ایستاسازه
En Ar

خانه - آموزش - راد خود حفار و متعلقات (Self Drilling Anchor Bar)

راد خود حفار و متعلقات (Self Drilling Anchor Bar) – راد حفاری چیست – استفاده از رادهای حفاری در نیلینگ

گودبرداری در مناطق شهري یکی از فعالیت هاي پر مخاطره در مهندسی عمران می باشد، این سختی در گودهایی عمیق بسیار بیشتر است، همچنین وجود سربارهاي عظیم درمجاورت گودبرداري ها این حساسیت را دو چندان می کند. در راستاي استفاده موثر از خاك مسلح، استفاده از روش هاي جدیدتري نظیر مهاربندي خاك و میخ کوبی توسعه پیدا کرده است. سیستم هاي مهاربندي و میخکوبی براي پایدارسازي و نگهداري سازه طراحی می شوند تا توسط المان هاي کششی، تغییرمکان سازه را محدود نماید. اساس طراحی این عناصر بر مبناي انتقال بار از طریق اصطکاك یا چسبندگی در ناحیه فصل مشترك خاك می باشد. در سال هاي اخیر سیستم میخکوبی وسعت و گستردگی چشمگیري در مهندسی ژئوتکنیک از نظرکاربرد در پایدارسازي شیب هاي خاکی و گودها داشته است. این میخ ها قبلا با طول یکسان و در فواصل یکسان از یکدیگر اجرا می شدند که گاهی اوقات این امر با در نظرگرفتن هزینه پروژه اقتصادي نبود، به همین دلیل در نوشته پیش رو استفاده از روش دیگري به نام راد خودحفار مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهد گرفت محبوبیت استفاده از رادهای خود حفار از زمان معرفی تکنولوژي در سال 1990 رو به افزایش است.

در نیلینگ پیشروي اجراي راد خود حفار تا زمان رسیدن به طول نهایی طراحی با استفاده از یک مته قربانی و سیال حفاري انجام می شود. بنابراین حفاري، تزریق و نصب نیل تماما تحت یک فرآیند واحد انجام می شود. راهنماي استفاده از رادهاي خودحفار در دو نشریه “برنامه آزمایش کشش رادهای خودحفار” و “رادهاي خودحفار مرور فاکتورهاي خوردگی و عمل سبک سازي” و یک سري توصیه هایی براي کاهش این عوامل منتشر شده است. باتوجه به تزریق همزمان دوغاب از میان راد خودحفار در طی حفاري، رادهای خودحفار خصوصا در خاك هاي ریزشی مزیت دوچندانی دارند. با توجه به روش نصب رادهای خودحفار، فرآیند نصب، طراحی و حفاظت خوردگی نیازمند ملاحظات ویژه ای است که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.

اجزای مختلف رادهای خودحفار - شرکت عمرانی مهندسی ایستا سازه
اجزای مختلف رادهای خود حفار

دلایل به کارگیری رادهای خود حفار

در صورت ریزشی بودن خاک گود با توجه به عدم امکان اجرای نیلینگ و یا اجرای انکر می توان از راد خود حفار برای پایدارسازی با مقاومت های مختلف استفاده نمود.

خاک های درشت دانه دارای چسبندگی کم  و غالبا متشکل از شن یا ماسه و لای و یا ترکیبی از این انواع خاک به عنوان خاک های ریزشی در گودبرداری معروف بوده و علاوه بر خطرات خاص در اجرا و سختی های خاص طراحی سیستم پایدارسازی گود به روش نیلینگ و یا سایر روش های متداول در زمان اجرای نیلینگ و یا انکر در این خاک ها همواره مشکل ریزش گمانه زمان بیرون کشیدن میلگرد و قبل از جایگذاری نیل وجود دارد. به همین دلیل از رادهای خود حفار در نیلینگ

در این خاک ها یکی از راه های میلگرد گذاری استفاده از رادهای خود حفار با سرمته های مخصوص می باشد که به صورت همزمان به عنوان راد حفاری و میلگرد دارای مقاومت کششی استفاده می گردد. رادهای خود حفار در اندازه های مختلف با توجه به طرح نیلینگ موجود می باشند.

