Як вибрати правильне бурове обладнання для екскаватора залежно від типу ґрунту

Розуміння того, як типи ґрунтів впливають на Дріль для екскаватора Продуктивність

Чому тип ґрунту визначає ефективність бура екскаватора

Склад ґрунту відіграє важливу роль у продуктивності земляних робіт. Коли працівники обирають неправильний бур для роботи, ефективність буріння значно знижується у складних умовах — іноді аж на 70% згідно з дослідженням Інституту ґрунтознавства та фундаментобудування 2023 року. Глинисті ґрунти, які щільно ущільнюються, потребують приблизно на 40 відсотків більшого крутного моменту порівняно з піщаними, через їх сильне зчеплення. Слабкий гравій вимагає ретельного планування конструкції лопатей бура, інакше отвори можуть обсипатися під час роботи. Досвідчені оператори завжди перевіряють тип ґрунту перед початком будь-яких бурових робіт. Цей простий крок зменшує ризик пошкодження обладнання та допомагає дотримуватися графіку, оскільки правильні інструменти краще відповідають характеристикам ґрунту.

Відповідність умов ґрунту вибору бура для екскаватора

• Бури безперервного шнека (CFA): Ідеально підходять для м'яких ґрунтів і пісків завдяки швидкому видаленню матеріалу за допомогою гвинтових лопатей.
• Бури для скельних порід: Зуби з карбідним напіканням забезпечують руйнування цементованих шарів і вулканічної породи.
• Шнеки для кернових труб: Дозволяють отримувати цілісні зразки в змішаних ґрунтах із чергуванням шарів піску та глини.

За даними Звіту про буріння фундаментів 2022 року, проєкти, у яких використовуються шнеки, спеціалізовані для конкретних типів ґрунтів, завершуються на 28% швидше, ніж ті, де застосовуються універсальні прилади.

Практичний приклад: Невдалий прохід у глині через неправильно обраний буровий шнек

Під час встановлення паль для житлового проекту на болотистих теренах Малайзії бригади зіткнулися з серйозними труднощами, використовуючи звичайні бурильні шнеки у надмірно водянистому глинистому ґрунті. Гладкі шнекові насадки заклинювали приблизно кожні півтора метра, через що робітникам доводилося постійно зупинятися та очищати їх вручну. Ситуація змінилася, коли було перейдено на спеціальні шнеки, розроблені спеціально для роботи з глиною. Вони мали ступінчасто розташовані зубці та більший проміжок між витками, що справді дало результат. Згідно з записами місцевих підрядників у їхньому польовому щоденнику, ця зміна скоротила тривалість кожної роботи майже на дві третини порівняно з попереднім часом.

Використання ґрунтових сенсорів та попередніх оцінок проекту для оптимізації вибору шнека

Останні датчики питомого опору ґрунту працюють у поєднанні з технологією картировання LiDAR, забезпечуючи екіпажам миттєві показники твердості ґрунту на різних теренах. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року в журналі «Construction Technology Journal», будівельні бригади, які почали використовувати портативні конусні пенетрометри, зменшили витрати на заміну шнеків приблизно на 40%. При роботі з формуваннями льодовикового ґрунту (glacial till) багато підрядників тепер поєднують традиційні зразки ґрунту, відібрані перед бурінням, із сучасними методами спектрального аналізу. Такий підхід допомагає підібрати правильний кут різця-пілота в межах приблизно 12–20 градусів та відповідні різальні зуби, виготовлені з матеріалів, таких як вольфрамовий карбід або оснащені діамантами, залежно від типу порід, з якими доведеться мати справу на кожному конкретному місці.

Основні відмінності між типами шнеків екскаваторів для різних ґрунтових умов

Конструкція та функції шнеків для ґрунту та шнеків для скельних порід

Земляні бури зазвичай мають одинарну гвинтову конструкцію з гладкими різальними кромками, призначену спеціально для роботи в м'яких ґрунтах, таких як глина, суглинок і розпушений пісок. Ці інструменти спрямовані на швидке видалення матеріалу з мінімальним навантаженням на крутний момент, що робить їх чудовим вибором для ландшафтних робіт або загальних технічних завдань з копання на будмайданчиках. Бури для скельних порід виготовлені інакше: вони оснащені зубами з вольфрамового карбіду та посиленими гвинтовими частинами, здатними руйнувати ущільнені ґрунти, шари сланцю та навіть тріщинуваті породи основи. Зуби розташовані у ступінчастому порядку, щоб зменшити вібрації під час роботи на дуже нерівній місцевості, хоча операторам слід знати, що ці моделі потребують приблизно на 30–50 відсотків більшого гідравлічного тиску порівняно зі стандартними земляними бурами, щоб правильно функціонувати в більшості польових умов.

