تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک (Drilling equipment for soil studies)

تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک

امروزه با گسترش علم و فناوری و پیشرفت روز افزون در ساخت و طراحی و ادوات و تجهیزات در صنعت ساختمان و تعدد در انواع مختلف این ادوات لازم است که شناخت کافی نسبت به این تجهیزات داشته باشیم. در ادامه به آشنایی با تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک و ژئوتکنیک پرداخته میشود.

تجهیزاتی که در شرکت ایستاسازه جهت مطالعات خاک، خاکبرداری، پایدارسازی و بهسازی خاک مورد استفاده قرار می گیرد به قرار زیر می باشد:

• تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک و ژئوتکنیک (دستگاه آزمایشات صحرایی و آزمایشگاهی در مقالات دیگر بیان گردیده اند)
• تجهیزات خاکبرداری
• تجهیزات پایدارسازی
• تجهیزات بهسازی خاک

در این مقاله به بیان تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک و ژئوتکنیک پرداخته می گردد.

تجهیزات حفاری مطالعات خاک

تجهیزات حفاری که جهت مطالعات خاک و ژئوتکنیک استفاده می شود انواع مختلفی دارد که عموماً دارای ویژگی های مشترکی هستند و در اکثر پروژه ها از این ادوات استفاده می شود.

اکثر دستگاه ها و تجهیزات حفاری جهت مطالعات خاک و ژئوتکنیک صورت چرخشی (روتاری) کار می کنند که نمونه ای از آن که جهت حفاری شمع استفاده می گردد در شکل زیر نشان داده شده است.

جهت حفاری، از دو نوع راد استفاده می گردد:

• راد متریک: رادهایی که به صورت دستی توسط نیروی انسانی جایگذاری می گردند.
• راد حفاری وایرلاین: رادهایی که به صورت خودکار توسط دستگاه حفار جایگذاری می گردند.

راد حفاری وایرلاین

راد حفاری وایرلاین، بخش اعظمی از رشته حفاری متشکل از رادهای حفاری را تشکیل می دهد. راد حفاری تقریباً ساده‌ترین جزء رشته حفاری به نظر می‌رسد و معمولاً انتظار می‌رود که بدون ایراد کار خود را انجام دهند. رادهای حفاری، حرکت دورانی اسپیندل را به سرمته منتقل می‌کنند.

همچنین وظیفه انتقال گل حفاری به سرمته را به عهده دارند و برای پیشروی حفاری فشار اسپیندل را به سرمته منتقل می‌نمایند. هنگامی که رادحفاری ایراد پیدا می‌کند به معنی آن است که کل رشته حفاری می‌بایست بیرون کشیده شده و پس از تعویض راد معیوب، حفاری دوباره ادامه یابد.

این موضوع ممکن است باعث وقفه چند روزه و یا چند هفته‌‌ای در روند حفاری گردد. بنابراین هیچ جای اشتباهی برای استفاده از رادهای ‌کیفیت پایین باقی نمی‌ماند.

به طور کلی راد وایرلاین، تجهیزات سطح دکل را به مجموعه مته متصل می کند، هم برای پمپاژ مایع حفاری به مته و هم برای بالا بردن و پایین آوردن و چرخش مجموعه مته استفاده می شود.

• قابل استفاده در حفاری اکتشافی معدن
• در اندازه استاندارد 3 متر و 5 سانتیمتر
• دارای دو نوع چینی و اروپایی
• جنس وایرلاین از فولاد و در برابر سایش مقاوم می باشد

شناخت دستگاه های حفاری روتاری مغزه گیر

دستگاه حفاری روتاری مغزه گیر TOYO

دستگاه حفاری تویو توسط کشور ژاپن ساخته شده است این دستگاه دارای امکاناتی از قبیل سیستم وایرلاین و پمپ گل حفاری می باشد و لوله داخلی این دستگاه از نوع اسپندل می باشدکه در قسمت ذیل  به این مورد اشاره شده است.