مشخصات رادهای خود حفار با قطر 32 میلیمتر
مشخصات رادهای خود حفار با قطر 32 میلیمتر

رادهای خودحفار توخالی بوده و جهت تزریق با ایجاد شیارهایی روی راد عملیات تزریق از داخل راد انجام می شود. از مزایای راد خودحفار امکان اجرای نیلینگ در خاک های ریزشی با سرعت بسیار بالا تر از اجرای نیلینگ با میلگرد بوده و از معایب این مصالح عدم امکان کشش اولیه به علت عدم امکان ایجاد فضای خالی (بخش غیر باند) در طول راد خود حفار می باشد. توضیح اینکه در میلگرد معمولی بخش آزاد توسط قراردادن میلگرد در لوله پلیکا و پکینگ دو سر لوله جهت جلوگیری از ورود دوغاب در زمان جایگذاری میلگرد تامین می گردد لیکن در اجرای نیلینگ با توسط راد خودحفار با توجه به اینکه جایگذاری پس از حفاری وجود نداشته و در واقع همان راد حفاری به صورت مته بوده و در خاک می ماند امکان لوله گذاری و ایجاد فضای آزاد جهت پیش کشیدگی و کنترل نشست های زیاد در عمق های بالای گود و یا خاک های دارای مقاومت و خصوصا مدول الاستیسیته کم وجود نخواهد داشت. در واقع این روش کمک بزرگی در اجرای نیلینگ در خاک های ریزشی نموده و بدون استفاده از این ابزار در واقع اجرای نیلینگ به عنوان یک روش اصلی پایدارسازی گود در این نوع خاک ها به سختی ممکن بود.

اجزای راد خود حفار
اجزای راد خود حفار

آشنایی با ادوات و تجهیزات حفاری و دریل واگن

یکی از کاربردهای حفاری و گمانه زنی مربوط به عملیات پایدارسازی دیواره گود به روش نیلینگ و انکراژ و بهسازی خاک با استفاده از میکروپایل می باشد. در این مطلب سعی شده است ادوات و تجهیزات مربوط به حفاری جهت آشنایی مهندسین علاقه مند به اجرای نیلینگ، انکراژ و میکروپایل شرح داده شود. در ادامه مراحل فعالیت و ارتباط ماشین آلات مذکور به ترتیب آورده شده است.

بخش اول:

فعالیت مربوط به حفاری در نیلینگ از کمپرسور هوا و ادوات مربوط به آن شروع می شود.

کوپلینگ هوا: کوپلینگ هوا یا همان لوله انتقال هوا که از کمپرسور آزاد می باشد باید با دیگر ادوات برای انتقال هوا مرتبط باشد.

مغزی های مربوط به هوا: این نوع مغزی ها دارای رزوه و کونیک هستند که به سایز 2 اینچ و دارای 3حالت (یک سرتخت یک سر کونیک، دو سر تخت، دو سر کنیک) هستند.

هرزگرد: این وسیله برای رابط بین شلنگ هوا و مغزی تعبیه می شود که رابط هرزگرد وارد شلنگ هوا می شود و قسمت جلوی هرزگرد روی مغزی کوپل می شود.

شلنگ هوا: شلنگی با قطر 2 اینچ و دارای جنس لاستیک نرم همراه با میانه و روی سیمی و یا میانه روی لاستیکی موجود می باشد که وظیفه شلنگ هوا انتقال هوا از کمپرسور به دستگاه های پنوماتیکی می باشد.

انواع بست ها: بست ها دارای انواع بسار زیادی هستند که بیشتر از بست های چهار پیچ و دو پیچ برای نگهداری هرزگرد روی شلنگ استفاده می شود.

کوپلر هوا: کوپلر هوا یا فک چهارزبانه وسیله ای دارای حالت ثابت و شلنگ هوا دارای کوپلر متحرک می باشد که شلنگ هوا را به قسمت کوپلینگ کمپرسور وصل می کند.

واشرتنظیم: این واشرها که دارای حالت های مختلف و از جنس های متفاوت می باشد برای تنظیم و افت هوا میان قسمت هرزگرد یا داخل قسمت فک چهار زبانه استفاده می شود.

ادوات پرسی شلنگ هوا: در بعضی از حالت ها تمامی ادوات اتصالات رابط میان شلنگ و کمپرسور بر روی شلنگ هوا نیز پرس می شود که ادوات آن هرز گرد غلاف دار می باشد که داخل شلنگ هوا وارد می شود و با فشار شلنگ و رویه لاستیکی پرس می شوند.

بخش دوم: (قسمت های مربوط به دریل واگن)

کوپلینگ هوای ورودی دریل واگن: رابطی رزوه دار و یا کونیک دار که شلنگ هوا روی آن بسته می شود و وظیفه آن انتقال هوا به داخل دریل واگن می باشد.