Корінні штанги та багатофункціональні бури для змішаних ґрунтів

Корінгові труби дуже добре працюють під час проходження різних шарів ґрунту, наприклад, коли пісок залягає на глині, або в зонах із періодичними включеннями уламків скель. Основна причина їхньої ефективності полягає в тому, що завдяки порожнистій конструкції інженери можуть безпосередньо бачити, що відбувається під землею під час буріння. У складних ситуаціях, коли ґрунт змінюється від м'якого до твердішого матеріалу, корисними є універсальні шнеки. Ці інструменти по суті поєднують найкращі риси звичайного обладнання для буріння в ґрунті та машин для буріння у скелях. Вони оснащені міцними карбідними різцями, які можна замінювати при зношуванні, а також спіральні лопаті можна регулювати залежно від типу матеріалу, що видаляється. Більшість фахівців стверджують, що ці гібридні інструменти є доцільними для будівництва доріг або прокладання трубопроводів, де немає чіткої інформації про тип ґрунту, з яким доведеться зіткнутися на кожному наступному футі глибини.

Вибір шнекових приладів залежно від твердості та складу ґрунту

Оператори повинні враховувати три ключові фактори при підборі шнеків залежно від ґрунтових умов:

1. Твердість : Використовуйте ручний пенетрометр для вимірювання міцності на стиск без обмежень (UCS). Шнеки для ґрунту підходять для ґрунтів із UCS нижче 2000 кПа, тоді як шнеки для скельних порід використовуються для матеріалів з показником понад 4800 кПа.
2. Вміст абразивних матеріалів : Для ґрунтів із вмістом 40% гравію або дробленого каменю потрібні лопаті з загартованої сталі, щоб запобігти передчасному зносу.
3. Рівень вологості : Для глинистих ґрунтів потрібен більший крок навійки, щоб запобігти закупорюванню, тоді як піщані ґрунти краще працюють із щільнішими спіралями для покращення утримання матеріалу.

Ця методика скорочує час буріння на 22% у порівнянні з універсальними підходами, згідно з польовими випробуваннями на 157 будмайданчиках.

Оптимізація конструкції лопасті: довжина, товщина та крок для конкретних ґрунтів

Як конфігурація лопасті впливає на видалення матеріалу та крутний момент

Форма гвинтової частини відіграє важливу роль у тому, наскільки ефективно видаляється ґрунт під час буріння. Недавній аналіз різних конструкцій гвинтових бурів за 2023 рік показав, що зміна кроку гвинтового леза може впливати на потребу у крутному моменті приблизно на 12–18 відсотків у ґрунтах середньої щільності. Для дуже щільних глинистих ґрунтів краще працюють леза з більш крутим кутом нахилу — близько 35 градусів, оскільки вони запобігають зворотному протіканню ґрунту через високу зчепність матеріалу. Навпаки, для піщаних ґрунтів, які не є сильно ущільненими, найкраще підходять більш плоскі леза з кутом близько 25 градусів. Занадто екстремальні кути лез у зернистих матеріалах призводять до витрати на 27 відсотків більше потужності, оскільки ґрунт постійно знову просипається у отвір, що нікому не потрібно під час ефективного виконання роботи.

Найкращі параметри гвинтової частини для піщаних, глинистих та ущільнених ґрунтів

Як зазначено в керівництві з буріння комунальних споруд, піщані умови вимагають довших стрічок (8–10 футів) із меншою глибиною пічу для мінімізації ризику обвалення. Для роботи в глині потрібні товстіші лопаті 0,75", щоб витримувати високий бічний тиск, тоді як ущільнені ґрунти вимагають коротших стрічок 4–6 футів для збереження крутильної жорсткості.

