ступенчато расположенные зубья и увеличенный шаг спирали, что действительно дало положительный эффект. Согласно записям местных подрядчиков в их полевых заметках, такая замена сократила продолжительность каждого задания почти на две трети по сравнению с предыдущим временем.

Использование датчиков почвы и предварительных оценок проекта для оптимизации выбора шнека

Последние датчики удельного сопротивления грунта работают в тесном взаимодействии с технологией LiDAR-картографирования, обеспечивая бригадам на местности мгновенные показания твёрдости грунта на различных типах местности. Согласно исследованию, опубликованному в прошлом году в журнале Construction Technology Journal, расходы строительных бригад на замену шнеков снизились примерно на 40 % после перехода на использование портативных конусных пенетрометров. При работе с отложениями ледниковых формаций многие подрядчики сегодня совмещают традиционные пробы грунта, отбираемые до начала бурения, с передовыми методами спектрального анализа. Такой подход позволяет подбирать оптимальный угол наконечника от 12 до 20 градусов и соответствующие режущие зубья из материалов, таких как карбид вольфрама или оснащенные алмазами, в зависимости от типа породы, с которой предстоит столкнуться на конкретном участке.

Основные различия между типами шнеков экскаваторов для различных условий грунта

Конструкция и функциональное назначение шнеков для грунта и шнеков для камня

Буровые шнеки для грунта, как правило, имеют одинарную спиральную конструкцию с гладкими режущими кромками и предназначены специально для работы в мягких грунтах, таких как глина, суглинок и рыхлый песок. Эти инструменты ориентированы на быстрое извлечение материала при минимальных требованиях к крутящему моменту, что делает их отличным выбором для ландшафтных работ или общих земляных задач на строительных площадках. Шнеки для каменистой почвы устроены иначе: они оснащены зубьями из карбида вольфрама и усиленной конструкцией витков, способной разрушать уплотнённые грунты, сланцевые формации и даже треснувшие слои скальной породы. Зубья расположены в шахматном порядке, чтобы уменьшить вибрации при работе на очень неровной местности, однако операторам следует помнить, что этим моделям требуется примерно на 30–50 процентов более высокое гидравлическое давление по сравнению со стандартными шнеками для грунта, чтобы обеспечить надлежащую работу в большинстве полевых условий.

Керноприёмники и универсальные шнеки для смешанных грунтов

Коронки отлично работают при прохождении различных слоев грунта, например, песка, лежащего на глине, или участков, где встречаются отдельные камни. Основная причина их эффективности заключается в том, что их полая конструкция позволяет инженерам визуально наблюдать за происходящим под землей в процессе бурения. В сложных ситуациях, когда грунт переходит от мягкой почвы к более твердому материалу, удобно использовать универсальные шнеки. Эти инструменты по сути объединяют лучшие черты обычного оборудования для бурения в грунте и машин для бурения в скальных породах. Они оснащены прочными карбидными наконечниками, которые можно заменять при износе, а спиральные лопасти могут регулироваться в зависимости от типа удаляемого материала. Большинство специалистов на местах скажут, что такие гибридные инструменты оправданы при строительстве дорог или прокладке трубопроводов, где заранее неизвестно, с каким типом грунта придется столкнуться на следующем метре глубины.

Выбор насадок-шнеков в зависимости от твердости и состава грунта

При подборе шнеков в зависимости от условий грунта операторы должны учитывать три ключевых фактора:

1. Твердость используйте ручной пенетрометр для измерения предела прочности на сжатие (UCS). Шнеки для грунта подходят для почв с показателем UCS ниже 2000 кПа, тогда как шнеки по камню применяются для материалов с показателем выше 4800 кПа.
2. Содержание абразивных материалов для грунтов с содержанием 40% гравия или щебня требуется шнековая лопасть из закалённой стали, чтобы предотвратить преждевременный износ.
3. Уровни влажности глинистые грунты требуют большего расстояния между витками шнека для предотвращения засорения, тогда как для песчаных грунтов лучше подходят более плотные спирали, обеспечивающие лучшее удержание материала.

Эта методика сокращает время бурения на 22% по сравнению с универсальными подходами, что подтверждено полевыми испытаниями на 157 строительных площадках.

Оптимизация конструкции шнека: длина, толщина и шаг для конкретных типов грунта

Влияние конфигурации шнека на удаление материала и крутящий момент

Форма винтовой части играет важную роль в эффективности удаления грунта при бурении. Недавний анализ различных конструкций спиральных буров 2023 года показал, что изменение шага спирального лопастного элемента может повлиять на потребность в крутящем моменте примерно на 12–18 процентов в грунтах средней плотности. Для очень плотных глинистых грунтов лучше работают лопасти с более крутыми углами около 35 градусов, поскольку они предотвращают обратный поток грунта из-за его высокой связности. Напротив, для песчаных грунтов, которые не уплотнены, наиболее эффективны более плоские лопасти под углом около 25 градусов. Слишком экстремальные углы лопастей в сыпучих материалах приводят к увеличению затрат энергии примерно на 27 процентов, поскольку грунт постоянно вталкивается обратно в скважину, что никому не нужно при выполнении работы с высокой эффективностью.

