W jaki sposób wysokociśnieniowa wiertnica obrotowo-strumieniowa tworzy kolumny gruntowo-cementowe?

W jaki sposób wysokociśnieniowa wiertnica obrotowo-strumieniowa tworzy kolumny gruntowo-cementowe?

Tworzenie kolumn gruntowo-cementowych za pomocą wysokociśnieniowego obrotowegowiertnica strumieniowato wyrafinowana technika ulepszania gruntu, która przekształca słaby, ściśliwy grunt w stabilne, nośne elementy. Proces ten, znany na całym świecie jako jet grouting, polega na mieszaniu na miejscu rodzimej gleby z cementową zawiesiną zaczynu wtryskiwaną pod niezwykle wysokim ciśnieniem. Powstałe kolumny lub panele gruntowo-cementowe mogą znacznie zwiększyć nośność, zmniejszyć osiadanie i zapewnić retencję ziemną lub ściany odcinające hydraulicznie. Skuteczność tej metody zależy od ogromnej energii dostarczanej przez strumień płynu pod wysokim ciśnieniem, który powoduje erozję i jednoczesne mieszanie gleby.

Proces rozpoczyna się od umieszczenia wysokociśnieniowej wiertnicy obrotowej strumieniowej w wyznaczonym miejscu kolumny. Następnie wiertnica wierci otwór prowadzący na wymaganą głębokość obróbki, używając przewodu wiertniczego o stosunkowo małej średnicy, często przy pomocy płynu lub powietrza pod niższym ciśnieniem w celu usunięcia zwiercin i ustabilizowania odwiertu. Ta początkowa faza wiercenia zapewnia, że ​​sznurek do iniekcji strumieniowej może bez przeszkód dotrzeć do strefy docelowej. Po osiągnięciu żądanej głębokości rozpoczyna się proces jet grouting. Ciąg wiertniczy jest podłączony do pompy wysokociśnieniowej, zdolnej do wytwarzania ciśnień zwykle w zakresie od 400 do 600 barów, a czasami nawet wyższych. Pompa ta tłoczy zawiesinę zaczynu przez żerdzie wiertnicze i na zewnątrz przez specjalnie zaprojektowane dysze umieszczone u podstawy monitora lub głowicy natryskowej.

Rdzeń technologii leży w monitorze i działaniu strumieniowym. Gdy zaprawa jest wyrzucana z dysz z prędkością naddźwiękową, tworzy spójny strumień o wysokiej energii, który z siłą powoduje erozję otaczającej matrycy gleby. Następnie wysokociśnieniowa obrotowa wiertnica strumieniowa zaczyna się obracać i powoli wycofuje przewód wiertniczy z dna otworu w górę. Kombinacja obrotu i wycofania jest dokładnie kontrolowana, aby zapewnić jednolitą średnicę kolumny. Erozyjna siła strumienia tworzy wnękę, która jest jednocześnie wypełniana i mieszana z zaczynem. Parametry prędkości wyciągania, prędkości obrotowej i ciśnienia pompy są precyzyjnie kalibrowane w oparciu o rodzaj gleby i pożądaną średnicę kolumny; na przykład wolniejsze wyciąganie i wyższe ciśnienie zazwyczaj skutkują kolumną o większej średnicy.

Istnieje kilka systemów iniekcji strumieniowej, a wysokociśnieniowa wiertnica obrotowa strumieniowa może być skonfigurowana dla najpopularniejszego systemu Single Fluid, opisanego powyżej. W tym systemie sama zawiesina zaczynowa pełni rolę środka tnącego i mieszającego. Cząsteczki gleby są rozbijane i mieszane z zaczynem cementowym, tworząc jednorodny materiał gruntowo-cementowy. Właściwości końcowej kolumny, takie jak jej wytrzymałość i przepuszczalność, zależą od pierwotnych właściwości gleby, stosunku wody do cementu w zaczynie i wydajności mieszania. W procesie tym powstają znaczne ilości urobku – mieszaniny nadmiaru zaczynu i wypartej gleby – który powraca na powierzchnię wzdłuż pierścienia odwiertu. Takim odpadem należy zarządzać i gromadzić go w systemie kontenerowym w celu późniejszej utylizacji lub przetworzenia.

Pomyślne wykonanie tej techniki zależy od rygorystycznej kontroli jakości i zrozumienia interakcji gleba-strumień. Operatorzy wysokociśnieniowej wiertnicy obrotowej muszą stale monitorować i rejestrować wszystkie kluczowe parametry, w tym natężenie przepływu, ciśnienie, prędkość obrotową i prędkość podnoszenia. Często przeprowadza się próby przedprodukcyjne, czyli kolumny testowe, aby potwierdzić założenia projektowe i udoskonalić parametry operacyjne dla specyficznych warunków panujących w miejscu instalacji. Te kolumny testowe są następnie wydobywane lub rdzeniowane w celu sprawdzenia ich geometrii i sprawdzenia wytrzymałości odzyskanych próbek gruntu i cementu. Kontrolując pobór energii i kinematykę strumienia, wysokociśnieniowe obrotowewiertnica strumieniowatworzy przewidywalną i kompetentną kolumnę gruntowo-cementową, która skutecznie wzmacnia grunt.