Поєднання міцності та потужності: компроміси в конструкції стрічок

Коли леза стають товстішими, збільшуючись від половини дюйма до одного дюйма, вони краще протистоять зносу в кам'янистих ґрунтах — покращення становить приблизно 40%. Однак існує компроміс, оскільки гідравлічне навантаження зростає приблизно на 22%. Багато операторів, які працюють за змішаних умов, надають перевагу шнекам із загартованої сталі товщиною 0,625 дюйма. Вони забезпечують досить добру захист від каміння — близько 80% від того, що дають повноцінні леза для роботи в скелястих умовах, і при цьому добре працюють на м'яких ділянках, не знижуючи продуктивність надто значно. Нещодавні польові випробування показали цікавий факт: конструкція шнеків із конусоподібним профілем зменшує раптові стрибки потужності приблизно на 15%, коли обладнання рухається через різні шари ґрунту під час роботи.

Роль пілотних доліт у забезпеченні точності буріння в різних типах ґрунтів

Пілотні бури в основному слугують орієнтирами для великих бурів екскаваторів, допомагаючи утримувати отвори рівними, навіть коли грунт змінюється під ними. Працюючи на піщаних ділянках, короткі конструкції наконечників допомагають запобігти поштовханню всього пристрою при першому контакті. Але якщо ми маємо справу з твердим суглинком або скельними породами, то саме довгі конічні наконечники з карбіду показують себе найкраще, оскільки краще проходять крізь шари, не відхиляючись від курсу. Згідно з дослідженням, опублікованим минулого року, майже 4 із кожних 10 помилок під час буріння на об’єктах із різними типами ґрунтів трапляються просто тому, що хтось обрав неправильний тип пілотного бура. Тож зрозуміло, чому підрядники витрачають так багато часу на те, щоб визначити, які бури найкраще працюватимуть за різних ґрунтових умов, перед початком будь-якого масштабного земляного роботи.

Карбід або сталеві зуби: підбір матеріалу зуба залежно від ґрунтових умов

Карбідні зуби перевершують сталь у абразивних умовах, хоча їхня вища вартість має бути виправдана зменшенням простою. За даними підрядників, при використанні карбіду в сланцевих породах кількість замін зубів на проект зменшується на 58% (Construction Tools Quarterly, 2023).

Чи варто використовувати свердла з діамантовим покриттям у змішаних або абразивних ґрунтах?

Шнекові зуби з діамантовим покриттям служать приблизно в чотири рази довше, ніж звичайні карбідні інструменти, коли працюють у ґрунтах із бетоном, хоча їхня початкова вартість на 60–80% вища. Справжню перевагу вони дають у міських умовах, де ґрунт змішаний з уламками старих будівель, або на ділянках із великою кількістю кварцу. Однак, за даними польових випробувань від провідних виробників обладнання, такі діамантові свердла втрачають ефективність на однорідних глинистих або піщаних ділянках. Для таких робіт залишається фінансово доцільним використання традиційного карбіду, незважаючи на менший термін служби.

ЧаП

Питання: Чому тип ґрунту важливий для продуктивності шнека екскаватора?

Різноманітні типи ґрунтів вимагають спеціальних конструкцій шнеків для оптимізації ефективності буріння, зменшення пошкодження обладнання та дотримання термінів проекту.

Питання: Як оператори можуть обрати правильний шнек для певного типу ґрунту?

Відповідь: Операторам слід використовувати такі інструменти, як ручні пенетрометри, щоб оцінити твердість ґрунту та рівень вологості, і на основі цих показників обирати шнеки.

Питання: Які переваги використання алмазних свердел?

Відповідь: Алмазні свердла довше служать у абразивних умовах, таких як ґрунти з бетоном або багаті кременем, хоча є економічно вигідними головним чином саме в таких середовищах.

Питання: Як конструкція спіралі шнека впливає на продуктивність?

Відповідь: Довжина, крок і товщина спіралі шнека впливають на ефективність видалення матеріалу та вимоги до крутного моменту, тому потрібні різні конфігурації для різних типів ґрунтів.

Питання: Які матеріали найкращі для зубців шнека?

A: Карбідні зуби є найкращими для твердих або замерзлих ґрунтів завдяки своїй довговічності, тоді як сталеві зуби підходять для суглинків і розпушених гравійних матеріалів, хоча їх потрібно часто замінювати.