دیگ روغن: رابط هوا بر سر راه دیگ روغن مصرفی (روغن نمره 10) قرار دارد که با باز کردن شیر روغن، روغن مصرفی با فشار زیاد با هوا ترکیب شده و داخل دریل واگن تا قسمت ایر موتور ها و روتیشن و تخلیه هوا و سوزن های ترمز گیربکس های حرکتی عملیات چرب کنندگی انجام می شود.

شیرتنظیم هوا: در قسمت پشت دریچه هوای دیگ روغن یک قسمت دیگر به نام شیر تنظیم هوا وجود دارد که هوای مربوط را از طریق تانک هوا به قسمت ایر موتور حفاری و یا به قسمت هوای حرکتی به گیربکس های حرکتی هوا می رساند.

بخش سوم: (قسمت های مربوط به حرکت دریل واگن)

لیور حرکتی: لیور حرکتی یا اهرم حرکتی یا دنده حرکتی در قسمت بعد از شیر هوای اصلی وجود دارد که با چرخاندن شیرهوا، هوا در پشت لیورها در حالت آماده و با حرکت لیورها هوا به سیستم ایرموتور حرکتی می رسد.

ایرموتور حرکتی: وظیفه سیلندر هوایی را دارد که با فشردن لیور حرکتی هوا وارد ایرموتور می شود و پیستون ها و شاتون ها هوا را به گیربکس ها رسانده و باعث حرکت شفت متحرک شده و چرخ دنده های گیربکس بر روی شفت مادر حرکت کرده و باعث حرکت خورشیدی شده و شنی دستگاه شروع به حرکت می کند.

گیربکس حرکتی: تمامی دریل واگن های پنوماتیک هیدرولیک، هیدرولیکی، هیدرولیک برقی دارای چرخ هستند و سیستم گیربکس حرکتی دارند در بیشتر دریل واگن ها گیربکس حرکتی دارای سیستم چرخ دنده، شفت، شفت پینیوم، شفت مادر (شفت اصلی)، بلبرینگ و سوزن ترمز یا سیستم تعلیق حرکتی می باشد.

بخش چهارم: (قسمت های مربوط به بخش حفاری در دریل واگن)

ایرموتور: همانطور که از اسمش مشخص می باشد این موتور با هوا کار می کند و مشابه فعالیت ایرموتور حرکتی را دارد. مانند تمامی موتورها دارای سیلندر پیستون و شاتون می باشد که در قسمت سیلندر شاتون ها وظیفه حرکت پیستون را به عهده دارند و با باز و بسته شدن دریچه های سوپاپ ها هوا انتقال پیدا می کند و سوپاپ ها در محفظه سیلندر در قسمت گیلاس سیلندر (لیوان سیلندر) بالا و پایین می شوند و حرکت مکش را برای تعویض در جلو عقب شدن آن ها با شاتون ها انجام می دهد.

انواع ایر موتور ها:

  • ایر موتورهای سرعتی
  • ایرموتورهای قدرتی

در قسمت هایی که حرکت یا دوران مدنظر باشد از ایرموتورهای قدرتی استفاده می شود مانند ایرموتورهای حرکتی و ایرموتورهای پشت دکل زنجیرکش. در قسمت هایی که دوران بالا یا سرعت حرکت روتیشن مطرح باشد از ایرموتورهای سرعتی استفاده می شود. طبیعتاً ایرموتورهای سرعتی همان طور که از اسمشان مشخص می باشد دارای سرعت زیاد، گشتاور سریع و حرکت دورانی می باشند. امروزه با شکل گیری و ترکیب دو مدل از مکانیزم ایرموتورهای ال مین، لایت مین دیگر مشکل قدرت و سرعت حل شده و ایرموتورها دارای هم سرعت و هم قدرت می باشند.

روتیشن: به وسیله حرکت دورانی و گردش راد در چال، عملیات حفاری روتاری یا دورانی انجام می شود. روتیشن با نصب راد و ادوات چکش و سرمته عملیات حفاری را انجام می دهد. تنها چرخش راد، تعویض راد و انتقال هوا وظیفه روتیشن می باشد و حرکت عقب جلو کردن روتیشن وظیفه ایرموتور زنجیرکش می باشد.

زنجیر کش: ایر موتور بسیار سرعتی و قدرتی می باشد که وظیفه حرکت عقب جلو کردن روتیشن را به عهده دارد. به وسیله زنجیر، قاب زیرین روتیشن روی دکل حرکت می کند باعث عقب جلو رفتن روتیشن می شود این عملیات به عهده زنجیرکش می باشد.

بخش پنجم: (آشنایی با سرمته ها و ادوات حفاری)

راد: لوله ای توخالی که انتقال حرکت و هوا را از روتیشن به چکش و سرمته می رساند.

