Ako vysokotlaková rotačná prúdová vrtná súprava vytvára pôdno-cementové stĺpy?

Ako vysokotlaková rotačná prúdová vrtná súprava vytvára pôdno-cementové stĺpy?

Vytváranie pôdno-cementových kolón pomocou vysokotlakovej rotačkyprúdová vrtná súpravaje sofistikovaná technika úpravy pôdy, ktorá premieňa slabé, stlačiteľné pôdy na stabilné, nosné prvky. Tento proces, medzinárodne známy ako trysková injektáž, zahŕňa in situ miešanie pôvodnej pôdy s cementovou maltou injektovanou pri extrémne vysokých tlakoch. Výsledné pôdno-cementové stĺpy alebo panely môžu výrazne zvýšiť únosnosť, znížiť sadnutie a zabezpečiť zadržiavanie zeminy alebo hydraulické oddeľovacie steny. Účinnosť tejto metódy závisí od obrovskej energie dodávanej vysokotlakovým prúdom tekutiny na eróziu a súčasné premiešanie pôdy.

Proces začína umiestnením vysokotlakovej rotačnej tryskovej vrtnej súpravy na určené miesto stĺpa. Súprava potom vyvŕta vodiaci otvor do požadovanej hĺbky úpravy pomocou vrtnej kolóny s relatívne malým priemerom, často s pomocou kvapaliny alebo vzduchu s nižším tlakom na odstránenie odrezkov a stabilizáciu vrtu. Táto počiatočná fáza vŕtania zaisťuje, že kolóna tryskovej injektáže dosiahne cieľovú zónu bez prekážok. Po dosiahnutí požadovanej hĺbky sa spustí operácia tryskovej injektáže. Vrtná kolóna je pripojená k vysokotlakovému čerpadlu, ktoré je schopné generovať tlaky typicky v rozsahu od 400 do 600 barov a niekedy aj vyššie. Toto čerpadlo tlačí injektážnu kašu cez vrtné tyče a von cez špeciálne navrhnuté trysky umiestnené na základni monitora alebo tryskacej hlavice.

Jadrom technológie je monitor a tryskanie. Keď je malta vypudzovaná z trysiek nadzvukovou rýchlosťou, vytvára koherentný vysokoenergetický prúd, ktorý silne eroduje okolitú pôdnu matricu. Vysokotlaková rotačná prúdová vrtná súprava sa potom začne otáčať a pomaly vyťahuje vrtnú kolónu zo spodnej časti otvoru smerom nahor. Kombinácia rotácie a odberu je starostlivo kontrolovaná, aby sa zabezpečil jednotný priemer kolóny. Erozívna sila prúdu vytvára dutinu, ktorá sa súčasne naplní a zmieša s injektážnou kašou. Parametre rýchlosti odberu, rýchlosti otáčania a tlaku čerpadla sú presne kalibrované na základe typu pôdy a požadovaného priemeru kolóny; napríklad pomalší odber a vyšší tlak majú vo všeobecnosti za následok väčší priemer kolóny.

Existuje niekoľko systémov tryskovej injektáže a vysokotlaková rotačná trysková vrtná súprava môže byť nakonfigurovaná pre najbežnejší systém, Single Fluid System, opísaný vyššie. V tomto systéme samotná injektážna kaša pôsobí ako rezné a miešacie médium. Častice pôdy sa rozdrvia a zmiešajú s cementovou maltou, čím sa vytvorí homogénny pôdno-cementový materiál. Vlastnosti finálneho stĺpca, ako je jeho pevnosť a priepustnosť, závisia od pôvodných vlastností pôdy, pomeru voda-cement v zálievke a účinnosti miešania. Proces vytvára značné množstvo hlušiny – zmes prebytočnej malty a vytlačenej zeminy – ktorá sa vracia na povrch pozdĺž medzikružia vrtu. Táto hlušina musí byť riadená a zhromaždená v záchytnom systéme na neskoršiu likvidáciu alebo spracovanie.

Úspešná realizácia tejto techniky sa opiera o dôslednú kontrolu kvality a pochopenie interakcie pôda-tryska. Operátori vysokotlakovej rotačnej prúdovej vrtnej súpravy musia nepretržite monitorovať a zaznamenávať všetky kľúčové parametre vrátane prietoku, tlaku, rýchlosti otáčania a rýchlosti zdvihu. Predvýrobné skúšky alebo testovacie kolóny sa často vykonávajú na potvrdenie predpokladov návrhu a spresnenie prevádzkových parametrov pre špecifické podmienky na mieste. Tieto testovacie kolóny sa následne vyhĺbia alebo vyhĺbia, aby sa overila ich geometria a aby sa otestovala pevnosť získaných vzoriek zemino-cementu. Riadením príkonu energie a kinematiky prúdu sa vysokotlak otáčaprúdová vrtná súpravavytvára predvídateľný a kompetentný pôdno-cementový stĺpec, ktorý účinne spevňuje pôdu.