اسپیندل در لغت به معنای چرخنده، دوک و هر چیزی که شبیه دوک است می باشد. این وسیله وظیفه جا به جایی به صورت ارتفاعی رادها را در دستگاه حفاری دارد.

سیستم وایرلاین بدین صورت است که دستگاه قابلیت این را دارد که بدون کمک نیروهای انسانی رادها را جایگذاری نماید.

این دستگاه برای موارد زیادی از قبیل نمونه برداری معدن؛ حفاری شناسایی خاک و حفاری های ژئوتکنیک مورد استفاده قرار می گیرد.

حداکثر عمق حفاری این دستگاه بین 600 تا 800 متر می باشد که بسته به نوع خاک، کارایی این دستگاه در حفاری متفاوت می باشد. بدین صورت که هرچه خاک ماسه ای و ریز دانه تر باشد دستگاه مربوطه عمق بیشتری را می تواند حفاری نماید.

این دستگاه نیز دارای قابلیت های رادگیری  H-Q و  N-Q و P-Q را دارا می باشد که نسبت به دستگاه های مشابه یک مزیت به حساب می آید.

دستگاه حفاری روتاری مغزه گیری D900

دستگاه حفاری مغزه گیر D900 دارای سیستم وایرلاین می باشد که از موتور دویتس آلمان بهره می برد و ساخته شده توسط کشور سوئد می باشد.

عمق حفاری این دستگاه در حدود 350 متر می باشد که به نوع خاک منطقه مورد نظر بستگی دارد که هر چه خاک ریزدانه تر باشد مقدار حفاری بیشتر خواهد بود.

این نوع از تجهیزات حفاری دارای طبلک هایی جهت چکش برای حفاری ژئوتکنیک است که یک ویژگی برتر نسبت به دستگاه های مشابه است.

این دستگاه از یک چکش 6 متری بهره می برد.

دستگاه حفاری روتاری مغزه گیر لانگیربا

این دستگاه به دلیل حجم کم و سبک تر بودن نسبت به دستگاه های دیگر و قابلیت جابه جایی تقاضای بیشتری را نسبت به دستگا های دیگر دارد به طور مثال در ساختمان هایی که موقعیت جنوبی دارند و برای نمونه گیری بخواهیم از حیاط ملک استفاده کنیم و  نیاز به جابه جایی دستگاه باشد به دلیل وزن کمتر قابلیت جا به جایی بهتری نسبت به دیگر دستگاه ها را دارا است و یا در مناطقی که شیب بیشتری را نسبت به مناطق دیگر دارد به دلیل کارا بودن این دستگاه می توان از این دستگاه استفاده کرد.

این دستگاه دارای سیستم وایرلاین است سیستم وایرلاین بدین صورت است که دستگاه به صورت اتوماتیک قابلیت جایگذاری راد را دارد یعنی اینکه به طور خودکار می تواند راد های مورد نیاز برای ادامه حفاری در مسیر قرار دهد.

حالت دیگری که این دستگاه دارد حالت متریک است این حالت بدین صورت است که راد ها به صورت دستی توسط اپراتور دستگاه اضافه و کم می شود.

عمق حفاری این دستگاه حدود 600 متر می باشد که این عمق به نوع خاک منطقه بستگی دارد که هر چه خاک ماسه ای تر و ریز دانه تر باشد قابلیت حفاری بیشتری است.

این دستگاه دارای دکل 7 متری می باشد.

یکی دیگر از مزایای این دستگاه قابلیت حفاری با زاویه است که نسبت به دستگاه های مشابه هم رده خود برتری دارد.

دستگاه حفاری روتاری مغزه گیر D300

دستگاه D300 یک دستگاه 4 سیلندره است که دارای موتور دوتیس ساخت کشور آلمان می باشد و دارای گیربکس ZF آلمانی می باشد.

این دستگاه به خاطر طراحی که دارا می باشد و به دلیل این که فضای کمتری را اشغال می کند در پروژه هایی که ابعاد و فضای کوچکتری نسبت به دیگر پروژه ها دارد استفاده بیشتری دارد. یکی از دلایل انتخاب یک دستگاه حفاری، ارتفاع بسته شده خود دستگاه می باشد.

در اکثر پروژه هایی که مطالعات خاک در آن انجام می شود به دلیل اینکه هنوز سازه و ساختار کلی ساختمان پا بر جا است و محدویت هایی که در عبور دادن دستگاه وجود دارد باید از دستگاه هایی استفاده گردد که دارای ارتفاع کوتاه تری باشند.

این دستگاه داری ارتفاع 1.90 الی 2 متر می باشد (ارتفاع بسته شده) که یکی از مزایای این دستگاه به حساب می آید.

یکی دیگر از قابلیت ها و مزایای این دستگاه دارا بودن کف اسکی مانند آن است که به نیرو های انسانی این امکان را می دهد که بتوانند آن را در محل پروژه برای گمانه های دیگر جا به جا نمایند و می توان گفت که به لحاظ اقتصادی به صرفه می باشد و پیمانکار مربوطه هزینه ای بابت جرثقیل و جابه جایی پرداخت نمی کند.

دستگاه حفاری هسته ای XY-1

این دستگاه برای حفاری هسته ای و استفاده از آن در اکتشافات و تحقیقات عمومی، تحقیقات ژئوفیزیکی، بررسی جاده ها و ساخت و ساز، حفره های انفجاری و سایر عملیات حفاری مناسب است.

این دستگاه را کشور چین تولید نموده است با نام تجاری shitan. این دستگاه یک دستگاه حفاری سبک و قابل حمل و البته ارزان قیمت تر نسبت به دستگاه های دیگر شناخته شده است.

ویژگی های اصلی

1- امکان بالا بردن بازده حفاری با استفاده از تغذیه خودکار

2- استفاده از مکانیزم مهار بستر توپ به جای چاک که می تواند بدون استقاده از نوار اجرا شود

3- دارای لیور های مناسب و متمرکز و کارایی آسان آن ها

4- ساختار مناسب و کوچک شده که دکل و پمپ ها و موتورهای دیزلی بر روی یک شاسی قرار داده شده اند

5- اشغال فضای کمتر نسبت به دستگاه های دیگر

6- وزن سبک تر و حمل و نقل آسان

مشخصات کلی دستگاه

عمق حفاری (متر): 30 و 50 و 70 و 100

قطر سوراخ (میلیمتر):     75 و 91 و 110

قطر لوله مته (میلیمتر): 42

زاویه حفاری (درجه): 75-90

ابعاد دستگاه (میلیمتر): 1640*1440*1030    

وزن (به غیر از قدرت): 500 کیلوگرم

انتخاب تجهیزات مناسب حفاری

انتخاب تجهیزات مناسب حفاری جهت مطالعات خاک یک مرحله کلیدی در فرآیند طراحی و اجرای پروژه‌های عمرانی و ژئوتکنیکی است. انتخاب نادرست می‌تواند منجر به نتایج نامناسب و هزینه‌های اضافی شود. در این راستا، رعایت مراحل زیر به شما کمک می‌کند تا تجهیزات مناسبی را انتخاب کنید:

1. شناسایی اهداف پروژه

ابتدا مطالعات خاک و هدف از انجام پروژه باید مشخص گردد. آیا هدف از حفاری تعیین مشخصات فیزیکی خاک، بررسی استحکام یا شناخت شرایط آبی زیرزمینی است؟ هر یک از این اهداف ممکن است نیاز به تجهیزات خاصی داشته باشد.

2. تحلیل نوع خاک و شرایط محیطی

نوع خاک( ریزدانه یا درشت دانه بودن خاک محل) و شرایط محیطی( مانند میزان رطوبت، دما و پوشش گیاهی) تاثیر بسزایی در انتخاب تجهیزات دارند؛ همچنین، بررسی وجود موانع فیزیکی مانند سنگ ها یا تاسیسات زیرزمینی نیز حائز اهمیت است.

3. انتخاب تکنیک حفاری

تکنیک‌های مختلف حفاری مانند حفاری دوار، حفاری ضربه‌ای، و حفاری به روش مته باید با توجه به شرایط خاک و عمق مورد نیاز انتخاب شوند. برای مثال، حفاری دوار برای خاک‌های نرم و حفاری ضربه‌ای برای خاک‌های سخت مناسب‌تر است.

4. بررسی ظرفیت و مدل تجهیزات

مدل و ظرفیت تجهیزات باید متناسب با عمق و نوع خاک تعیین شود. تجهیزات باید توانایی حفاری در عمق‌های مورد نظر را داشته باشند و در عین حال از نظر ابعاد و وزن قابل حمل و استفاده در محل پروژه باشند.

5. توجه به جنبه‌های ایمنی و زیست‌محیطی

ایمنی کارگران و تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از حفاری نیز باید مورد توجه قرار گیرد. انتخاب تجهیزاتی که استانداردهای ایمنی را رعایت کنند و آسیب کمتری به محیط زیست وارد آورند، ضروری است.

6. برآورد هزینه و بودجه

هزینه تجهیزات و قابلیت‌های آن‌ها باید به دقت بررسی شود. ممکن است هزینه اولیه بالای یک تجهیزات به‌صرفه‌تر از تجهیزات ارزان‌قیمت باشد که نیاز به تعمیرات و نگهداری بیشتری دارند. بنابراین، بررسی هزینه‌های بلندمدت نیز مهم است.

7. مشاوره با کارشناسان و تأمین‌کنندگان

در نهایت، مشاوره با کارشناسان و تأمین‌کنندگان تجهیزات حفاری می‌تواند به انتخاب بهتر کمک کند. آن‌ها می‌توانند بر اساس تجربیات گذشته و اطلاعات دقیق، گزینه‌های مناسبی را پیشنهاد دهند.

با رعایت این مراحل، می‌توانید تجهیزات حفاری مناسبی را برای مطالعات خاک انتخاب کنید که به بهبود کیفیت داده‌های به‌دست‌آمده و موفقیت پروژه کمک می‌کند.

جمع بندی

در این مقاله به بررسی تجهیزات حفاری مورد استفاده در مطالعات خاک و ژئوتکنیک پرداخته شد. این تجهیزات به‌طور خاص برای انجام حفاری‌های مختلف در پروژه‌های عمرانی، ساخت‌وساز، و تحقیقات خاکی طراحی شده‌اند. انتخاب تجهیزات مناسب حفاری از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا بر کیفیت نتایج مطالعات و همچنین صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های پروژه تأثیر مستقیم دارد.

تجهیزات حفاری که در این مقاله معرفی شدند، شامل دستگاه‌های روتاری، حفاری مغزه‌گیر، و سیستم‌های وایرلاین هستند که برای انواع مختلف خاک و عمق حفاری کاربرد دارند. هر یک از این دستگاه‌ها ویژگی‌های خاص خود را دارند که بسته به نوع خاک، هدف پروژه و شرایط محیطی باید انتخاب شوند. همچنین، شناسایی نوع خاک، عمق حفاری مورد نظر، و شرایط محیطی می‌تواند به انتخاب بهتر و بهینه‌تر این تجهیزات کمک کند.

علاوه بر این، انتخاب تجهیزات حفاری باید با توجه به جنبه‌های ایمنی و زیست‌محیطی انجام شود. رعایت استانداردهای ایمنی و توجه به تأثیرات زیست‌محیطی می‌تواند خطرات احتمالی را کاهش دهد و تأثیر منفی بر محیط نگذارد. همچنین، مشاوره با کارشناسان و تأمین‌کنندگان تجهیزات حفاری می‌تواند به انتخاب بهترین گزینه کمک کند.

در نهایت، با رعایت مراحل ذکرشده در انتخاب تجهیزات حفاری و استفاده از ماشین‌آلات مناسب، می‌توان به بهبود کیفیت داده‌های حاصل از مطالعات خاک و موفقیت بیشتر پروژه‌های عمرانی دست یافت.