Оптимальные параметры винтовой части для песчаных, глинистых и уплотнённых грунтов

Как указано в руководствах по буровым работам, для песчаных условий предпочтительны более длинные спирали (8–10 футов) с меньшим углом подъёма, чтобы минимизировать риск обрушения. При работе с глиной требуются более толстые лопасти толщиной 0,75", способные выдерживать высокие боковые давления, а при уплотнённых грунтах применяются более короткие спирали длиной 4–6 футов для сохранения крутильной жёсткости.

Сочетание прочности и мощности: компромиссы в конструкции спиралей

Когда лопасти становятся толще, увеличиваясь с половины дюйма до одного дюйма, их устойчивость к износу в каменистых грунтах повышается примерно на 40%. Однако существует и компромисс, поскольку гидравлическая нагрузка возрастает примерно на 22%. Многие операторы, работающие в смешанных условиях, предпочитают вместо этого использовать шнеки из закалённой стали толщиной 0,625 дюйма. Они обеспечивают достаточно хорошую защиту от камней — около 80% от того, что дают лопасти полного «каменного» исполнения, — и при этом достаточно эффективно работают на мягких грунтах, не снижая производительность слишком сильно. Недавние полевые испытания выявили также интересный факт: конструкции шнеков с коническим профилем позволяют снизить резкие скачки мощности примерно на 15%, когда оборудование проходит через различные слои грунта в процессе работы.

Роль направляющих буровых коронок в обеспечении точности бурения в различных типах грунтов

Пилотные буры в основном служат направляющими для крупных буровых установок экскаваторов, помогая сохранять прямолинейность отверстий даже при изменении грунта под ними. При работе на песчаных участках короткие конструкции наконечников помогают предотвратить сильное вибрационное воздействие при первоначальном контакте. Однако если мы имеем дело с твердой глиной или скальными породами, то длинные заостренные наконечники из карбида ведут себя особенно эффективно, поскольку лучше продвигаются вперед, не отклоняясь от курса. Согласно исследованию, опубликованному в прошлом году, почти 4 из каждых 10 ошибок при бурении на объектах со сложным составом грунтов происходят просто потому, что был выбран неподходящий тип пилотного бура. Поэтому понятно, почему подрядчики тратят так много времени на определение, какие буры работают лучше всего в различных грунтовых условиях перед началом любого масштабного земляного проекта.

Карбидные и стальные зубья: соответствие материала зубьев условиям грунта

Карбидные зубья превосходят стальные в абразивных условиях, хотя их более высокая стоимость должна оправдываться сокращением простоев. Подрядчики сообщают о на 58% меньшем количестве замен зубьев за проект при использовании карбида в сланцевых формациях (Construction Tools Quarterly, 2023).

Оправдано ли использование буровых коронок с алмазным покрытием на смешанных или абразивных грунтах?

Шнековые зубья с алмазным покрытием служат примерно в четыре раза дольше при работе в грунтах с бетонными включениями по сравнению с обычными карбидными инструментами, хотя их начальная стоимость на 60–80 процентов выше. Реальное преимущество проявляется в городских условиях, где строительный мусор от старых зданий смешивается с почвой, или на участках с большим содержанием кварца. Однако, согласно полевым испытаниям крупных производителей оборудования, такие алмазные коронки начинают терять эффективность на однородных глинистых или песчаных грунтах. Для таких работ использование традиционного карбида остаётся экономически целесообразным, несмотря на более короткий срок службы.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Почему тип грунта важен для эффективности шнека экскаватора?

Разные типы почвы требуют использования специальных конструкций шнеков для оптимизации эффективности бурения, снижения риска повреждения оборудования и соблюдения графика проекта.

В: Как операторы могут выбрать подходящий шнек для конкретного типа почвы?

О: Операторам следует использовать такие инструменты, как карманные пенетрометры, чтобы оценить твердость и влажность почвы, и выбирать шнеки на основе этих измерений.

В: Каковы преимущества использования буровых коронок с алмазным покрытием?

О: Буровые коронки с алмазным покрытием служат дольше в абразивных условиях, например, при работе с бетоном или кварцсодержащими грунтами, однако они экономически целесообразны в основном именно в таких условиях.

В: Как конструкция винтовой лопасти шнека влияет на его производительность?

О: Длина, шаг и толщина винтовой лопасти шнека влияют на эффективность удаления материала и требования к крутящему моменту, что требует применения различных конфигураций в зависимости от типа почвы.

В: Какие материалы наиболее подходят для зубьев шнека?

A: Карбидные зубья лучше всего подходят для твердых или промерзлых грунтов благодаря своей долговечности, тогда как стальные зубья подходят для суглинков и рыхлого гравия, хотя их необходимо часто заменять.