راد خود حفار: رادهای خود حفار در انتهای کار، داخل خاک باقی می مانند و فعالیت آن ها در حفاری در خاک های ریزشی و سست می باشد.

راد خودحفار - شرکت مهندسی ایستاسازه
راد خود حفار

سرمته: تمام فعالیت حفاری خاک با سرمته ها امکان پذیر است که برای هر نوع حفاری و لایه خاکی و عمق مشخص گمانه و قطر مشخص از سرمته های متنوع استفاده می شود.

انواع سرمته ها: سپری، کوپ سرمته، سرمته خودحفار، سپر چک

انواع سرمته رادهای خود حفار - ایستاسازه
انواع سرمته رادهای خود حفار

انواع سرمته های خودحفارها

سپری: این سرمته ها شکلی شبیه به یک مخروط سه وجهی دارند و بیشتر دارای پنج یا سه برجستگی در هر وجه هستند که به این نوع سپری ها پنجه گرگی یا گل بر نیز می گویند. سپری های سوزنی و سرمته ای، حفاری در خاک های ماسه رسی را به خوبی انجام می دهند. سپری های مثلثی سپری دارای قدرت بسیار بالا بوده و درخاک های دج و مخلوط رسی می توانند به خوبی حفاری کنند. از سپری ها به صورت کلی در عملیات پایدارسازی گود به روش نیلینگ و انکراژ در خاک های رسی و با سنگ کم استفاده می شود.

کوپ سرمته: این وسیله دارای یک راد میانی به نام کوپ می باشد که ادوات پیستون و سیلندر داخل آن می باشد و به راد وصل می شود و در ابتدای آن سرمته های چکش زن از قبیل سرمته های پیستونی، چرخشی شیار دار، تفلن دار، متحرک دورانی (سپر چکش ها) و راک بیت ها به وسیله رابط کوپ وصل شده و حفاری در خاک های دج شنی سنگی و مخلوط های پرتراکم و کم تراکم از بافت های سیلیسی و سیلکاتی و رسی می توان از کوپ سرمته ها استفاده کرد. این نوع سرمته ها در عملیات پایدارسازی گود به روش نیلینگ و انکراژ در خاک های مخلوط، ماسه ای و سنگی استفاده می گردند.

اجزای مختلف رادهای خودحفار - شرکت عمرانی مهندسی ایستا سازه
اجزای مختلف رادهای خودحفار

سرمته های خود حفار: این سرمته ها دارای الماسه های نگینی به نام الماسه گلوله ای و ساچمه ای هستند و به راد خودحفار وصل شده عملیات حفاری را انجام می دهند و در آخر در گمانه باقی می مانند. این نوع سرمته ها در عملیات پایدارسازی گود به روش نیلینگ و انکراژ در خاک های سست و ریزشی که گمانه پس از خارج کردن راد دچار ریزش میگردد استفاده می شوند.

سپرچکش: این نوع سرمته ها نمونه ای از حفاری های جدید از شکل گیری حفاری های روتاری + کوپ سرمته ایی به وجود آمده اند. جدیداَ در حفاری ها بیشتر استفاده می شود و حفاری های با عمق بالا را از طریق سپر چکش ها به آسانی می توان انجام داد.

راک بیت: این سرمته ها در سیستم نیلینگ و انکراژ و حفاری های اکتشافی بسیار کار آمد بوده و حالت حفاری چکشی و جوندگی دارند و باعث باز شدن تراکم خاک می شود و حفاری به راحتی انجام می گردد.

شرایط به کارگیری خودحفار ها

روش حفاری در نیلینگ به این صورت است که ابتدا با استفاده از دستگاه های حفاری یک گمانه حفاری می شود و با خروج ابزار حفاری (مته یا راد) از گمانه، میخ خاک یا نیل درون گمانه حفاری شده قرار می گیرد و سپس عملیات تزریق انجام می شود. البته در صورتیکه لایه های خاک ریزشی نباشد استفاده از روش فوق امکان پذیر است. ولی در صورتیکه لایه های خاک به شدت ریزشی باشند و ریزش خاک اجازه انجام حفاری را ندهد و یا انجام حفاری به روش معمول باعث افزایش زمان پروژه بیش از حد مجاز شود؛ می توان از راد خودحفار/ نیل خود حفار/ میخ خاک خود حفار بهره جست. این میخ خاک ها از میله های تو خالی تشکیل می شوند که حفاری و تزریق می تواند در یک مرحله انجام شود.

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید