دستگاه دریل واگن (Drill Wagon) ادوات و تجهیزات حفاری

یکی از اصول اساسی و کاربردی در کار پایدارسازی، گودبرداری و کارهای عمرانی، حفاری و نیلینگ می‌باشد و این فعالیت مهم امکان‌پذیر نخواهد بود مگر با آموزش‌های اصولی و صحیح از اپراتور تا تکنسین و مهندسان. در صورت حفاری گمانه به صورت صحیح، نیلینگ با هزینه‌های کمتری انجام می شود که در حال حاضر مهمترین نکته در پروژه ها کاهش هزینه ها است.
حفاری گمانه ها در صنعت میخکوبی (نیلینگ) و پایدارسازی، به وسیله دستگاه خاصی به نام دستگاه دریل واگن انجام می شود که در ادامه با این نوع دستگاه و انواع آن آشنا خواهیم شد.

دستگاه حفاری دریل واگن نوعی دستگاه حفاری ضربه ای است که مجموعه پاورهد (روتیشن) از طریق واگن به دکل نصب شده و بر روی دکل بالا و پایین می شود. مجموعه دکل و پاور هد بر روی دو نوع زیربندی که شامل چرخ شنی (زنجیری) و چرخ لاستیکی است مونتاژ می شود.

بیشتر بخوانید: تخریب ساختمان

دستگاه حفاری دریل واگن برای عملیات حفر گمانه در معادن، راه سازی، نیلینگ، ژئوترمال، سدسازی و … کاربرد دارد. با توجه به عدم نیاز به تثبیت دستگاه روی زمین به دلیل وزن نسبتاً زیاد دریل واگن ها، صرفه جویی قابل توجهی در زمان اجرای خدمات حفاری به دست می آید.

امروزه بیش از ۹۵ درصد حفاری ها به روش مکانیکی و به وسیله ماشین های ضربه ای، چرخشی و ضربه ای – چرخشی انجام می گیرد. در روش مکانیکی، نفوذ در سنگ و خاک با انرژی مکانیکی و از طریق اعمال ضربه هایی پی در پی یا در اثر تماس صورت می گیرد.

عموما حفاری های مورد نیازی که در صنعت نیلینگ و پایدار سازی گود انجام می شود دارای عمق و قطرهای متفاوتی می باشد به طور مثال حفاری های مورد نیاز در امر نیلینگ دارای عمق متفاوت و قطر بین 3 اینچ تا 6 اینچ است.

به منظور عملیات حفاری به روش مکانیکی از دستگاه دریل واگن استفاده می شود. دریل واگن ها دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام از لحاظ کیفی تفاوت هایی دارند که بیشتر در جزئیات می توان آنها را دسته بندی کرد.

در بخش پایدارسازی گودهای شهری از دریل واگن های ابعاد کوچکتر استفاده می شود ولی در بخش هایی که خارج از محدوده شهری می باشد از دریل واگن هایی بزرگتر با کارایی های متناسب با آن منطقه استفاده می شود .

افزایش فشار هوای فشرده در محدوده ای معین، موجب افزایش سرعت حفاری می شود به طوری که بر اساس اندازه گیری های تجربی در نوع مشخصی از دریل واگن، اگر فشار از 90psi به 110psiبرسد؛ نفوذپذیری در سنگ ۳۸ درصد افزایش خواهد یافت.

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 گمانه 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 گمانه 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 3 حالت (یک سرتخت یک سر کونیک، دو سر تخت، دو سر کونیک) هستند.
هرز گرد: این وسیله برای رابط بین شلنگ هوا و مغزی تعبیه می شود که رابط هرز گرد 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 حفاری دریل واگن می باشد.
انواع بست ها: بست ها دارای انواع بسیار زیادی هستند که بیشتر از بست های چهار پیچ و دو پیچ برای نگهداری هرز گرد روی شلنگ استفاده می شود.
کوپلر هوا: کوپلر هوا یا فک چهار زبانه وسیله ای دارای حالت ثابت و شلنگ هوا دارای کوپلر متحرک می باشد که شلنگ هوا را به قسمت کوپلینگ کمپرسور وصل می کند.

واشر تنظیم: این واشرها که دارای حالت های مختلف و از جنس های متفاوت می باشد برای تنظیم و افت هوا میان قسمت هرز گرد 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 فشارزیاد با هوا ترکیب شده و داخل دریل واگن تا قسمت ایر موتورها و روتیشن و تخلیه هوا و سوزن های ترمز گیربکس های حرکتی عملیات چرب کنندگی انجام می شود.
شیر تنظیم 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 ماشین دریل واگن 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 دستگاه های دریل واگن 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 دستگاه حفاری در دریل واگن

ایر موتور دریل واگن: همانطور که از اسمش مشخص می باشد این موتور با هوا کار می کند و مشابه فعالیت ایر موتور 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 آنها با شاتون ها انجام می دهد.

در قسمت هایی که حرکت یا دوران مدنظر باشد از ایر موتور های قدرتی استفاده می شود مانند ایر موتور های حرکتی و ایر موتور های پشت دکل زنجیرکش. در قسمت هایی که دوران بالا یا سرعت حرکت روتیشن مطرح باشد از ایر موتور های سرعتی استفاده می شود. طبیعتاً ایر موتورهای سرعتی در دریل واگن 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 ایر موتورهای ال مین، لایت مین دیگر مشکل قدرت و سرعت حل شده و ایر موتور ها هم دارای سرعت و هم قدرت می باشند.

روتیشن دریل واگن: 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 دریل واگن: ایرموتور 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 وظیفه انتقال حرکت و هوا را از روتیشن به چکش و سرمته بر عهده دارد.
راد خود حفار: این رادها در انتهای کار خود داخل خاک باقی می مانند و فعالیت آن ها در حفاری در خاک های ریزشی و سست در عملیات نیلینگ می باشد.
سرمته های دریل واگن: فعالیت حفاری خاک با سرمته ها امکان پذیر است. برای هر نوع حفاری و لایه خاکی و عمق مشخص گمانه و قطر مشخص از سرمته های متنوع استفاده می شود.

انواع سرمته برای دریل واگن

سپری:

سر مته های سپری 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 گمانه در خاک های ماسه ای و رسی را به وسیله دریل واگن به خوبی انجام می دهند. سپری های مثلثی دارای قدرت بسیار بالا بوده و درخاک های دژ 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 به وسیله دریل واگن استفاده می شود.

کوپ سرمته:

این وسیله در دریل واگن 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 در حفاری گمانه در خاک های دج شنی سنگی و مخلوط های پر تراکم 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.

سرمته های خود حفار:

سرمته های خود حفار دارای الماسه های نگینی به نام الماسه گلوله ایی و ساچمه ای هستند به راد خودحفار وصل شده عملیات حفاری گمانه 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 به وسیله دریل واگن در خاک های سست و ریزشی که گمانه پس از خارج کردن راد دچار ریزش می گردد استفاده می شوند.

این نوع سرمته های جدید در دریل واگن از ترکیب حفاری های روتاری + کوپ سرمته ایی به وجود آمده اند. حفاری های با عمق بالا را از طریق سپرچکش ها به آسانی می توان انجام داد.

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
• نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
• انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
• مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
• سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
• خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
• سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
• دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
• دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
• زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
• نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
• پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
• دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
• آموزش گام به گام نقشه خوانی انواع روش های پایدارسازی و گودبرداری
• ژئوتکستایل چیست؟ (?What is a Geotextile)
• ژئوممبران چیست؟ (?what is geomembrane)
• ژئوفوم چیست؟ (What is Geofoam)
• فوم بتن چیست؟ (What is Foam Concrete)
• جی سی ال چیست؟ (?what is GCL)
• بررسی اثر مدل رفتاری مور کولمب اصلاح شده بر رفتار گود های مهار شده
• مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق شهری با نرم افزار آباکوس
• مطالعه طول بهینه نیل در روش نیلینگ با استفاده از رویکرد تعادل حدی
• استفاده از اعضای مارپیچ در فعالیت های ژئوتکنیکی (Helical Nails & Anchors)
• دستگاه و تجهیزات تزریق دوغاب سیمان (ست تزریق) (Cement Grouting Equipment)
• آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
• ژئوفیزیک (Geophysics)
• زمین شناسی (Geology)
• آزمایش سه محوری خاک (Triaxial Compression Test)
• انواع آزمایش های المانی بررسی رفتار روانگرایی خاک ها Different Types of Element Test for Soil) Liquefaction Assessment)
• روانگرایی خاک (Soil Liquefaction)
• روش های مقابله با روانگرایی خاک (Soil Liquefaction Mitigation)
• تحقیقات محلی در پروژه های ژئوتکنیک دریایی (Offshore geotechnical Site Investigation)
• آزمایش برش مستقیم (Direct Shear Test)
• آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)
• آزمایش برش مستقیم برجا In Situ Direct Shear) Test)
• معایب و خطاهای آزمایش برش مستقیم Disadvantages of) Direct Shear Test)
• پدیده فروچاله چیست؟ (?What is The Phenomenon of Sinkhole)
• نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)
• خاک ‌های رمبنده (Collapsible Soil)
• آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)
• آزمایش دیلاتومتری (DMT: Dilatometer Test)
• مدل سازی فیزیکی در مهندسی ژئوتکنیک (Physical Modeling in Geotechnical Engineering)
• آزمایش های تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها (Water content of rock)
• آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :

• تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
• ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
• پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
• تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
• ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
• شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
• مدل سازی عددی تراکم دینامیکی (Numerical Modeling of Dynamic Compaction)
• بررسی دو روش تراکم دینامیکی و اختلاط عمیق در بهسازی بستر سواحل (DSM & DC)
• مقایسه دو روش تزریق با فشار بالا و اختلاط عمیق در بهسازی خاک (Jet Grouting & DSM)
• بررسی موردی عملکرد ستون های جت گروتینک در بهسازی بستر پی گسترده
• بهسازی خاک به روش میکروپایل یا ریز شمع (Micropile & Underpinning)
• بررسی عملکرد ستون های شنی در بهسازی خاک
• تنش های موضعی در تک شمع مجاور گودبرداری با سیستم های سازه نگهبان خرپایی، سپری فلزی و روش شمع
• اختلاط عمیق خاک (Deep Soil Mixing)

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

• معرفی نرم افزار Plaxis
• معرفی نرم افزار GEOSLOPE
• معرفی نرم افزار AutoCAD
• معرفی نرم‌ افزار ETABS
• معرفی نرم افزار SAP2000
• معرفی نرم افزار SAFE
• معرفی نرم افزار ABAQUS
• معرفی نرم افزار FLAC
• معرفی نرم افزار MIDAS

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

• مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
• خاکبرداری چیست؟ (Excavation)
• رمپ و جمع آوری رمپ در گودبرداری (Ramp removal excavation)
• گودبرداری و خاکبرداری دو عملیات متمایز از یکدیگر
• گودبرداری غیر اصولی (Unprincipled Building Excavation)
• گودبرداری چیست؟ و اصول اجرای گودبرداری های ساختمانی (Excavation)

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
• قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
• نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
• مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
• مدیریت پیمان (Management Contracting)
• مدیریت طرح (Construction Management)
• انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
• مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
• آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
• مطالب مرتبط :
• patents , Pneumatic wagon drill